GE9FB大型燃機排氣擴散段膨脹節螺栓斷裂快速處理分析

王樹春，李祥苓

（天津華電南疆熱電有限公司，天津 300450）

1 前言

天津華電南疆熱電公司9FB級二拖一900MW燃氣蒸汽聯合循環機組是國內最大單機容量燃氣機組之一。三大主機分別為哈爾濱汽輪機公司自主研發的首臺三壓、再熱、雙缸LNCB320/155-13.02/0.5/565/565型汽輪機、燃機為美國GE公司進口的GE9371FB.03型重型燃機、鍋爐為上海鍋爐廠設計生產的9F級聯合循環三壓系統余熱鍋爐SG-329.7(47.0)(27.4)/13.31(2.98)(0.52)-Q8103型鍋爐，機組在采暖季發電能力約為804.15MW，供熱能力約650.6MW，效率約87.87%；非采暖季發電能力約為900MW，效率約59.01%。汽輪發電機組通過在高中壓轉子與低壓轉子之間設計SSS離合器，高中壓缸與低壓缸間通過SSS離合器可以實現解列或并列，機組可以便捷的在純凝、抽凝、背壓三種運行方式之間自由切換，具備極限供熱能力。

2 事故概況

美國GE公司的GE9371FB.03型重型燃機額定出力315MW，燃氣輪機由18級的軸流式壓氣機與圓周布置的18個低NOx然繞器組成的燃燒系統、3級燃氣輪機透平和輔助系統組成，燃燒做功后的乏氣通過燃機排氣擴散段送入預熱鍋爐，擴散段與燃機透平通過膨脹節聯結，中國大陸在役的該型燃機設計配套的擴散段膨脹節與擴散段的聯結法蘭螺栓存在大面積斷裂現象。美國GE公司發來協查通報（見圖1），建議對膨脹節與擴散段的聯結法蘭螺栓進行檢查及更換。

圖1 GE的協查通報

南疆電廠9FB級二拖一900MW燃氣蒸汽聯合循環機組配套的2#燃機擴散段利用冬季供熱期間調停機組的時機進行快速處置。

在機組調停時機，對擴散段膨脹節聯結法蘭螺栓進行檢查，發現全部斷裂（見圖2），為避免供熱區域大面積停供，對燃機擴散段膨脹節聯結法蘭采取了局部拆除保溫的應急措施，更換全部螺栓，僅用了8小時完成全部更換工作，及時恢復生產和供熱。避免了機組長期停備或供熱不足關乎民生的事件。

圖2 膨脹節連接法蘭的事故螺栓

3 燃機擴散段膨脹節螺栓應急更換措施

3.1 更換措施

燃機擴散段膨脹節結合面兩側20cm處，分別采用40cm寬鋼帶和手拉葫蘆對膨脹節外部保溫進行外力固定，以確保在割除燃機擴散段膨脹節結合面外部保溫時，相鄰未切割的保溫不變形、不下垂，并防止割除部分保溫時，造成相鄰保溫緊固力降低，使原有保溫與膨脹節產生間隙，膨脹節結合面漏氣形成煙氣走廊對排氣熱電偶造成加熱疊加效應，損壞排氣熱電偶（見圖3）。

圖3 安裝鋼帶及手拉葫蘆

燃機擴散段膨脹節結合面兩側保溫加固完成后，在結合面法蘭兩側15cm處圓周劃線，并沿線進行保溫外化妝板及保溫割除，清理干凈保溫，檢查清理螺栓，共斷裂螺栓49條，全部予以更換（見圖4和圖5）。為避免再次發生斷裂，螺栓安裝方式由原來的兩側螺帽全部采用平墊片變更為單側采用平墊片，另一側采用彈簧墊片的安裝方式進行螺栓對角緊固，并用0.05mm塞尺檢查結合面嚴密性（見圖6）。

圖4 保溫開孔

圖5 結合面質檢

圖6 螺栓效果圖

3.2 螺栓更換后保溫加固措施

燃機擴散段膨脹節結合面連接螺栓更換完成，保溫恢復分三層，按錯層方式恢復，新保溫與原有保溫切口緊密結合，保溫抹膠并與膨脹節粘緊壓實，新舊保溫立面結合處抹膠并壓實，確保無縫隙，保溫層之間的立面節后要錯開5cm及以上，且每層之間要抹膠壓實壓緊，恢復保溫并用寬度大于原切除化妝板寬度40cm的新化妝板按新恢復保溫兩側各加寬20cm，并拉緊壓實，并在化妝板外面增加菱形拉緊加固環形帶（見圖7），拉緊加固保溫和化妝板定位準確后，用鉚釘錨固。確保新換保溫的壓緊力持續長久不松弛。

圖7 膨脹節保溫外表面菱形加固帶

3.3 采取保護熱電偶過熱的保護措施

燃機擴散段膨脹節保溫外表面在燃機側增加一道加固鋼帶，使用手拉葫蘆把鋼帶拉緊后用鉚釘固定，以防止保溫松弛后下垂，膨脹節金屬外表面與保溫產生間隙，形成熱氣通道，對熱電偶造成熱量疊加，造成熱電偶受熱損壞。

燃機擴散段排氣熱電偶增加冷卻措施，接入一路壓縮空氣通向排氣熱電偶根部，使用小流量、低流速的壓縮空氣對排氣熱電偶進行吹掃降溫，壓縮空氣接管出口部采用圓形彎管，增加壓縮空氣出口阻力，并采用多孔出氣對熱電偶進行冷卻，以避免熱電偶受強力直吹（見圖8）。

圖8 壓縮空氣效果圖

3.4 運行中的措施

運行中，運行人員開展紅外線成像測試，監視燃機系統的熱力場變化情況，隨時掌握各工況下及不同負荷下的燃機熱力場的變化。

4 結語

天津華電南疆熱電公司GE9371FB.03型重型燃機擴散段膨脹節燃機側連接法蘭連接螺栓發生大面積斷裂，漏氣從而造成超溫，嚴重威脅著機組安全，停機采取快速方案更換全部螺栓，保溫恢復以菱形加固帶增加保溫壓緊力，并增加熱電偶冷卻氣源保護熱電偶等措施，運行中采用紅外成像測溫加強巡視檢查，不僅縮短了處置工期，更杜絕了事故的再次發生，夯實了安全生產基礎。本次大型燃機排氣擴散段螺絲快速跟換的工藝，進行得速度快、效果好，措施得當，后續運行措施連貫，非常值得推廣。