660MW超臨界鍋爐低溫再熱器頻繁泄漏原因與改造對(duì)策

1、660mw超臨界鍋爐低溫再熱器頻繁泄漏原因分析與改造對(duì)策丁 浩 曹立春 崔風(fēng)君（大唐黃島發(fā)電有限公司）【內(nèi)容提要】 分析了大唐黃島發(fā)電有限公司兩臺(tái)sg-2102/25.4-m953型超臨界鍋爐低溫再熱器頻繁泄漏的原因、所采取的改造治理措施，以及設(shè)備改造后取得的良好效果?！娟P(guān)鍵詞】 2102t/h鍋爐 低溫再熱器 泄漏 改造一、設(shè)備概述：大唐黃島發(fā)電有限公司（以下簡(jiǎn)稱黃島發(fā)電廠）三期工程#5、#6機(jī)組為2660mw超臨界發(fā)電機(jī)組，其鍋爐為上海鍋爐廠制造的型號(hào)為sg-2102/25.4-m953型超臨界鍋爐。黃島發(fā)電廠三期鍋爐是上海鍋爐廠在引進(jìn)alstom美國(guó)公司超臨界鍋爐技術(shù)基礎(chǔ)上、自主設(shè)計(jì)制造

2、的第一臺(tái)660mw超臨界鍋爐，該鍋爐為變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣，鍋爐整體呈型結(jié)構(gòu)布置。沿?zé)煔饬飨蝈仩t受熱面布置分別為分隔屏過熱器、后屏過熱器、末級(jí)再熱器、末級(jí)過熱器、低溫再熱器和省煤器。黃島發(fā)電廠三期#5、#6機(jī)組分別于2006年10月和2007年11月投入商業(yè)運(yùn)行。二、低溫再熱器頻繁泄漏的經(jīng)過及原因分析：1、#5、#6爐低溫再熱器基本情況：#5、#6鍋爐低溫再熱器為順列排列、逆流布置，共110排，每排有9根管子，管子規(guī)格為63.54.2mm；低溫再熱器分低溫段和高溫段兩部分，低溫段材質(zhì)為sa-210，高溫段材質(zhì)大部分為t12，局部

3、采用t22和t23材質(zhì)。低溫再熱器管排整體采用懸吊管吊掛，每排的管子之間采用=6mm的定位板連接固定，而不是采用傳統(tǒng)的管夾固定，定位板與管子之間焊接。低溫再熱器管排自爐前向爐后共有三道固定連接筋板。2、低溫再熱器泄漏情況：#5、#6爐自投產(chǎn)以來，兩臺(tái)鍋爐的低溫再熱器頻繁發(fā)生泄漏，并且有加速發(fā)展的趨勢(shì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，#5、#6鍋爐低溫再熱器在投產(chǎn)后的一年時(shí)間內(nèi)共發(fā)生6次泄漏，均是由于固定連接筋板與管子的焊縫拉裂而導(dǎo)致再熱器泄漏： 2008年2月1日#5爐自a側(cè)第30排低溫再熱器管排泄漏；同時(shí)檢查還發(fā)現(xiàn)第28排2處筋板跟部焊縫裂紋。 2008年4月4日#5爐低溫再熱器b側(cè)數(shù)第45排管子泄漏；同時(shí)檢查第

4、47排上數(shù)第4、5根管子筋板焊接處存在裂紋并已泄漏，修后抽真空檢查又發(fā)現(xiàn)低再低溫段b側(cè)數(shù)第40排第2、3根管子筋板拉裂泄漏、低再高溫段第33排第10、11根管子筋板拉裂泄漏。 2008年4月17日， a側(cè)第27排高溫段上數(shù)第11根管子被連接筋板拉裂泄漏。 2008年1月26日#6爐低溫再熱器b側(cè)泄漏，b側(cè)數(shù)第37-40排有五處筋板焊縫存在不同程度的裂紋，其中第37排已經(jīng)發(fā)生輕微泄漏。 2008年5月23日，b側(cè)第33排低溫段上數(shù)第17、18、19根、第34排上數(shù)第17、18根管子被連接筋板拉裂泄漏。 2008年9月14日，b側(cè)第38排低溫段下數(shù)第11根管子被連接筋板拉裂泄漏。由于#5、#6爐低

5、溫再熱器多次發(fā)生泄漏，并且泄漏部位一致，泄漏原因基本相同，因此我們逐漸認(rèn)識(shí)到三期兩臺(tái)鍋爐隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增加，由于低溫再熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因以及制造缺陷，低再固定筋板拉裂泄漏的狀況會(huì)越來越嚴(yán)重，即使簡(jiǎn)單的將固定連接筋板割開，也不能從根本上消除隱患，因?yàn)榻畎搴缚p原存在的應(yīng)力以及無法檢查到的已存在裂紋最終也會(huì)導(dǎo)致低溫再熱器泄漏。因此必須從根本上查找原因并采取措施進(jìn)行徹底治理。3、泄漏原因分析：通過對(duì)黃島電廠#5、#6鍋爐低溫再熱器多次泄漏的情況進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)#5、#6爐低溫再熱器泄漏主要有以下幾點(diǎn)原因造成：（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理：受熱面管排一般用管夾固定，管夾和管子之間不焊接，管子可自由膨脹，運(yùn)行

6、過程中依靠管排彎頭吸收部分由膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力。而黃島電廠三期兩臺(tái)鍋爐低溫再熱器管子采用三道固定筋板焊接定位，并且固定連接筋板厚度為6mm，管子壁厚為4.2 mm，由于筋板厚度超過管子壁厚，當(dāng)固定連接筋板與管子存在應(yīng)力時(shí)，首先將再熱器管子拉裂；因此低溫再熱器管子固定方式設(shè)計(jì)不合理是導(dǎo)致低溫再熱器泄漏的主要原因。（2）筋板焊接存在缺陷：固定筋板直接焊在管壁上，其焊接質(zhì)量也比較差，未熔合、咬邊等焊接缺陷比較多；焊縫和管子過渡不好，特別是筋板兩端存在未焊透（泄漏點(diǎn)都是從筋板端部未焊透部位引發(fā)裂紋將管子拉裂而造成）。設(shè)備運(yùn)行過程由于筋板束縛不能使管子自由膨脹，在筋板端部形成應(yīng)力集中；焊縫缺陷及應(yīng)力集中容易

7、產(chǎn)生裂紋而導(dǎo)致泄漏。（3）廠家組裝存在問題：管排在廠家組裝時(shí)，由于每根管子彎曲的角度存在不同程度差異，在管排整形時(shí)，制造廠家為使管排整體效果達(dá)到要求，在管排組裝時(shí)存在管子與固定筋板強(qiáng)力焊接的現(xiàn)象，這一點(diǎn)從現(xiàn)場(chǎng)檢修時(shí)割開固定筋板、管子間距發(fā)生很大的變化可以證明，割開固定筋板焊縫后的最大間隙達(dá)20mm。 三、低溫再熱器改造過程：針對(duì)以上原因，我們結(jié)合#5、#6機(jī)組的實(shí)際情況，通過認(rèn)真研究，制定了#5、#6鍋爐低溫再熱器的改造方案。#5爐低溫再熱器改造時(shí)保留了低再管排的原彎頭，只更換直管段，所有焊口均在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接，總焊口數(shù)量約11200只，管子不再采用定位塊固定，而是采用傳統(tǒng)的管夾進(jìn)行固定，除懸吊

8、管處的管夾外另安裝3道管夾。由于#5爐低再改造方案現(xiàn)場(chǎng)的工作量太大，因此在#6爐低溫再熱器改造時(shí)對(duì)#5爐的改造方案又進(jìn)行了較大程度的修改優(yōu)化，對(duì)#6爐低溫再熱器管排進(jìn)行全部整體更換，包括懸吊管一并進(jìn)行了更換，新管排的加工、焊接及組裝均在設(shè)備廠家完成，管子固定除懸吊管處的管夾固定外，未增加其他管夾；通過對(duì)改造方案再次優(yōu)化后，現(xiàn)場(chǎng)的工作量和#5爐相比減少了2/3。以上所述改造，在2008年利用#5、#6機(jī)組大修的機(jī)會(huì)分別對(duì)兩臺(tái)鍋爐的低溫再熱器改造進(jìn)行了實(shí)施。.四、改造后情況介紹：#5、#6爐低溫再熱器改造后，分別利用機(jī)會(huì)對(duì)兩臺(tái)鍋爐的再熱器系統(tǒng)進(jìn)行1.5倍的超水壓試驗(yàn)。從2008年大修對(duì)低溫再熱器改造后運(yùn)行至今，設(shè)備運(yùn)行比較穩(wěn)定，再未發(fā)生低溫再熱器泄漏問題，這說明更改低溫再熱器固定方式這一改造方案是成功的，徹底消除了由于固定筋板將管子拉裂而導(dǎo)致低再泄漏的隱患，進(jìn)一步提高了設(shè)備的可靠性。另外黃島