660MW超臨界鍋爐低溫再熱器頻繁泄漏原因與改造對策.doc

660mw超臨界鍋爐低溫再熱器頻繁泄漏原因分析與改造對策丁 浩 曹立春 崔風君（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，以及設備改造后取得的良好效果?！娟P鍵詞】 2102t/h鍋爐 低溫再熱器 泄漏 改造一、設備概述：大唐黃島發(fā)電有限公司（以下簡稱黃島發(fā)電廠）三期工程#5、#6機組為2660mw超臨界發(fā)電機組，其鍋爐為上海鍋爐廠制造的型號為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alstom美國公司超臨界鍋爐技術基礎上、自主設計制造的第一臺660mw超臨界鍋爐，該鍋爐為變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風、固態(tài)排渣，鍋爐整體呈型結構布置。沿煙氣流向鍋爐受熱面布置分別為分隔屏過熱器、后屏過熱器、末級再熱器、末級過熱器、低溫再熱器和省煤器。黃島發(fā)電廠三期#5、#6機組分別于2006年10月和2007年11月投入商業(yè)運行。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，根據(jù)統(tǒng)計，#5、#6鍋爐低溫再熱器在投產(chǎn)后的一年時間內(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致再熱器泄漏： 2008年2月1日#5爐自a側第30排低溫再熱器管排泄漏；同時檢查還發(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側數(shù)第45排管子泄漏；同時檢查第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側泄漏，b側數(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，因此我們逐漸認識到三期兩臺鍋爐隨著機組運行時間的增加，由于低溫再熱器結構設計原因以及制造缺陷，低再固定筋板拉裂泄漏的狀況會越來越嚴重，即使簡單的將固定連接筋板割開，也不能從根本上消除隱患，因為筋板焊縫原存在的應力以及無法檢查到的已存在裂紋最終也會導致低溫再熱器泄漏。因此必須從根本上查找原因并采取措施進行徹底治理。3、泄漏原因分析：通過對黃島電廠#5、#6鍋爐低溫再熱器多次泄漏的情況進行對比分析，發(fā)現(xiàn)#5、#6爐低溫再熱器泄漏主要有以下幾點原因造成：（1）結構設計不合理：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，運行過程中依靠管排彎頭吸收部分由膨脹產(chǎn)生的應力。而黃島電廠三期兩臺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，當固定連接筋板與管子存在應力時，首先將再熱器管子拉裂；因此低溫再熱器管子固定方式設計不合理是導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）。設備運行過程由于筋板束縛不能使管子自由膨脹，在筋板端部形成應力集中；焊縫缺陷及應力集中容易產(chǎn)生裂紋而導致泄漏。（3）廠家組裝存在問題：管排在廠家組裝時，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，制造廠家為使管排整體效果達到要求，在管排組裝時存在管子與固定筋板強力焊接的現(xiàn)象，這一點從現(xiàn)場檢修時割開固定筋板、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20mm。 三、低溫再熱器改造過程：針對以上原因，我們結合#5、#6機組的實際情況，通過認真研究，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)場進行焊接，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)的管夾進行固定，除懸吊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)場的工作量太大，因此在#6爐低溫再熱器改造時對#5爐的改造方案又進行了較大程度的修改優(yōu)化，對#6爐低溫再熱器管排進行全部整體更換，包括懸吊管一并進行了更換，新管排的加工、焊接及組裝均在設備廠家完成，管子固定除懸吊管處的管夾固定外，未增加其他管夾；通過對改造方案再次優(yōu)化后，現(xiàn)場的工作量和#5爐相比減少了2/3。以上所述改造，在2008年利用#5、#6機組大修的機會分別對兩臺鍋爐的低溫再熱器改造進行了實施。四、改造后情況介紹：#5、#6爐低溫再熱器改造后，分別利用機會對兩臺鍋爐的再熱器系統(tǒng)進行1.5倍的超水壓試驗。從2008年大修對低溫再熱器改造后運行至今，設備運行比較穩(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致低再泄漏的隱患，進一步提高了設備的可靠性。另外黃島