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300MW机组锅炉再热器系统可靠性的探讨
发布时间：2013-09-18 08:34 来源：未知
0、引 言
铁岭发电厂4台300MW机组锅炉为哈尔滨锅炉厂引进美国CE公司专利技术制造的一次中间再热、亚临界、自然循环汽包炉，型号为HG -1021/18.2 - YM4。该锅炉采用四角布置的摆动式直流燃烧器，切向燃烧，假相切圆逆时针旋转。再热蒸汽流程为：汽轮机高压缸做功后的冷再热蒸汽引回到锅炉再热器系统，经由再热器减温器壁式再热器、后屏再热器、末级再热器变为热再热蒸汽。再热器用材上，最大限度地使用各种材质，如钢研102、12GrlMoV、TP304H等。再热蒸汽参数如表1所示。
自1993年第一台机组发电以来，锅炉再热器爆管事故时有发生，据“四管”爆破分类统计显示，再热器爆管占到“四管”爆破的80%，锅炉被迫临检时，一次临检损失达20万元，严重影响机组的安全与经济运行。因此，必须控制该锅炉再热器频繁爆管的被动局面，提高再热器系统的可靠性。
1、再热器爆管分析
铁岭发电厂的三部分再热器中，后屏及末级再热器发生爆管次数较多。宏观检查发现，爆管时的管子外表面氧化层厚度可达0.8 mm．内壁面迎火侧有厚度可达0,5 mm的垢层，这是长期高温氧化最明显的特征。发生爆管的爆口方位多在锅炉B侧（沿烟道方向的右手侧）迎火面，U型管的下部前弯头处。金相分析可知，爆口附近组织已中度球化，有的可达4-5级，伴有大量的蠕变微裂纹，并且爆口边缘很钝，具有典型的长期过热爆口的形状特征。统计显示，再热器薄弱材质部位是爆管易发处，如后屏再热器外一圈是TP304H奥氏体不锈钢而外二圈是12GrlMoV，则爆管易发生在外二圈。根据上述特征，可以推知导致后屏及末级再热器爆管的根本原因是过热。进一步分析，造成过热的主要原因可归纳如下：
(1)水平烟道人口烟气充满度不好，流量偏差导致两侧烟气流速偏差较大，进而两侧烟气温差增加。图l示出了后屏30排及末级60排再热器热力试验的壁温分布曲线。曲线显示，锅炉B侧再热器外壁面温度明显高于A侧（沿烟道方向的左手侧），温差高达50℃。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；⒛拘伎帕；怪频纳镏士帕Ｈ剂�，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
(2)后屏再热器的前弯头处，各环的曲率半径不同，环间距相对较大，对流和辐射的表面传热系数较直管部分大，吸热增加。因此，前弯头处是薄弱环节，易过热而发生爆管。
(3)末级再热器下部空间易形成烟气走廊，使烟气流速变大，换热增强。同时此部位的水平烟道上积灰较多，有时厚度最高处达1m，造成烟气对周围水冷壁放热减少，烟温升高。这样束级再热器底部吸热过多，极易造成管壁氧化严重，进而爆管。
(4)再热器管外壁积灰及内壁结垢使得管壁导热热阻增大。资料表明，1mm厚的水垢热阻相当于40 mm钢板的热阻，而l mm厚的灰垢热阻则相当于400 mm厚钢板的热阻，因此污垢热阻使再热器内外壁面温差增大，易导致管壁温度高于管材的许用温度。
(5)再热蒸汽的压力低，为防止其压降过多，一般其流速较低；同时再热蒸汽比容大，其表面传热系数较小。这就要求再热器的选材裕量应相对大些。如末级再热器底部U型弯头外一圈采用管材为钢研102，许用温度为600℃，外二圈采用12Crl MoV．许用温度为580℃。宴测B侧外圈壁面温度有时高达587℃，可见再热器选材裕量过小。此外，钢研102管材的抗氧化温度偏低，因此温度高时，明显表现为一定厚度的氧化铁皮，易发生过热。
2、解决办法
(1)进行燃烧调整。燃烧偏差是导致水平烟道烟气充满度不好，出现流速和温度偏差的根本原因。因此，解决问题的重点放在燃烧调整上。通过大量的燃烧调整试验，改善燃烧工况主要从两个方面着手：一方面投人并适当增大燃烧器上部的反切向风。因为切圆燃烧锅炉内的高温烟气有旋转，到达炉膛出口时仍不能消除，因此残余旋转使出口烟窗必然存在烟速和温度偏差。若投入反切向风，可以削弱残余旋转，降低偏差；另一方面提高煤粉细度，减小一次风量，以降低煤粉的燃烬高度。这样烟气流程变长，使气流的扩散范围变大，从而减小炉膛出口的烟速和温度偏差。利用商用软件Fluent 6对燃烧调整后的烟气温度场模拟显示，炉膛自由容积出口处的烟温分布较为规则，即大的烟温偏差还没有形成，这表明上述燃烧调整取得了较明显的效果，很大程度上降低了后屏及末级再热器的过热程度。图2示出了燃烧调整后炉膛自由容积出口横截面上烟气温度场的模拟结果。
(2)更换部分管材。提高重点部位的管材等级，如B侧20排后屏再热器外二圈及外三圈迎火面底部前弯头处，管材由原来的12GIlMoV更换为l304H奥氏体不锈钢；B侧40排末级再热器的外一、外二及外三圈底部U型弯的管材，由原来的钢研I02和12 GrlMoV亦更换为TP304H奥氏体不锈钢。
(3)降低管壁的污垢热阻。加强水质的监督和考核力度，同时强化水平烟道吹灰器的使用，确保长期投入，降低再热器壁面的导热热阻。
(4)运行与检测方面。加强再热器壁温测点的检查与校验工作，通过绘制壁温测点分布曲线，为安全运行提供可靠数据。同时要求运行人员在保证再热器管壁不超温的前提下带负荷，对于超温现象予以考核。
(5)管理方面。建立锅炉受热面爆管的分析制度和考核制度，查找原因、制定措施、狠抓落实、注重考核，提高锅炉受热面的可靠性。
3、结论与建议
针对300MW机组锅炉再热器频繁爆管问题，从燃烧调整、管材等级、壁面结垢，以及运行、检测、管理等方面，提出了具体措施，实施过程中取得较明显的效果，再热器爆管次数明显减少。同时可为300MW、600MW等同类或相近机组锅炉再热器系统的可靠运行提供借鉴。建议：
(1)制造厂家对于再热器的薄弱部位，制造时可直接提高管材等级。虽然增加了设备的初投资，但长远看是值得的。
(2)易形成烟气走廊的末级再热器下部空间，设计制造时应予以重视。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂鲜强突遣淮淼难≡�。
