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350MW机组锅炉过热器和再热器改造实践
发布时间：2013-10-17 08:34 来源：未知
1、概况
宝山钢铁股份有限公司电厂一期工程1、2号350 MW机组分别于1982年4月30日和1983年3月15日投运。其中锅炉为日本三菱重工引进美国燃烧工程公司(CE)技术研制生产，代表了当时锅炉技术的先进水平。
1、2号机组投运至今已20年左右，连续运行累计达16万h之多。制造厂设计时以10万h持久强度试验数据加上安全裕度折算保证20万h的使用寿命，以每年7 000 h的实际运行时间计算，锅炉设计使用寿命为30年，但考虑到锅炉启、停及调峰等运行因素的影响，锅炉实际使用20年就应进行改造。
l、2号机组经过20多年的运行，2台锅炉主要受热面钢管已有所老化，爆管事故发生率逐渐上升，已危及到机组的安全运行。2000年上海发电设备成套设计研究所对锅炉的过热器和再热器管材剩余寿命进行了评估，结果表明，其剩余寿命为3～4万h，与锅炉制造厂设计计算寿命基本吻合。因此电厂决定在2002~ 2008年的7年间，结合机组检修分期分批进行锅炉主要受热面的整体更换改造。经过几年的努力，已经完成了锅炉部分过热器和再热器的整体更换，并取得了良好效果。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；�、木屑颗�；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、锅炉主要受热面布置特点
该锅炉为亚临界压力、一次中间再热的辅助循环汽包炉。主蒸汽参数为17.2 MPa/541℃，再热蒸汽参数为3.81 MPa/541℃，主蒸汽最大连续蒸发量为1160 t/h，额定蒸发量1 083.8t/h，再热蒸汽流量（主蒸汽为最大连续蒸发量）为957.9 t，h。锅炉为Ⅱ型布置，四角燃烧，平衡通风。燃料为煤、焦炉煤气及高炉煤气混烧。
炉膛四周布置∮45 mm光管与扁钢焊接而成的膜式水冷壁，其中前墙251根、后墙251根、两侧墙各为198根。后墙水冷壁管中除41根用作悬吊管外，其余210根延伸成折焰角，并分别组成水平烟道前半部分侧墙包复管、底部包复管及对流管束。炉膛顶部布置有顶棚过热器，炉膛上部自前向后沿炉膛深度方向依次布置壁式再热器（一级再热器）、悬挂式前屏过热器（二级过热器）、后屏过热器（三级过热器）。水平烟道内沿烟气流程布置有二级再热器、三级再热器和高温过热器（四级过热器）。尾部烟道的四壁及水平烟道后半部分侧包复管内均为过热蒸汽。尾部烟道竖井中布置有低温过热器、烟道蒸发器和省煤器。烟气流经回转式空气预热器和电除尘器后，由引风机自烟囱排出。
过热器和再热器传热面积如下：蒸汽包复过热器为1679 m2，低温（一级）过热器为5 713m2，前屏（二级）过热器为897 m2，后屏（三级）过热器为2 047 m2，高温（四级）过热器为1566 m2，一级再热器为514m2，二级再热器为2 047m2，三级再热器为1 712m2。
3、过热器和再热器钢管材料及规格选择
经统计，锅炉过热器和再热器在原设计中共涉及使用了6种材质多达70多种规格（见表1）的钢管。如此多的材料品种和规格给电厂锅炉受热面的寿命管理、备件管理和检修管理带来了许多困难。由于本次过热器和再热器的改造是在原有产品基础上进行的，既要保持原有锅炉原有的参数不变，又要尽可能减少材料品种和规格，同时还要提高受热面抵御超温运行的能力。因此，如何确定改造用的钢管牌号和规格，以及如何确定在不同的部位使用何种材料，成为改造所面临的具体技术问题。
设计时，在保证总阻力不超过原设计的前提下，计算了每个受热面各圈管的流动阻力及各屏的总阻力。在对屏间热偏差及屏内不同管圈热偏差计算的基础上，求取了每个管圈各部位的管壁温度，并初步确定所选用的材料牌号。通过校核计算和强度计算，最终确定使用3种材质和不到20种规格的钢管对过热器和再热器进行改造。
钢管材料选择用国产10Gr2Mol( T22)替代STBA21S、STBA22S和STBA23S；用国产SA-213 T91替代STBA24S和部分奥氏体不锈钢SUS321HTB及SUS304HTB；在部分温度较高的部位，选用了进口SA-213 TP347H奥氏体不锈钢。
SA-213 T91钢的特点是具有较高的抗腐蚀性和热强性能、良好的持久塑性以及与奥氏体不锈钢焊接接头没有早期失效敏感性。SA-213 T91钢在540℃时持久强度约为STBA24S的2倍，在620℃以下比奥氏体不锈钢SUS321HTB要高。本次改造采用SA-213191钢替代STBA24S，可以明显改善局部超温带来的负面影响，增强管屏抵御超温运行的能力；而在620℃以下替代奥氏体不锈钢SUS321HTB，不仅可以提高管段的强度，而且还可以避免使用奥氏体不锈钢而带来的制作困难，部分受热面管屏消除了异种钢接头。奥氏体不锈钢一般用在温度较高区域，以充分发挥其耐高温的特性。但奥氏体不锈钢对制造工艺有比较严格的要求，由此增加了管屏制作的难度。改造时，仅在621℃以上才采用SA-213 TP347H替代SUS321HTB和SUS304HTB。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≡�。
4、过热器和再热器受热面的制造与安装
各部分过热器和再热器在设计图纸完成后委托制造厂进行制作，并进行了lOGr2Mol(122)、SA-213 T91、SA-213 TP34H 3种钢管间同种和异种钢焊接工艺及小R弯管工艺的确认与评定。同时，在制作过程中采取了对管屏吹灰部位进行耐磨涂层喷涂、整屏消除应力热处理及管内酸洗、钝化等措施。
为确保安装现场的施工进度和焊接质量，在管屏管口采用了与现场联箱引出管同样材质的过渡接头，以便现场进行同种钢的焊接，即没有涉及SA-213 T91和SA-213 TP347H的焊接。现场采用整屏起吊和准确就位安装技术。
5、结语
1、2号机组两台锅炉过热器和再热器改造后的运行结果表明，在受热面总吸热能力不变、锅炉运行参数不受影响前提下，改造后管屏间热偏差、同屏各管工质流量偏差以及吸热偏差有所改善。因此，整个受热面改造的热力计算正确，使用3种材质(lOCr2M01(122)、SA-213 T91、SA:一213 TP347H)和不到20种规格对原过热器和再热器6个牌号70多种规格材料进行改造取得了成功。
