1000MW超超臨界鍋爐受熱面存在的問題和防治措施

1、和處理1型鍋爐受熱面存在的問題進(jìn)行了匯總，并提出了相應(yīng)的防治措施，以保證鍋爐受熱面的安全穩(wěn)定運(yùn)行。關(guān)鍵詞:超超臨界 吹灰器 氧化皮 高溫腐蝕 全過程管理1 概述四期鍋爐的系統(tǒng)、性能設(shè)計(jì)由東方鍋爐(集團(tuán))股份有限公司(DBC)/東方日立鍋爐有限公司(BHDB)與日本巴布科克-日立公司(BHK)聯(lián)合進(jìn)行，裝設(shè)二臺(tái)1000MW燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組。鍋爐為高效超超臨界參數(shù)變壓直流爐、一次再熱、平衡通風(fēng)、運(yùn)轉(zhuǎn)層以上露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)型鍋爐。設(shè)計(jì)煤種及校核煤種為兗礦煤和濟(jì)北煤礦的混煤。鍋爐出口蒸汽參數(shù)為26.25MPa(a)/605/603，對(duì)應(yīng)汽機(jī)的入口參數(shù)25.0MPa(a)/600

2、/600。2設(shè)備簡介鍋爐的循環(huán)系統(tǒng)由啟動(dòng)分離器、儲(chǔ)水罐、啟動(dòng)再循環(huán)泵、下降管、下水連接管、水冷壁上升管及汽水連接管等組成。爐膛水冷壁分上下兩部分，下部水冷壁采用全焊接的螺旋上升膜式管屏。過熱器受熱面由四部分組成，第一部分為頂棚及后豎井煙道四壁及后豎井分隔墻；第二部分是布置在尾部豎井后煙道內(nèi)的水平對(duì)流過熱器；第三部分是位于爐膛上部的屏式過熱器；第四部分是位于折焰角上方的末級(jí)過熱器。過熱器系統(tǒng)按蒸汽流程分為：頂棚過熱器、包墻過熱器/分隔墻過熱器、低溫過熱器、屏式過熱器及高溫過熱器。按煙氣流程依次為：屏式過熱器、高溫過熱器、低溫過熱器。過熱汽溫調(diào)節(jié)采用水煤比和二級(jí)噴水減溫，過熱蒸汽管道在屏式過熱器與

3、高溫過熱器之間進(jìn)行一次左右交叉，以減小兩側(cè)汽溫偏差。再熱器由位于尾部前煙道的水平對(duì)流低溫再熱器及位于高溫過熱器后的高溫再熱器組成。再熱汽溫通過尾部雙煙道平行煙氣擋板調(diào)節(jié)。省煤器布置在尾部后豎井水平低溫過熱器的下方。后豎井省煤器、水平低溫過熱器均通過省煤器吊掛管懸吊到大板梁上。3 受熱面存在的問題及防治吹灰器吹損。通過歷次對(duì)“四管”防磨防爆檢查情況看，吹灰器對(duì)受熱面的吹損主要是由吹灰器內(nèi)漏、吹灰器不旋轉(zhuǎn)、吹灰器吹灰時(shí)帶水、吹灰器吹灰蒸汽壓力過高、噴嘴進(jìn)入爐膛的距離不足、吹灰器槍桿與受熱面的不垂直、吹灰器故障未退出等方面造成的。右圖為#7爐省煤器吹灰器吹損情況。 采取的措施：每次檢修后，應(yīng)對(duì)吹灰器

4、進(jìn)行投運(yùn)前的調(diào)試，調(diào)整好噴嘴進(jìn)入爐膛的距離、吹灰器槍桿與受熱面的垂直度、噴嘴的噴射角度、旋轉(zhuǎn)角度等；運(yùn)行中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)吹灰器的檢查和維護(hù)，當(dāng)遇到吹灰器在爐內(nèi)、煙道內(nèi)卡住及吹灰器進(jìn)汽門漏汽時(shí)，應(yīng)及時(shí)退出并切斷汽源。加強(qiáng)對(duì)吹灰器疏水調(diào)閥的檢修維護(hù)，保證其吹灰時(shí)能夠正常開啟進(jìn)行疏水，調(diào)整各吹灰器的壓力至規(guī)定范圍。機(jī)械磨損或飛灰磨損。由于管卡、支吊架松動(dòng)，定位塊脫落，在運(yùn)行過程中與管子相互磨擦，長日久就會(huì)出現(xiàn)管子的磨損。#7爐省煤器入口聯(lián)箱附近西數(shù)第16排下數(shù)第1根管子與安裝遺留管子摩擦碰撞，磨損超標(biāo)（壁厚測(cè)量6.8mm，管子規(guī)格57×8），右圖所示。#7爐后豎井中隔墻基建時(shí)遺留孔洞，造成靠近

5、中隔墻孔洞的HR5吹灰通道省煤器3處管子飛灰磨損超標(biāo)，原因?yàn)橹懈魤Ω舭彘_裂，當(dāng)再熱器煙氣擋板關(guān)閉時(shí)，煙氣通過中隔板裂縫直接對(duì)HR5通道的省煤器管造成吹損；而且該處省煤器有3個(gè)管圈，高度較大，位置狹窄，無法進(jìn)行檢查和缺陷處理，應(yīng)引起足夠重視，徹底對(duì)中隔墻孔洞進(jìn)行檢查并消除。采取的措施：加強(qiáng)在鍋爐停備或檢修時(shí)對(duì)管理支吊架及管卡、燃燒器及周圍水冷壁等部位的檢查；對(duì)存在飛灰磨損和機(jī)械磨損的部位安裝防磨裝置。應(yīng)力集中。燃燒器區(qū)域水冷壁、水冷壁、包墻過熱器現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫等部位容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。產(chǎn)生應(yīng)力集中主要是由于鍋爐結(jié)構(gòu)及機(jī)組啟動(dòng)中，升溫、升壓速率、機(jī)組負(fù)荷控制不好，鍋爐管子會(huì)發(fā)生膨脹不暢造成應(yīng)力集中

6、，拉裂管子，長期作用就極易引發(fā)泄漏。下圖分別為#7爐螺旋水冷壁與垂直水冷壁連接處現(xiàn)場(chǎng)焊縫鰭片應(yīng)力集中繼而產(chǎn)生裂紋、#7爐C6燃燒器處水冷壁管焊縫鰭片應(yīng)力集中繼而撕裂。采取的措施：每次檢修時(shí)，對(duì)容易出現(xiàn)應(yīng)力集中的部位進(jìn)行仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理，消除隱患；應(yīng)力集中部位應(yīng)加強(qiáng)焊并圓滑過渡，必要時(shí)打止裂孔。）358.4mm。對(duì)凹凸變形抽查5處，變形量分別為130mm、90mm、110mm、98mm、105mm。采取的措施：螺旋水冷壁一旦變形，很難處理，更換變形嚴(yán)重、脫落的水冷壁剛性梁固定柱銷，同時(shí)柱銷材質(zhì)由#20鋼更換為35CrMo。水冷壁向火側(cè)腐蝕是指水冷壁外壁在還原性氣氛中，揮發(fā)性硫、氯化物

7、及熔融灰渣作用下，使管壁減薄引起的故障。一氧化碳，包括未燃燒的煤粒沖刷管壁，在硫酸鹽和氨氯化物的作用下加速腐蝕，導(dǎo)致管壁減薄此外低熔點(diǎn)的鈉、磷的 焦硫酸鹽甩落在水冷壁管外表，能熔掉管外表的氫化鐵保護(hù)層，也使金屬受到腐蝕。超臨界壓力鍋爐因其布置特點(diǎn)及壁溫相對(duì)較高，容易發(fā)生圓周方向的溝槽或裂紋。2011年#8爐小修時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)，燃燒器上部東西墻的管壁減薄明顯，局部壁厚僅4.9mm（原壁厚7.5mm），共處理超標(biāo)管段66處。采取的措施：控制噴燃器噴射角度與煙氣氧量，避免未燃煤粉與還原性氣體沖刷水冷壁；采用滲鋁管或火焰噴涂的方法提高水冷壁管的抗腐蝕能力；在降低煙氣含氧量采用低氧燃燒或?yàn)榻档蚇OX而采用二

8、次燃燒法時(shí)，要注意可能出現(xiàn)的向火側(cè)腐蝕。過熱器管氧化皮的剝落，主要是由于運(yùn)行工況的條件，如超溫和溫度、壓力變化以及材料等因素所造成的。機(jī)組在啟動(dòng)時(shí)，負(fù)荷、溫度和壓力是變化較大的。經(jīng)驗(yàn)表明，氧化層的剝離特別容易在機(jī)組停用后再啟動(dòng)時(shí)發(fā)生。我廠1000MW機(jī)組不銹鋼管段運(yùn)行時(shí)間短，經(jīng)測(cè)量氧化皮較少；但600MW機(jī)組末級(jí)過熱器TP304段氧化皮堆積嚴(yán)重，如圖所示。預(yù)防（減緩）氧化皮產(chǎn)生剝落的措施：（1）防止受熱面超溫。調(diào)整鍋爐燃燒、調(diào)整煤粉細(xì)度和種類、防止管壁結(jié)垢、設(shè)備改造等。（2）優(yōu)化啟停過程參數(shù)。減少啟動(dòng)過程中主、再熱汽溫度波動(dòng)，避免快冷、快速升溫等操作。（3）受熱面采用鍍鉻處理。（4）加強(qiáng)受熱面

9、狀態(tài)管理。跟蹤檢測(cè)氧化皮厚度、進(jìn)行鍋爐受熱面超溫情況統(tǒng)計(jì)，加強(qiáng)爐管壽命管理；必要時(shí)割管清理。（1）爐底密封水槽梳形板焊接不當(dāng)，梳形板搭接焊縫處于水冷壁管上。#6爐冷灰斗存在類似問題，原因如示意圖所示。梳形板1和梳形板2拼接正確，但梳形板2和梳形板3焊縫末端布置在水冷壁上，若焊縫開裂，容易撕裂管子母材，造成水冷壁泄漏事故。處理措施：檢查焊縫是否裂紋，并將其作為大小修檢查項(xiàng)目；將拼接縫改到鰭片上。（2）分隔屏防磨套管焊接不當(dāng)，采用兩頭焊接，膨脹系數(shù)不一致，導(dǎo)致撕裂母材。（3）屏再、高過大包內(nèi)部管子無彈性彎，運(yùn)行中出現(xiàn)管座裂紋。（4）低過處懸吊管管卡渦流減薄，一二期機(jī)組存在類似問題。（5）吹灰孔處管子鰭片裂紋，我廠三期機(jī)組多次發(fā)生泄漏，原因?yàn)樵撎庼捚鋮s不同步，若有尖角等應(yīng)力集中處，則逐漸發(fā)展，裂至母材。（6）#6爐尾部煙道省煤器出口聯(lián)箱入口管道飛灰磨損超標(biāo)。（7）后屏屏夾持管磨損，我廠一二期機(jī)組也存在類似情況。（8）受熱面管排穿頂棚部位與頂棚管有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，容易磨損，采用套管結(jié)構(gòu)可避免發(fā)生問題。（9）受熱面管材、焊材控制，焊接人員資質(zhì)，異物控制也應(yīng)引起足夠的重視。下圖為2010.5.19#6爐半IK41吹灰器孔鰭片裂紋、一二期機(jī)組后屏夾持管與后屏管磨擦。4、結(jié)束語通過對(duì)我廠1000MW機(jī)組鍋爐受熱面