超臨界燃煤機組熱一次風(fēng)道補償器換型改造

王穎 李莉 季廣輝 王健

1. 北方設(shè)計研究院，河北 石家莊 051000

2. 承德供電公司變電運行部，河北 承德 067000

3. 神華河北國華定洲發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 定州 073000

4. 承德供電公司隆化分公司，河北 隆化 068150

超臨界燃煤機組熱一次風(fēng)道補償器換型改造

王穎1李莉2季廣輝3王健4

1. 北方設(shè)計研究院，河北 石家莊 051000

2. 承德供電公司變電運行部，河北 承德 067000

3. 神華河北國華定洲發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 定州 073000

4. 承德供電公司隆化分公司，河北 隆化 068150

神華河北國華定洲發(fā)電有限責(zé)任公司國產(chǎn)660MW超臨界燃煤機組熱一次風(fēng)道原始安裝的非金屬補償運行過程中變形嚴(yán)重橫向位移長期處于極限狀態(tài)，極易發(fā)生非金屬補償器運行中破裂，無法進行隔離，嚴(yán)重影響到機組的安全運行。通過對非金屬補償換型改造消除補償器變形問題，提高設(shè)備安全運行可靠性，延長補償器使用壽命，是同類型設(shè)備改造的成功實踐。

熱一次風(fēng)；補償器；變形；換型

1 概述

神華河北國華定洲發(fā)電有限責(zé)任公司（以下稱定電公司）二期工程2×660MW超臨界燃煤機組于2009年投入商業(yè)運營。制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機冷一次風(fēng)機正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺爐由6臺HP1003Dyn型磨煤機，6臺EG2490型給煤機，2臺9-26NO16D-2型密封風(fēng)機和相應(yīng)的附屬部件組成。其作用主要是為鍋爐磨制生產(chǎn)輸送合格的煤粉，燃燒設(shè)計煤種，5臺磨煤機可滿足鍋爐MCR工況運行的要求，其中1臺備用；燃燒校核煤種，6臺磨煤機全部投運可滿足鍋爐MCR工況運行的要求。制粉系統(tǒng)管路主要由磨煤機送粉管道，冷、熱一次風(fēng)管道和相應(yīng)的調(diào)節(jié)擋板，隔絕門和附屬設(shè)備組成，主要是用于磨煤機輸送一次風(fēng)和煤粉的作用。3、4號機組鍋爐熱一次風(fēng)道均采用非金屬補償器，目前在裝數(shù)量（見表1）。

表1 3、4號機組鍋爐熱一次風(fēng)道非金屬補償器在裝量統(tǒng)計表

制粉系統(tǒng)磨煤機入口熱一次風(fēng)道由于直管段距離僅為5250mm，一期磨煤機入口熱一次風(fēng)道直管段為12100mm，為了保證風(fēng)道補償量原始設(shè)計采用的非金屬補償器，在機組運行期間磨煤機入口熱風(fēng)隔絕門前非金屬補償器熱態(tài)下變形嚴(yán)重橫向位移長期處于極限狀態(tài)（見圖1），風(fēng)道末端磨煤機入口熱風(fēng)隔絕門前非金屬補償器熱態(tài)下最大橫向位移△Y達到50mm，償量標(biāo)準(zhǔn)為△X=30mm，△Y=50mm，長時間運行極易發(fā)生非金屬補償器運行中破裂，且無法進行隔離，嚴(yán)重影響到機組的安全運行，因此解決熱一次風(fēng)道非金屬補償器變形問題勢在必行。

2 原因分析

補償器習(xí)慣上也叫伸縮節(jié),或膨脹節(jié)，是利用其彈性元件的有效伸縮變形來吸收管線、煙風(fēng)道或容器由熱脹冷縮等原因而產(chǎn)生的尺寸變化的一種補償裝置，可對軸向，橫向，和角向位移的吸收。非金屬補償器（圖2）主要由非金屬材料、法蘭及保溫隔熱材料組成。主要材料為氟橡膠涂層玻璃布、聚四氟乙烯壓膜玻璃布、三元乙丙膠涂層玻璃布、丁睛橡膠涂層玻璃布、聚四氟乙烯薄膜單層復(fù)合材料、陶瓷纖維防火布、硅酸鋁棉、不銹鋼絲纖維布、玻璃纖維布等。其使用壽命取決于使用的介質(zhì)及工況條件，當(dāng)其使用溫度和壓力升高，壽命會相應(yīng)縮短，當(dāng)介質(zhì)具有腐蝕性時也會對其使用壽命產(chǎn)生影響。有關(guān)織物補償器的漏風(fēng)試驗表明，同一試件的泄漏與試驗介質(zhì)的壓強變化趨勢基本一致，即壓強越大，試件的滲漏越嚴(yán)重。補償器的承壓特性也會隨著補償器表面涂層的逐漸老化而降低。磨煤機入口一次風(fēng)道軟連接處風(fēng)壓約8kPa，風(fēng)溫近300℃，屬于織物補償器工作惡劣環(huán)境，由于管系熱膨脹導(dǎo)致其吸收軸向和徑向的位移增大，長期處于極限狀態(tài)極易造成失效。

圖1 風(fēng)道入口非金屬補償器變形嚴(yán)重

圖2 非金屬補償器

3 解決方案

結(jié)合定電公司3、4號機組熱一次風(fēng)道布置現(xiàn)狀及非金屬補償器運行情況，委托河北電力勘測設(shè)計研究院對定電二期工程3、4號機組熱一次至磨煤機風(fēng)道非金屬補償器改金屬補償器設(shè)計校核確認并出具設(shè)計文件（F00602E5S-J0503-01～07），對涉及變動的鋼梁委托上海鍋爐廠對變動鋼梁的規(guī)格及對原構(gòu)件受力進行的校核計算并出具確認函。利用3號機組檢修機會對3號爐熱一次風(fēng)道非金屬補償器進行換型更換為性能良好的金屬補償器，同時對相應(yīng)的支架、鋼梁進行變動，以確保運行期間補償器無泄露，系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。

3.1 質(zhì)量目標(biāo)

(1)補償器的設(shè)計、制造、試驗和檢驗必須符合GB/T12777-1999《金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件》的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求進行。補償器與煙風(fēng)道的連接方式采用內(nèi)插焊，連接煙道插入至補償器框架內(nèi)口20mm并與之焊接。框架內(nèi)徑比連接風(fēng)道外徑大4～6mm。矩形波紋管角部結(jié)構(gòu)為圓角形。

(2)金屬補償器設(shè)計疲勞壽命≥1000次循環(huán)，且設(shè)計疲勞壽命安全為10年。

(3)補償器其他各部位焊縫表面，無裂紋、氣孔、弧坑、夾渣和焊接飛濺物。

(4)熱一次風(fēng)道非金屬補償器換型，同時對相應(yīng)的支架、鋼梁進行變動，以確保運行期間能夠滿足系統(tǒng)補償量，保證補償器無泄露，系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。

表2 補償器對比表

金屬補償器結(jié)構(gòu)如圖3（軸向補償時）及圖4（橫向補償量大時）。

圖3 金屬補償器軸向補償結(jié)構(gòu)圖

圖4 金屬補償器橫向補償量大時結(jié)構(gòu)圖表3 原位置更換補償器明細表

3.2 方案實施

按照3、4號機組熱一次至磨煤機風(fēng)道非金屬補償器改金屬補償器改造圖紙及上海鍋爐廠對增加鋼梁的規(guī)格及對原構(gòu)件受力進行的校核計算確認函實施。零件與新增補償器連接處，零件按改造后布置圖，按圖示尺寸現(xiàn)場制作，編號17a、17b、18a、29a支架在原來的支架上改動調(diào)整，同時增加編號25、26、27、28支架，以滿足風(fēng)道管系熱軸向、徑向位移需要。

金屬補償器更換方案（見表3、表4）：

表4 新增加補償器明細表

4 改造效果

定電公司通過機組檢修對3號機組熱一次風(fēng)道非金屬補償器換型改造，用性能良好的金屬補償器替代原非金屬補償器，同時對相應(yīng)的支架、鋼梁進行變動調(diào)整，機組運行期間效果明顯，消除了補償器熱態(tài)變形問題。

1臺機組熱一次風(fēng)道非金屬補償器改造實際發(fā)生費用明細：（單位：萬元）

此次熱一次風(fēng)道非金屬補償器換型改造費用嚴(yán)格控制在預(yù)算費用之內(nèi)。

5 結(jié)語

通過熱一次風(fēng)道非金屬補償器換型改造，對相應(yīng)的支架、鋼梁進行變動調(diào)整，消除了補償器熱態(tài)變形問題，提高設(shè)備安全運行可靠性，延長補償器的使用壽命，為機組長周期穩(wěn)定運行奠定了堅實的基礎(chǔ)，是同類型設(shè)備改造的成功實踐。

[1]耿萬民等.補償器的設(shè)計與應(yīng)用.廣州南方金屬軟管有限公司，2010

[2]賈紹廣等.鍋爐熱一次風(fēng)道非金屬補償器改造安裝圖.河北省電力勘測設(shè)計研究院，2010.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.11.104

王穎（1982-），女，河北保定人，大學(xué)學(xué)歷，北方設(shè)計研究院熱能電力所，設(shè)計工程師。

李莉（1984-），女，河北承德人，大學(xué)學(xué)歷，現(xiàn)為承德供電公司變電運行部，助理工程師；

季廣輝：（1983年－），男，大學(xué)學(xué)歷，現(xiàn)為神華河北國華定洲發(fā)電有限責(zé)任公司安全技術(shù)部點檢工程師；

王健（1982-），男，河北承德人，大學(xué)學(xué)歷，現(xiàn)為承德供電公司隆化分公司客服分中心副主任。