335MW機組鍋爐壁式再熱器缺陷分析及治理措施

李傳帥

摘 要 某電廠335MW機組鍋爐壁再管存在裂紋、疲勞等隱患，壁再與水冷壁固定方式存在設計缺陷，嚴重影響機組安全穩定運行。通過總結#1爐和#4爐壁式再熱器存在的問題，并進行原因分析，找出解決方案和措施。經分析，通過更換壁式再熱器管，調整壁再與水冷壁的固定方式，可以有效消除壁再管固定板處裂紋隱患，保障機組安全穩定運行。

關鍵詞 壁再管;裂紋;缺陷分析;改造

中圖分類號： TM621.2文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.027

0 概述

某電廠335MW機組采用東方鍋爐廠生產的DG1000/107-1型亞臨界、自然循環、倒U型、切向燃燒、固態除渣汽包鍋爐[1]。壁式再熱器單排垂直布置在爐膛上部大屏區，緊貼在前墻和側墻水冷壁管向火面上，水冷壁管和壁式再熱器管子中心距離為67mm。壁式再熱器（簡稱壁再）規格φ50×4mm，材質12Cr1MoV，節距S=50.8mm。

由于設計、制造、安裝、檢修、運行及煤種等多方面因素，鍋爐“四管”泄露是長期困擾火電廠安全生產的難題，嚴重影響企業經濟效益。據統計，四管泄漏約占年度停運次數的30%，四管泄漏后，停爐處理耗費巨大的人力、財力、物力，企業經濟、社會效益損失巨大[2-3]。

1 存在問題

1.1 #1爐壁再管存在的問題

#1爐壁式再熱器自投產運行30多年以來多次發生泄漏，2018年4月26日，#1爐水壓試驗發現前墻右數第9、22、24根壁再管泄漏，管子表面出現貫穿性裂紋，如圖1所示。2019年4月24日，#1爐水壓試驗發現左側墻前數第111根壁再管泄露，管子表面出現裂紋，如圖2所示。

統計#1爐壁再管出現的缺陷，如表1所示。

1.2 #4爐壁再管存在的問題

#4爐壁再自投產以來已運行30年，2017年11月26日，#4爐水壓試驗發現左墻前數第50根壁再管泄漏，如圖3所示。將固定塊割開檢查，發現固定塊存在裂紋，并延伸傷及壁再管，全面檢查發現共26根壁再管綁帶與管子焊接部位存在裂紋，在較大應力作用下，裂紋延伸傷及母管。

統計#4爐壁再管出現的缺陷如表2所示。

通過對#1爐和#4爐壁再缺陷統計發現，壁再管缺陷呈現增多趨勢，且停爐檢修期間較難發現滲漏問題，對水壓試驗依賴性高，治理難度較大。壁再與水冷壁固定方式存在設計缺陷，壁再管固定塊處裂紋較多，延伸傷及母管，嚴重威脅機組安全穩定運行。

2 原因分析

壁式再熱器全部固定在水冷壁管上，并與水冷壁組件組裝出廠，沿爐寬方向前墻有6組，兩側墻有3組，為保證壁再管整片緊貼在水冷壁上，在寬度方向每隔2～3根水冷壁有一處焊接死點，而在垂直方向有7道綁帶。壁再管固定方式如圖4所示，壁再管與水冷壁之間用綁帶、拉緊板及壓板組成的固定裝置加以固定。相互間結構關系為：壁再管與背后的綁帶相連（連接方式有導向和固定兩種），綁帶與拉緊板相焊，拉緊板穿出水冷壁后與壓板焊牢，而壓板貼緊在外側水冷壁管上。為了保證壁再管能整片緊貼在水冷壁管上，在寬度方向每隔2～3根水冷壁管即有一塊拉緊板穿出拉緊[4]。

鍋爐在啟動和運行時，壁式再熱器和水冷壁流動的介質不同，管子壁溫和材質也不同。壁再下端與水冷壁的固結點（穿墻處）隨水冷壁一起向下膨脹，在固定節點以上的壁再管因與水冷壁存在溫差，相對于水冷壁向上膨脹，越往上膨脹差越大。

壁再管在鍋爐各個運行工況時相對水冷壁管的位移量是不一樣的。在額定負荷下，壁再管壁溫高于水冷壁管壁溫，因此壁再管相對于水冷壁管向上膨脹。而在鍋爐啟動階段，因壁式再熱器蒸汽流量很小或沒有，壁再和水冷壁溫差最大。管壁溫差較大，將造成膨脹不同，在焊接死點位置引起應力集中，產生裂紋源，隨著機組長時間運行，裂紋不斷擴大，形成貫穿性裂紋，引起泄漏。

3 改造方案及措施

為解決壁式再熱器管子裂紋問題，需要更換壁式再熱器管，調整壁再與水冷壁的固定方式，預留的膨脹量應以溫差最大的啟動階段作為計算工況。具體改造方案如下：

（1）更換壁式再熱器管，同時增加壁再彎管的柔性，吸收壁再與水冷壁之間的膨脹差。

（2）將壁再與水冷壁之間的連接裝置由7排改為6排，保證壁再與水冷壁的相對節距，且減少了壁再軸向自由膨脹的阻力。

（3）改造壁再管與水冷壁之間活動節點的結構。拉緊板直段長度加長，確保綁帶有足夠的滑動空間，受熱時，保證壁再的自由膨脹，避免管排發生膨脹受阻。壁再管之間及壁再與綁帶之間的塞焊圓鋼加大，改善焊接的視野，避免焊接缺陷。

4 結束語

通過對壁式再熱器的改造，可以有效消除壁再管固定板處焊縫裂紋、疲勞隱患，也可以避免壁再管膨脹受阻、管子出列、過熱氧化、附件拉裂泄漏等問題，保障機組安全穩定運行。

參考文獻

[1]辛本權，于峰，董強，等.335MW機組鍋爐檢修規程[M].鄒縣發電廠，2017：1-5.

[2]徐春.國產600MW超臨界機組鍋爐受熱面典型缺陷與治理[J].鍋爐技術，2014，45（5）：77-80.

[3]1890t/h鍋爐過（再）熱器典型缺陷分析與治理[J].發電設備，2014，28（6）：448-451.

[4]孫玉振.鄒縣電廠1000t/h亞臨界自然循環鍋爐說明書[M].上海電力學院，1986：17-18.