首臺660MW級高參數(shù)超超臨界褐煤鍋爐膨脹薄弱部位拉裂的研究與應用

賈 東

（京能（錫林郭勒）發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026000）

某集團發(fā)電公司2×660MW機組項目，采用全球首臺660MW級高參數(shù)超超臨界褐煤鍋爐，系某鍋爐廠制造的超超臨界π型鍋爐，鍋爐型式：超超臨界參數(shù)變壓直流爐，前后墻對沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態(tài)排渣、緊身封閉、全鋼構(gòu)架的π型爐。采用三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預熱器。爐頂采用金屬密封大罩殼，屋頂為輕型金屬屋蓋。#1機組于2018年10月投入商業(yè)運行；#2機組于2019年01月投入商業(yè)運行。

鍋爐容量和主要設計參數(shù)如下：

項目 單位 BMCR BRL過熱蒸汽流量 t/h 2117 2016過熱蒸汽壓力 MPa，g* 29.40 29.26過熱蒸汽溫度 ℃ 605 605給水溫度 ℃ 309 305再熱蒸汽流量 t/h 1748 1664再熱蒸汽進口壓力 MPa，g 5.789 5.498再熱蒸汽出口壓力 MPa，g 5.589 5.309再熱蒸汽進口溫度 ℃ 359 351再熱蒸汽出口溫度 ℃ 623 623注：g為表壓。

鍋爐投運兩年以來，發(fā)生過多次受熱面膨脹薄弱部位拉裂問題，嚴重影響機組運行的安全性。

圖1 水平煙道與尾部煙道包墻相鄰處

圖2 水平煙道側(cè)包墻前、后部位相鄰處

圖1的拉裂區(qū)域共有四個部件，相互連接。分別是PCP側(cè)包墻、HCP側(cè)包墻、對流煙道爐底管及前包墻。

從設計結(jié)構(gòu)來看，水平煙道區(qū)域部件多、焊縫多、膨脹復雜，安裝難度高。在鍋爐啟停和負荷快速波動時，PCP側(cè)包墻與HCP側(cè)包墻，以及前包墻與對流煙道爐底管之間會產(chǎn)生不同程度的溫度差，進而產(chǎn)生膨脹差，導致在受熱面連接處（密封三角區(qū)包括PCP側(cè)包墻與HCP側(cè)包墻的拼接焊縫處）應力集中，當應力大于材料的屈服強度后連接扁鋼產(chǎn)生裂紋，裂紋延伸至管子導致管子泄漏。

圖2的拉裂區(qū)域相對簡單，為水平煙道側(cè)包墻前、后部位的相鄰處。后水冷壁的工質(zhì)經(jīng)過后水冷壁折焰角及對流煙道爐底管進入后水冷壁爐底管出口集箱，由4根Φ133×22mm，材料為12Cr1MoVG的連接管引到對流煙道前側(cè)包墻下集箱。自分離器出口啟動系統(tǒng)母管來的蒸汽經(jīng)分離器出口連接管引到對流煙道后側(cè)包墻管下集箱。由于水平煙道側(cè)包墻前、后部位包墻管的工質(zhì)不同，屬于汽水兩相臨近區(qū)域，所以相鄰的兩根包墻管會產(chǎn)生不同程度的溫度差，進而產(chǎn)生膨脹差，導致在包墻管的密封處應力集中，當應力大于材料的屈服強度后連接扁鋼產(chǎn)生裂紋，裂紋延伸至管子導致管子泄漏。

針對上述兩個泄露位置制定處理方法及防范措施：

處理方法：

1）對包墻管之間的密封扁鋼切割后打磨干凈，對包墻管做著色檢查，泄露管段更換新管。

2）將包墻管之間的密封扁鋼切割止裂縫300～500mm長，要求止裂縫不偏斜，且光滑無棱角。對止裂縫的頂端打止裂孔，止裂孔表面必須光滑。以便釋放受熱面之間的熱應力。

3）在爐內(nèi)止裂縫處灌耐高溫膠泥，防止漏風。

防范措施：

1）嚴格控制機組的升溫升壓速率，啟停過程受熱面管壁溫變化速率≤5.0℃/min，降低受熱面漲差對焊縫的影響。

2）加強運行調(diào)整，盡量降低爐左右側(cè)的煙溫差，同時在升降負荷時及時調(diào)整煤水比減小受熱面溫度變化率。

3）堅持逢停必檢，保障設備安全運行。機組檢修時要對應力集中位置進行全面檢查，包括水平煙道前后側(cè)包墻之間密封、尾部煙道與水平煙道連接處密封等，檢查膨脹縫、止裂孔是否合理，發(fā)現(xiàn)的問題應在機組啟動前處理完畢。

通過對該種類型鍋爐膨脹薄弱部位拉裂問題的研究，分析出產(chǎn)生裂紋的原因，進而研究處理方法與防范措施，可以有效的減少鍋爐的漏泄次數(shù)，有針對性的解決此種類型鍋爐的拉裂問題，有效的保證了機組的安全穩(wěn)定運行。