煤粉管道金屬膨脹節常見問題及解決方案

孫瑤瑤

(哈爾濱鍋爐廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150001)

0 引言

金屬膨脹節作為電站鍋爐煤粉管道常用附件，因其能良好地吸收軸向、徑向及角位移，還能有效吸收振動，減弱力的傳遞，廣泛應用于電廠鍋爐煤粉管道系統中。近年來，各大發電企業進行高效低氮燃燒器優化改造，產生了一系列因金屬膨脹節選型、安裝位置及固定導向結構不合理引發的問題。

1 煤粉管道系統常見問題

1.1 金屬膨脹節停爐后未復位

某電廠660 MW鍋爐停爐后，煤粉管道豎直段金屬膨脹節未按照設計復位。經檢查發現下部煤粉管道被拉起，吊掛變形，將下部煤粉管道的重力及變形力傳遞給了煤粉燃燒器噴嘴體。

1.2 金屬膨脹節未按設計膨脹

某電廠鍋爐運行時，煤粉燃燒器入口煤粉管道水平段發生翹起現象，檢查發現豎直段金屬膨脹節未按設計向下滑移，導致煤粉管道自身發生變形，膨脹節未起到吸收膨脹的作用。

1.3 燃燒器噴嘴體發生斷裂

某電廠660 MW鍋爐M-PM燃燒器優化改造后，停爐時發現燃燒器噴嘴體發生斷裂。經查證，該噴嘴體設計材質為耐磨鑄鋼，不承受外力作用?，F場檢查發現，鍋爐停爐時煤粉管道金屬膨脹節未按設計回復原位，導致下部粉管重力及變形力傳遞到噴嘴體而發生斷裂。

1.4 煤粉管道吊掛梁變形

某電廠350 MW鍋爐煤粉管道吊掛梁鍋爐運行時發生變形。

2 問題分析

2.1 煤粉管道金屬膨脹節常見類型

煤粉管道常用的金屬膨脹節常見類型有波紋式金屬膨脹節、波紋+套筒組合式金屬膨脹節和波紋+導向輪套筒組合式金屬膨脹節。

(1) 波紋式金屬膨脹節。制造最為簡單，但當軸向位移較大時，需要很多的波紋，且反力較大。

(2) 波紋+套筒組合式金屬膨脹節。能很好地吸收軸向位移量，但因軸向位移為滑動摩擦，導向短，易卡死，導致膨脹節失效。

(3) 波紋+導向輪套筒組合式金屬膨脹節。吸收了以上2種膨脹節的優點，摩擦力減少，可避免卡澀，但制造工藝比較復雜，成本較高。

2.2 煤粉管道常見問題分析

(1) 選用波紋金屬膨脹節的煤粉管道，其膨脹節豎直安裝使用，距燃燒器比較遠，鍋爐點火向下膨脹時壓縮波紋，產生反作用力，因膨脹節距燃燒器較遠，產生杠桿效果，反作用力放大，導致燃燒器入口煤粉管道水平段發生翹起現象。

(2) 選用波紋+套筒組合式金屬膨脹節的煤粉管道，因膨脹節豎直安裝使用，距離燃燒器比較遠，鍋爐點火向下膨脹時膨脹節在重力作用下，其套筒向下滑移可吸收膨脹位移，但當鍋爐停爐時，因膨脹節距離燃燒器較遠，燃燒器無法提供沿膨脹節軸向方向的上升力，導致膨脹節卡澀，而下部是固定的無法移動，導致下部煤粉管道被拉起，同時吊掛變形。變形力全部傳遞到燃燒器噴嘴體，因噴嘴體為鑄鋼結構，硬度高，可塑性差，故受力嚴重時會發生斷裂。

(3) 選用波紋+導向輪套筒組合式金屬膨脹節的煤粉管道，其膨脹節傾斜安裝使用，距燃燒器比較遠，鍋爐點火向下膨脹時，因燃燒器無法提供沿膨脹節軸向方向的力，導致膨脹節套筒卡澀失效，因燃燒器為等離子層、合金鋼結構，強度高，剛度好，故易將煤粉吊掛梁拉變形。

3 解決方案

(1) 煤粉管道金屬膨脹節盡可能安裝在煤粉燃燒器入口水平段，利用膨脹節角位移代替膨脹節軸向位移，減小膨脹節變形反力對整個系統的影響，避免引起噴嘴體或管道斷裂、變形。

(2) 若因空間不允許水平布置，可考慮利用彎頭垂直布置，利用風箱加固彎頭部分，選用波紋+套筒組合式金屬膨脹節或波紋+導向輪套筒組合式金屬膨脹節，保證鍋爐運行時，燃燒器可提供沿膨脹節軸線方向的作用力，其金屬膨脹節布置如圖1所示。

圖1 帶彎頭的金屬膨脹節結構

(3) 若因空間限制必須傾斜布置，可考慮采用柔性較好的波紋式金屬膨脹節，設計時可適當考慮增加膨脹節的膨脹量，減少波紋+套筒組合式金屬膨脹節的使用，可避免卡澀失效，產生嚴重后果。

4 結束語

煤粉管道金屬膨脹節的使用，不僅和自身的型式有關，還與安裝位置、固定導向結構等有極大關系，需在設計時予以綜合考慮，盡可能減少煤粉管道金屬膨脹節問題引起的不必要損失，保證鍋爐穩定、高效運行。