安全工程師輔導:鍋爐高溫受熱面金屬超溫原因分析

　　珠海電廠一期工程2×700 MW機組鍋爐是日本三菱公司制造的亞臨界強制循環(huán)，一次中間再熱汽包爐。鍋爐按∏型戶外布置設計。 $lesson$

　　鍋爐為單爐膛四角布置燃燒器，燃燒器上下可以擺動±30。。鍋爐高度61 700 mm，爐膛斷面尺寸21 463×18 605 mm。采用四角切圓燃燒，切圓直徑1 010.46 mm和1 402.72 mm，逆時針旋轉。采用直吹式制粉系統(tǒng)，配有6臺三菱重工生產(chǎn)的MRS碗式中速磨煤機。鍋爐額定工況下主蒸汽溫度540℃，再熱蒸汽溫度568℃，給水溫度278℃。 鍋爐受熱面布置和國產(chǎn)300，600 MW機組基本一樣。

　　自機組調(diào)試以來，鍋爐高溫受熱面、鍋爐三級過熱器和三級再熱器受熱面管道在鍋爐寬度方向產(chǎn)生對稱的金屬超溫現(xiàn)象，即在滿足蒸汽溫度的情況下受熱面金屬超溫，并由此引發(fā)了3次鍋爐爆管事故，嚴重影響了機組的安全運行。

　　1 原因分析

　　通過燃燒調(diào)整試驗，優(yōu)化燃燒試驗，均沒有取得預期的效果。因而進一步從爐內(nèi)、鍋內(nèi)和結構3方面查找原因。

　　1.1 爐內(nèi)原因分析

　　采用抽氣式熱電偶在高溫煙氣段(爐膛出口處)進行煙氣溫度場測試。測試結果和設計煙氣溫度場沒有原則性差異。

　　1.2 鍋內(nèi)原因分析

　　1.2.1 管壁金屬溫度測試

　　在受熱面管子引入出口聯(lián)箱處加裝熱電偶，測量每一排甚至每一根管子的金屬溫度。圖1為機組負荷在700 MW時的再熱器金屬溫度曲線，圖中表明管排的金屬溫度分布不均勻。

　　1.2.2 蒸汽流量分析

　　根據(jù)在受熱面管道上加裝熱電偶測得的管子金屬溫度，反算蒸汽對管子的冷卻程度，再計算出管子內(nèi)部的蒸汽流量，最終得出管屏之間存在蒸汽流量不均的結果。

　　1.3 結構分析

　　由于三級過熱器的結構型式和二級再熱器和三級再熱器的結構相似，現(xiàn)以二級再熱器和三級再熱器為例進行結構方面的分析。再熱器聯(lián)箱T型接頭區(qū)域結構如圖2，從圖中可以看出，在聯(lián)箱的長度方向上對稱布置了具有T型結構的變徑結構，而超溫點的對稱位置就和這一對稱結構相吻合。 在二級再熱器進口聯(lián)箱的T型接頭處蒸汽的靜壓大，而在聯(lián)箱變徑后的區(qū)域內(nèi)蒸汽的靜壓小;在三級再熱器出口聯(lián)箱的T型接頭處蒸汽的靜壓大，在聯(lián)箱變徑后的區(qū)域內(nèi)蒸汽的靜壓小。因此在二級再熱器入口聯(lián)箱T型接頭區(qū)域和三級再熱器出口變徑后的區(qū)域之間的靜壓差大，而在二級再熱器入口聯(lián)箱變徑后的區(qū)域和三級再熱器出口聯(lián)箱T型接頭區(qū)域之間蒸汽的靜壓差就小，由于靜壓差的差異，引起管屏之間蒸汽流量相對不均衡。管子內(nèi)部蒸汽流量小的管壁，受到蒸汽冷卻的程度比較差。管子金屬溫度就比較高。

　　由此得出結論：由于聯(lián)箱上的T型接頭結構和高溫受熱面在聯(lián)箱上引出點的不合理，引起管屏之間蒸汽流量存在偏差，是導致鍋爐高溫受熱面金屬超溫的原因。

　　2 改進措施 根據(jù)測試和分析結果，采取以下改進措施：

　　(1) 改變T型接頭部位的管道連接方式，即將蒸汽流量相對低的管子入口和蒸汽流量相對高的管子入口交換位置后再連接到三級再熱器出口聯(lián)箱上，如圖2中的虛線所示。

　　(2) 增大蒸汽流量相對低的管道與三級再熱器出口聯(lián)箱接頭處的管徑，提高該管道的蒸汽流量。

　　(3) 在二級再熱器和三級再熱管道的連接處，對蒸汽流量相對大的管道進行節(jié)流，即加裝節(jié)流孔板，以減少蒸汽流量。

　　(4) 提高嚴重超溫管道的材料等級，例如三級再熱器超溫管子的管材由原來的T12更換成不銹鋼TP347E。

　　3 改造后的效果

　　珠海電廠2×700 MW機組鍋爐受熱面改造后，經(jīng)過機組在不同負荷下的運行考驗，基本上能夠避免高溫受熱面管子金屬出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。改造后受熱面管壁金屬溫度測試曲線見圖1。

　　由于增加了節(jié)流孔板，汽流在通過節(jié)流孔后產(chǎn)生的渦流勢必對管子進行沖刷，沖刷量的大小還有待于大小修期間進行測試跟蹤。

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