660MW超临界锅炉低温再热器频繁泄漏原因与改造对策.doc

660MW超临界锅炉低温再热器频繁泄漏原因分析与改造对策丁 浩 曹立春 崔风君（大唐黄岛发电有限公司）【内容提要】 分析了大唐黄岛发电有限公司两台SG-2102/25.4-M953型超临界锅炉低温再热器频繁泄漏的原因、所采取的改造治理措施，以及设备改造后取得的良好效果。【关键词】 2102T/H锅炉 低温再热器 泄漏 改造一、设备概述：大唐黄岛发电有限公司（以下简称黄岛发电厂）三期工程#5、#6机组为2×660MW超临界发电机组，其锅炉为上海锅炉厂制造的型号为SG-2102/25.4-M953型超临界锅炉。黄岛发电厂三期锅炉是上海锅炉厂在引进ALSTOM美国公司超临界锅炉技术基础上、自主设计制造的第一台660MW超临界锅炉，该锅炉为变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣，锅炉整体呈型结构布置。沿烟气流向锅炉受热面布置分别为分隔屏过热器、后屏过热器、末级再热器、末级过热器、低温再热器和省煤器。黄岛发电厂三期#5、#6机组分别于2006年10月和2007年11月投入商业运行。二、低温再热器频繁泄漏的经过及原因分析：1、#5、#6炉低温再热器基本情况：#5、#6锅炉低温再热器为顺列排列、逆流布置，共110排，每排有9根管子，管子规格为63.5×4.2mm；低温再热器分低温段和高温段两部分，低温段材质为SA-210，高温段材质大部分为T12，局部采用T22和T23材质。低温再热器管排整体采用悬吊管吊挂，每排的管子之间采用=6mm的定位板连接固定，而不是采用传统的管夹固定，定位板与管子之间焊接。低温再热器管排自炉前向炉后共有三道固定连接筋板。2、低温再热器泄漏情况：#5、#6炉自投产以来，两台锅炉的低温再热器频繁发生泄漏，并且有加速发展的趋势，根据统计，#5、#6锅炉低温再热器在投产后的一年时间内共发生6次泄漏，均是由于固定连接筋板与管子的焊缝拉裂而导致再热器泄漏： 2008年2月1日#5炉自A侧第30排低温再热器管排泄漏；同时检查还发现第28排2处筋板跟部焊缝裂纹。 2008年4月4日#5炉低温再热器B侧数第45排管子泄漏；同时检查第47排上数第4、5根管子筋板焊接处存在裂纹并已泄漏，修后抽真空检查又发现低再低温段B侧数第40排第2、3根管子筋板拉裂泄漏、低再高温段第33排第10、11根管子筋板拉裂泄漏。 2008年4月17日， A侧第27排高温段上数第11根管子被连接筋板拉裂泄漏。 2008年1月26日#6炉低温再热器B侧泄漏，B侧数第37-40排有五处筋板焊缝存在不同程度的裂纹，其中第37排已经发生轻微泄漏。 2008年5月23日，B侧第33排低温段上数第17、18、19根、第34排上数第17、18根管子被连接筋板拉裂泄漏。 2008年9月14日，B侧第38排低温段下数第11根管子被连接筋板拉裂泄漏。由于#5、#6炉低温再热器多次发生泄漏，并且泄漏部位一致，泄漏原因基本相同，因此我们逐渐认识到三期两台锅炉随着机组运行时间的增加，由于低温再热器结构设计原因以及制造缺陷，低再固定筋板拉裂泄漏的状况会越来越严重，即使简单的将固定连接筋板割开，也不能从根本上消除隐患，因为筋板焊缝原存在的应力以及无法检查到的已存在裂纹最终也会导致低温再热器泄漏。因此必须从根本上查找原因并采取措施进行彻底治理。3、泄漏原因分析：通过对黄岛电厂#5、#6锅炉低温再热器多次泄漏的情况进行对比分析，发现#5、#6炉低温再热器泄漏主要有以下几点原因造成：（1）结构设计不合理：受热面管排一般用管夹固定，管夹和管子之间不焊接，管子可自由膨胀，运行过程中依靠管排弯头吸收部分由膨胀产生的应力。而黄岛电厂三期两台锅炉低温再热器管子采用三道固定筋板焊接定位，并且固定连接筋板厚度为6mm，管子壁厚为4.2 mm，由于筋板厚度超过管子壁厚，当固定连接筋板与管子存在应力时，首先将再热器管子拉裂；因此低温再热器管子固定方式设计不合理是导致低温再热器泄漏的主要原因。（2）筋板焊接存在缺陷：固定筋板直接焊在管壁上，其焊接质量也比较差，未熔合、咬边等焊接缺陷比较多；焊缝和管子过渡不好，特别是筋板两端存在未焊透（泄漏点都是从筋板端部未焊透部位引发裂纹将管子拉裂而造成）。设备运行过程由于筋板束缚不能使管子自由膨胀，在筋板端部形成应力集中；焊缝缺陷及应力集中容易产生裂纹而导致泄漏。（3）厂家组装存在问题：管排在厂家组装时，由于每根管子弯曲的角度存在不同程度差异，在管排整形时，制造厂家为使管排整体效果达到要求，在管排组装时存在管子与固定筋板强力焊接的现象，这一点从现场检修时割开固定筋板、管子间距发生很大的变化可以证明，割开固定筋板焊缝后的最大间隙达20mm。 三、低温再热器改造过程：针对以上原因，我们结合#5、#6机组的实际情况，通过认真研究，制定了#5、#6锅炉低温再热器的改造方案。#5炉低温再热器改造时保留了低再管排的原弯头，只更换直管段，所有焊口均在现场进行焊接，总焊口数量约11200只，管子不再采用定位块固定，而是采用传统的管夹进行固定，除悬吊管处的管夹外另安装3道管夹。由于#5炉低再改造方案现场的工作量太大，因此在#6炉低温再热器改造时对#5炉的改造方案又进行了较大程度的修改优化，对#6炉低温再热器管排进行全部整体更换，包括悬吊管一并进行了更换，新管排的加工、焊接及组装均在设备厂家完成，管子固定除悬吊管处的管夹固定外，未增加其他管夹；通过对改造方案再次优化后，现场的工作量和#5炉相比减少了2/3。以上所述改造，在2008年利用#5、#6机组大修的机会分别对两台锅炉的低温再热器改造进行了实施。四、改造后情况介绍：#5、#6炉低温再热器改造后，分别利用机会对两台锅炉的再热器系统进行1.5倍的超水压试验。从2008年大修对低温再热器改造后运行至今，设备运行比较稳定，再未发生低温再热器泄漏问题，这说明更改低温再热器固定方式这一改造方案是成功的，彻底消除了由于固定筋板将管子拉裂而导致低再泄漏的隐患，进一步提高了设备的可靠性。另外黄岛发电厂三期660MW超临界锅炉低温再热器的成功改造，也为同类型锅炉以及同类型设计的受热面改造提供了较高的借鉴意义。参考文献1电力建设施工及验收技术规范DL/T5031-942 上海锅炉厂有限公司：低温再热器设计图纸3火电施工质量检验及评定标准 (2000 年版)