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CFB锅炉高温过热器炉外管泄漏原因分析及处理

北极星电力网新闻中心  来源:循环流化床发电  作者:范志龙  2019/8/23 11:36:13  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 循环流化床 火电技术 火电

北极星火力发电网讯:1设备概况

河北华电石家庄热电有限公司八期工程共安装了4台高温高压、单汽包、自然循环锅炉,采用循环流化床燃烧方式,高温分离物料、固态排渣、干式输送、平衡通风、半露天布置。锅炉型号:DG410/9.81-9型 CFB锅炉(21—24号锅炉)。锅炉主要由1个膜式水冷壁炉膛、2台汽冷式旋风分离器、自平衡 “J”型回料阀、冷渣器和尾部对流烟道组成。炉膛、旋风分离器和自平衡“J”型密封回料阀构成了高温物料热循环回路。尾部竖井烟道从上到下依次布置有高温过热器、低温过热器、省煤器和空气预热器。

(来源:微信公众号“循环流化床发电” ID:xhlhcfd  作者:范志龙)

高温过热器采用卧式布置,蒸汽从锅炉外的高温过热器进口联箱的两端引入,与烟气呈逆向流动冲刷高温过热器管束后进入高温过热器出口集箱。高温过热器受热面由双绕蛇形管圈组成(共5个管圈),材质选用12Cr1MoVG/SA213-T91。最上部管 圈材质为SA213-T91, 锅炉外管材质(与出口联箱连 接的上升段及直管段部分)采用12Cr1MoVG,异形钢焊口位于炉墙内100 mm处。

2存在问题

22号锅炉运行中发现高温过热器炉外管(后侧)有异音且有蒸汽冒出,经检查为高温过热器炉外管泄漏。停炉后对该炉泄漏爆口和附近管子取样 进行金相分析及拉伸试验,发现爆口处及远离爆口1 000 mm处金相组织珠光体球化严重,爆管及附近管子试样抗拉强度均低于标准。高温过热器炉外管 12Cr1MoVG管段金属组织运行老化导致组织性能下降。

为摸清同类型CFB锅炉高温过热器炉外管老化程度,利用上半年21号、22号锅炉检修期间对2台锅炉 高温过热器进行扩大割管检查,每台锅炉分别割5根 管段(炉外4根、炉内1根)进行检验及分析,检验结果表明:21号、22号锅炉高温过热器炉外管材质(与出口联箱连接的上升段及直管段部分)采用12Cr1MoVG 的,普遍存在较严重的金属组织老化问题,该部位管段机械性能不合格。检测数据详见表1、 2。

15.jpg

3原因分析

21—24号锅炉系第一代CFB锅炉,厂家设计时高温段过热器炉外管材质(与出口联箱连接的上升 段及直管段部分)采用12Cr1MoVG,设计安全系数选择偏低。第二代CFB锅炉设计时高温过热器管束(炉外管)材质全部选用SA213-T91。

实际锅炉运行中过热器管束蒸汽流速存在偏差、管道受热不均匀,局部存在超温、过热。由于测点较少对超温部位不能有效监测不能有效监测。温度偏高的管束长期运行导致珠光体球化严重、机械性能下降,管材组织老化失效。

21—24号CFB锅炉承压部件寿命设计10万h,目前21—22号锅炉运行小时累计达到8.7万h,23—24号锅炉运行小时累计达到9.1万h,均已接近设计寿命。

4处理措施

为确保机组供热安全,提高锅炉运行可靠性,利用下半年锅炉检修机会,将21—24号锅炉高温过热器炉外管段材质更换为SA213-T91。

a. 高温段过热器炉外管材质由12Cr1MoVG 更换为SA213-T91(见图1 、2 )。过热器炉外散管 共有4种规格(图纸中序号⑤⑥⑦⑧分别为66根), 具体要求为过热器钢管采用材质:SA213-T91、12Cr1MoVG,规格均为:Φ 51 × 6 。高温过热器出口集箱不更换。水平直管段长,从后包墙中心线起。垂直管段高,从高温过热器出口联箱管座下焊 口起+50 mm。所供散管异种钢焊口(SA213-T91、12Cr1MoVG)位置,应在垂直管段上并靠近联箱管 座(断口位置满足《锅炉安全技术监察规程》的要求且避开弯管区域)。

16.jpg

b. 弯管的曲率半径R应严格按照图纸尺寸制作、验收,验收时使用等于该管内径85%的钢球或木球做通球实验,以保证管路畅通无杂质。

c. SA213-T91管子在制造厂预埋穿墙管处密封套管(圆弧板材质12Cr1MoVG)以减少现场施工,防止出现施工缺陷。

d. 为防止超温时不能及时监测,最上层部分管子厂内预埋壁温测点预埋块,单台锅炉18个点、均布,较原设计壁温测点增加1倍。

e. 为保证焊接质量,SA213-T91焊口严格按照焊接工艺、焊口热处理、金属检验要求进行焊接,而且水压试验合格。

5实施效果

利用检修机会对高温过热器炉外管实施改造,改造后彻底消除管材老化严重存在的隐患,维持锅炉的安全运行,提高了锅炉机组安全可靠性。

SA213-T91管子在制造厂预埋穿墙管处密封套管(圆弧板材质12Cr1MoVG)。其套管焊接由制造厂 完成,优化了过热器炉外管现场安装工艺,现场后包墙密封与套管焊接为同种材质(12Cr1MoVG),无需 进行热处理,避免过热器穿墙管处焊接应力,节约了安装工期、提前5 d实施受热面水压试验。

6结束语

22号锅炉发生高温过热器炉外管(后侧)泄漏后,利用检修机会对同型锅炉高温过热器及时割管扩大检查范围,进行金相、力学性能检查,确定同型锅炉高温过热器炉外管是否存在严重老化现象。及时编制了高温过热器炉外管改造可行性研究报告及优化改造方案,消除了机组安全隐患。DG410/9.81-9型CFB锅炉高温过热器炉外管改造方案及效果,对该批CFB锅炉改造具有参考价值。

文献信息

范志龙.DG410/9.81-9型CFB锅炉高温过热器炉外管泄漏原因分析及处理[J].河北电力技术,2019,38(03):60-62.

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