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微量喷水减温器结构改进

锅炉微量喷水减温器喷管断裂原因分析及结构改进
常熟发电有限公司杨宝童
一、设备简介

江苏常熟发电有限公司于04年11月至09年4月间完成了四台

300MWUP型直流炉整组技术改造，改造后的锅炉为亚临界压力一次

再热控制循环锅炉，采用中速磨正压直吹式制粉系统，单炉膛倒U型

露天布置，后烟井双烟道，四角切向燃烧，再热汽温挡板调节，平衡

通风，全钢架悬吊结构，固态排渣，燃用烟煤。锅炉主要特性参数如

表1所示：

表1锅炉主要特性参数
负荷工况(设计煤种)
序号项目单位
BMCRECR高加全切60%ECR
1过热蒸汽流量t/h1025988873575
2过热蒸汽出口压力MPa16.8116.7716.649.54
3过热蒸汽出口温度℃541541541541
4再热蒸汽流量t/h865.1835.7865541
5再热蒸汽进口压力MPa3.653.533.702.15
6再热蒸汽出口压力MPa3.473.353.522
7再热蒸汽进口温度℃320.1319333.8306
8再热蒸汽出口温度℃541541541541
9给水温度℃262.5260.4171.0232.2
10给水压力MPa19.419.219.112.4
锅炉再热蒸汽调温主要靠后烟井下部的两组烟道挡板。再热器有

两级减温器，第一级为事故喷水减温器，在再热器进口管道上，当再

热器进口汽温由于某种原因超过340℃，（MCR工况正常数值为320.1

℃）时，自动投入事故喷水，两个减温器喷水总量为54t/h。微量喷

水减温器（如图1、2所示）布置在低再至高再的连接管道上，是作为

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挡板调温的辅助手段，在正常带负荷运行时，关小再热器侧挡板仍不

能使再热器汽温不超过额定数据，则开微量喷水，其喷水量（两路总

和）与负荷成一定比例关系。微量喷水减温器设计参数见表2。

表2微量喷水减温器设计参数
微量喷水减温器混合式2只φ508×2510CrMo910
减温水量T/H10（总和）
减温水源给泵中间抽头（2级后）
减温水压力MPa8.81
减温水温度℃166.4

图1微量喷水减温器

图2减温器喷水装置

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二、存在的主要问题：

2010年6月，#3炉B级检修中锅炉微量喷水减温器解体检查发

现：A侧喷管根部断裂、B侧下喷嘴压盖螺母脱落掉入高再进口集箱；

同月#1炉调停检查发现B侧微量喷水减温器喷管根部断裂、连接管

座根部角焊缝及筒体、保护套管裂纹、A侧减温器喷管根部及喷管同

样存在裂纹现象。经查阅相关检修经历，自07年至今，我公司锅炉

微量喷水减温器已发生八次喷管断裂事件，严重威胁着锅炉设备的安

全运行。易产生缺陷部位如上图1、2中红色标注部分所示，现场实

物缺陷情况如下图3、4、5所示。

图3喷管根部裂纹及断裂

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图4压盖螺母裂纹

图5筒体及保护套管裂纹

三、原因分析

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喷水减温器是锅炉的主要调温部件，同时也是锅炉的重要承压部

件，因此，保证其安全、可靠运行，对整台锅炉的安全、经济运行，

尤其是对承压联箱、受热面管材的寿命管理具有十分重要的意义。

原微量喷水减温器设计为逆流布置、喷嘴雾化、支头螺栓固定形

式。发生多次喷管断裂、连接管座及筒体裂纹主要原因有以下几个方

面：

（1）喷水管稳定性差。该减温器结构形式比较接近悬臂式。由于运

行时间较长，加之减温器喷管与保护套管配合间隙较小，拆装过

程中经多次敲打喷嘴已不在减温器管道的中心，支头螺栓弯曲变

形，已不能完全顶住喷水管的喷嘴端，喷水管的稳定性较差。运

行时喷水管易发生悬臂振动，这样喷水管一方面管座处焊接强度

不够，另一方面振动过大，使得喷水管从管座处断裂。减温水从

断裂处喷出，致使减温器保护套管和简体均因温差应力形成裂

纹。

（2）较大温差及减温水的反复投停造成喷管热疲劳断裂。设计喷水

温度160℃，再热蒸汽温度470℃，较大的温差，造成的热应力

越大，则越容易发生抗热疲劳破坏现象。

（3）喷管多段焊接存在应力缺陷，焊接质量差。经对喷管焊缝及角

焊缝外观检查及拍片、着色抽检，发现部分焊缝存在虚焊、焊缝

高度不够及未焊透现象。

（4）锅炉厂错用材质造成压盖螺母裂纹。原压盖螺母设计材质

2Cr13，为马氏体不锈钢。但对碎裂及产生裂纹的螺母光谱分析

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发现其材质为1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢。1Cr18Ni9Ti螺母与

12Cr1MoV喷嘴三点点焊固定，由于奥氏体钢的膨胀系数大，在

运行温度下约为珠光体的1.3～1.4倍，因而在温度发生变