2022《安全技术》之锅炉高温受热面金属超温原因分析.docx

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锅炉高温受热面金属超温原因分析

珠海电厂一期工程2×700MW机组锅炉是日本三菱公司制造的亚临界强制循环，一次中间再热汽包炉。锅炉按∏型户外布置设计。锅炉为单炉膛四角布置燃烧器，燃烧器上下可以摆动±30。。锅炉高度61700mm，炉膛断面尺寸21463×18605mm。采用四角切圆燃烧，切圆直径1010.46mm和1402.72mm，逆时针旋转。采用直吹式制粉系统，配有6台三菱重工生产的MRS碗式中速磨煤机。锅炉额定工况下主蒸汽温度540℃，再热蒸汽温度568℃，给水温度278℃。锅炉受热面布置和国产300，600MW机组基本一样。自机组调试以来，锅炉高温受热面、锅炉三级过热器和三级再热器受热面管道在锅炉宽度方向产生对称的金属超温现象，即在满足蒸汽温度的情况下受热面金属超温，并由此引发了3次锅炉爆管事故，严重影响了机组的安全运行。1原因分析通过燃烧调整试验，优化燃烧试验，均没有取得预期的效果。因而进一步从炉内、锅内和结构3方面查找原因。1.1炉内原因分析采用抽气式热电偶在高温烟气段(炉膛出口处)进行烟气温度场测试。测试结果和设计烟气温度场没有原则性差异。1.2锅内原因分析1.2.1管壁金属温度测试在受热面管子引入出口联箱处加装热电偶，测量每一排甚至每一根管子的金属温度。图1为机组负荷在700MW时的再热器金属温度曲线，图中表明管排的金属温度分布不均匀。1.2.2蒸汽流量分析根据在受热面管道上加装热电偶测得的管子金属温度，反算蒸汽对管子的冷却程度，再计算出管子内部的蒸汽流量，最终得出管屏之间存在蒸汽流量不均的结果。1.3结构分析由于三级过热器的结构型式和二级再热器和三级再热器的结构相似，现以二级再热器和三级再热器为例进行结构方面的分析。再热器联箱T型接头区域结构如图2，从图中可以看出，在联箱的长度方向上对称布置了具有T型结构的变径结构，而超温点的对称位置就和这一对称结构相吻合。图2再热器联箱T型接头区域结构图在二级再热器进口联箱的T型接头处蒸汽的静压大，而在联箱变径后的区域内蒸汽的静压小；在三级再热器出口联箱的T型接头处蒸汽的静压大，在联箱变径后的区域内蒸汽的静压小。因此在二级再热器入口联箱T型接头区域和三级再热器出口变径后的区域之间的静压差大，而在二级再热器入口联箱变径后的区域和三级再热器出口联箱T型接头区域之间蒸汽的静压差就小，由于静压差的差异，引起管屏之间蒸汽流量相对不均衡。管子内部蒸汽流量小的管壁，受到蒸汽冷却的程度比较差。管子金属温度就比较高。由此得出结论：由于联箱上的T型接头结构和高温受热面在联箱上引出点的不合理，引起管屏之间蒸汽流量存在偏差，是导致锅炉高温受热面金属超温的原因。2改进措施根据测试和分析结果，采取以下改进措施：(1)改变T型接头部位的管道连接方式，即将蒸汽流量相对低的管子入口和蒸汽流量相对高的管子入口交换位置后再连接到三级再热器出口联箱上，如图2中的虚线所示。(2)增大蒸汽流量相对低的管道与三级再热器出口联箱接头处的管径，提高该管道的蒸汽流量。(3)在二级再热器和三级再热管道的连接处，对蒸汽流量相对大的管道进行节流，即加装节流孔板，以减少蒸汽流量。(4)提高严重超温管道的材料等级，例如三级再热器超温管子的管材由原来的T12更换成不锈钢TP347E。3改造后的效果珠海电厂2×700MW机组锅炉受热面改造后，经过机组在不同负荷下的运行考验，基本上能够避免高温受热面管子金属出现超温现象。改造后受热面管壁金属温度测试曲线见图1。由于增加了节流孔板，汽流在通过节流孔后产生的涡流势必对管子进行冲刷，冲刷量的大小还有待于大小修期间进行测试跟踪。
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