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盘山电厂超临界直流锅炉水冷壁爆管的特点与防治.doc


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全国火电大机组(600MW级)竞赛第11届年会论文集锅炉
超临界直流锅炉水冷壁爆管的
特点与防治
于程炜
,国华盘山发电有限责任公司生产技术部,
摘要:本文通过对国华盘山发电有限责任公司两台超临界直流锅炉水冷壁爆管的各种情况的介绍~结合超临界直流锅炉的特性~总结了超临界直流锅炉水冷壁爆管的特点~对超临界直流锅炉水冷壁爆管进行了分析~有助于专业人员进行研究和借鉴。
关键词:超临界直流锅炉,水冷壁爆管,特点,防治
1超临界锅炉的特点
所谓超临界锅炉,就是指运行参数超过临界点的锅炉,)的锅炉。它具有如下特点:(
、热耗低。超临界机组比亚临界机组可降低热耗,,,故可节约燃料,降低能源消耗和大气污染物的排放量。
,状态相似,单相的流动特性稳定,没有汽水分层和在中间集箱处分配不均的困难,并不需要象亚临界压力锅炉那样用复杂的分配系统来保证良好的汽水混合,回路比较简单。
。。
,故锅炉水冷壁管内径较细,汽机的叶片可以缩短,汽缸可以变小,降低了重量与成本。
,制造、安装、运输方便。同时取消汽包而采用汽水分离器,汽水分离器远比亚临界锅炉的汽包小,内部装置也很简单,制造工艺也相对容易,相应地降低了成本。
、停炉快。超临界压力直流锅炉不存在汽包上下壁温差等安全问题,而且其金属重量和储水量小,因而锅炉的储热能力差,所以其增减负荷允许的速度快,启动、停炉时间可大大缩短。一般在较高负荷(80,100,)时,其负荷变动率可达10,/min。

,外界负荷变动时,汽温、汽压变化快而必须有相当灵敏可靠的自动调节系统,锅炉机组的自控水平要求也较高一些。
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全国火电大机组(600MW级)竞赛第11届年会论文集锅炉
超临界锅炉优点很多,中国近几年在大力发展超临界锅炉。但是超临界锅炉也存在着一些不足:
1)超临界压力锅炉由于参数高,锅炉停炉事故的概率比亚临界多,降低了设备的可用率和可靠性。另外,超临界压力锅炉出现管线破裂和起动阀泄漏故障时影响较大。
2)超临界压力锅炉虽然热效率高,但锅炉给水泵、循环泵却要消耗较多的电耗,压力参数的提高又会增加系统的漏泄量,实际上对热效率的提高和热耗的减少都会有一定的影响。
3)超临界压力锅炉为了保证水冷壁和过热器的冷却,启动时要建立一定的启动压力和流量,为此要配置一整套专用的启动旁路系统,因而启、停的操作较复杂,热损失也大。
4)超临界直流锅炉水冷壁的安全性较差。直流锅炉的水冷壁出口处,工质一般已微过热,故管内会发生膜态沸腾,自然循环有自补偿特性,而直流炉没有这种特性,因此,直流炉水冷壁管壁的冷却条件较差,较易出现过热现象。
2盘电公司锅炉情况简介
盘电公司安装两台由俄罗斯成套引进的500MW超临界燃煤锅炉,由国内外联合设计。。锅炉为俄罗斯制造的超临界压力、直流、一次中间再热、平衡通风的固态排渣煤粉炉。
表1锅炉主要设计参数
参数名称单位100%额定负荷70%额定负荷
锅炉最大连续蒸发量t/h16501150

一次蒸汽出口温度?545545
给水温度?275253
二次蒸汽流量t/h1380971

二次蒸汽出口温度?545545
二次蒸汽进口温度?295269
锅炉热效率%
锅炉燃料耗量t/h208153
排烟温度?134126
热风温度?320300
锅炉设计为室内布置,单炉膛全悬吊结构,左右两侧各有一对流竖井,炉本体呈“T”型结构。炉膛断面呈矩形23080×13864mm,四壁由φ32×6—12Cr1MnV的膜式水冷壁构成。锅炉一、二次汽水流程以炉膛前、后墙中心线为界分为左、右两个对称的独立流程,每个流程的给水和汽温调节都是独立的。炉膛受热面为垂直往复一次上升布置,,。下辐射区前后墙分别有6个组件,两侧墙各有10个组件。前后墙相邻的3个组件与侧墙的半个组件组成下辐射—?,侧墙每4个组件加上相邻半个组件构成下辐射—?。上辐射区前后墙组成上辐射—?,两侧墙组成上辐射—?。每个组件由48根水冷壁组成。在锅炉两个流程中,给水进入省煤器前各设有一旁路,即21%旁路,此旁路设有截门并在下辐射—?入口与主给水汇合,其目的是减小下辐射—?和下辐射—?的出口工质温差,从而降低下辐射—?和下辐射—?相邻管之间的应力,但同时也降低了下辐射—?的工质质量流量。
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3超临界直流锅炉的水冷壁爆管特点

盘电公司自投产以来,共发生水冷壁爆管38次,。。应力撕裂
前墙加强块处鳍片撕裂,。
,
屏间鳍片撕裂造成爆管,。

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不同爆管原因的饼形分布
从以上的数量统计可以看出,制造缺陷和安装缺陷造成的爆管占总爆管数量的63%,这与大多数亚临界锅炉的爆管统计是相同的,然而由于应力撕裂造成的爆管占爆管数量的26%,却是由于这两台锅炉本身的特点造成的。这两台锅炉的上辐射区前后墙组成上辐射—?,两侧墙组成上辐射—?。这两个辐射区之间有近60?的温差,其造成的温度应力是相当巨大的。虽然在锅炉两个流程中,给水进入省煤器前各设有一旁路,即21%旁路,此旁路设有截门并在下辐射—?入口与主给水汇合,其目的是减小下辐射—?和下辐射—?的出口工质温差,从而降低下辐射—?和下辐射—?相邻管之间的应力。说明设计者在设计锅炉时考虑到了这一问题,但是两部分间的温差仍然较大,造成温度应力大。


由于超临界直流锅炉的压力参数高,管径一般较小,管壁较粗,因此其结构强度较高,因此与亚临界锅炉相比,其爆口张度明显较小,有可能判断为材质原因引起的爆管,应从破口附近是否有众多的平行于破口的轴向裂纹来加以辅助判断。
2001年10月16日#2锅炉发生爆管,爆口为纵向,在水冷壁管向火侧中部。向火侧壁厚减薄约1mm,外观上看无明显胀粗现象,无疲劳损伤。破口并不大,破口断裂面粗糙不平整,破口边缘是钝边,并不锋利,破口附近有众多的平行于破口的轴向裂纹,从爆口的形貌特征看为典型的长期超温爆管。
图1爆口外观
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金相组织分析及机械性能检验,外观检查未发现加工痕迹等原始缺陷;水冷壁向火侧存在减薄现象,;水冷壁向火侧珠光体球化4-5级,严重部位为5级,背火侧组织为F+P为轻度球化,泄漏开口处存在大量微观断续蠕变裂纹,这是长期过热所致。
图2距上破口500mm,球化5级
图3蠕变孔洞500倍
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图4蠕变裂纹

由于超临界直流锅炉的压力参数高,管径一般较小,管壁较粗,因此其结构强度较高,因此与
明显较小,有可能判断为长期过热爆管,应从破口附近是亚临界锅炉相比,其短期过热爆口张度也
否有相变组织来加以辅助判断。
以下为该炉的另一次爆管:
图5爆口外观
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图6爆口附近的淬火组织
由于出现了淬火组织,可以判断其运行的温度超过了A温度,判断为短期过热爆管。cl

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