#2炉分隔屏过热器爆管原因分析及对策

全国火电大机组(600MW级)竞赛第8届年会论文集锅炉撑2炉分隔屏过热器爆管原因分析及对策

李永德

(平圩发电厂)

7月2日20:22平电公司#2炉分隔屏过热器发生严重爆管,巨大泄漏声震整个锅炉,炉外几十米处听到刺耳声,当时机组负荷560MW。21:00机组降负荷,22:19机组解列,4日8:30炉内脚手架搭设并具备检修,5日16:08检修完工,6日4:31机组并网,机组停运时间78.2小时,停炉准备时间34.18小时,抢修时间31.63小时,启动时间12.39小时。

1现场检查及检修情况

(1)爆管位置:分隔屏埘屏前组件出口段彪根,EL:55.6m焊口上50mm处,距屏底2.1m。(2)相邻受热面情况:爆管泄漏的蒸汽对邻近的管壁有吹损,蒸汽在高温烟气中对区域内管外壁有腐蚀,但皆较轻。爆漏的#2根由于受较大的蒸汽冲力而变形,将#3环下弯头挤扁。相邻的#3、村,#5、#6根管外壁有过热氧化现象,在较高处有明显的氧化皮。较为严重的是在其对面后组件出口段#2、#3、槲、#5、#6根在较高处严重变形,其变形是由过热引起,且管外壁已有较厚的氧化皮。前组件流体冷却间隔管前端部与垫块错位相磨碰,管壁磨损达2mm。

(3)现场处理:更换爆漏的粒根下弯头和8米长的上升段,共4道焊缝;更换挤扁的#3环弯头。

2爆管管样

管材:12CrlMoV,规格:中57×9。

爆口:棱形,对角120X51,爆口边缘厚2mm,内外壁有氧化皮生成。在爆口上方100ram内,60

全国火电大机组(600MW缓)竞赛第8届年会论文集锅炉管子胀粗成061,胀粗率6.56%,管壁硬度119HB:距爆口100~200mm内,管子胀粗成059,。胀粗率3.5%,管壁硬度109HB,在爆口下方30mm内,管子胀粗成060.5,胀粗率6.14%。爆口处硬度116HB,爆口侧面和背面硬度112/98HB。

在爆口上方1.5和下方o.4米范围内管外壁存在大量纵向裂纹,管壁氧化皮较厚。爆口处由于受泄漏蒸汽很大反作用力,此处已变形成近90。弯管,并使爆口扩大,爆1:3处边缘管壁拉薄和撕裂。3分隔过热器结构介绍

分隔屏出口联箱

管子过热区

前组件后组件

分隔屏过热器结构示图

分隔屏过热器位于上炉膛,在前墙水冷壁和后屏过热器之间,沿炉膛宽度方向分6大屏,并以2286、3048的横向节距将上炉膛分隔。每大屏分成并联的前组件和后组件二部分,管径为由57,前组件外环为由60,每组件有31根管。由于分隔屏左右进出口联箱在大包箱内是纵向布置,而炉内管屏是横向布置,因此管子走向较为复杂,交叉布置全在炉顶大包箱中,这种布置方式是CE公司的专利。

进口联箱比出口联箱长近一倍,前半部分分三路组成三个大屏前组件,后半部分同样分三路组成三个大屏后组件,前后组件介质流向成对流方式。进口联箱由于较长,在三通部位和延伸段无开孔引出管;而出口联箱较短,整个联箱包括三通在三个方向都有开孔引入管。在出口联箱三通处前后组件最外环8根管皆接入此三通,这8根管全为前后组件出口段最外环。

4爆管原因分析

根据爆管管样在2米范围内出现相差不大的硬度、胀粗率、内外表面氧化皮。此管段存在长期过热,且长期过热度较大;从爆口的形状象是短期过热,但其爆口受弯曲拉伸,使诊状趋向于短期过热。其实主要因素是长期过热,其次为短期过热。其原因如下:

(1)存在同屏热偏差

所谓同屏热偏差是在同屏并联各环路中,由于系统结构的原因,使得各自阻力的变化并引起并联各环路流量的变化。流量偏小的环路,介质吸热量小,管壁温度升高。当管壁温度超过材料的许用温度时,管内壁出现氧化、生成氧化皮,氧化皮热阻大,进一步促使管壁温度上升,并在其外壁6l

全国火电大机组(600IVIW级)竞赛第8届年会论文集锅炉生成氧化皮,此时在氧化皮下管壁将产生裂纹,外壁氧化皮一旦脱落,管壁过热更快,管壁强度下降、裂纹扩张而爆管。

本次爆管是在锅炉负荷560MW时发生的,此时锅炉各受热面热负荷处于设计较佳工况,燃烧热偏差和减温水量较小。槲屏处于上炉膛左侧,正常运行处于热偏差偏低处,不应出现管屏过热现象,抢修时将联箱封头割除,也没有发现有异物堵塞,短期超温也不应发生。

在2002年10月U207C检修中,对分隔屏过热器分三层检查,发现问题以下问题:

1)、#3~撕屏上部管子外壁普遍存在微胀粗现象,#3~槲屏管过热现象较严重,其中#3屏过热晟严重。

2)、#l~#6屏自夹管变形,各屏后组件前几根都有变形出排现象。

3)、处理方案:换#3屏后组件第一根:其它作记录缺陷。

建议对分隔屏共6屏最上一层作快速诊断寿命分析,以便确定下次大修换管方案。

由中试所对上述问题进行诊断,#3~#6屏上部管子外壁普遍存在微胀粗现象是管子制造缺陷,不是胀粗;所进行的氧化皮测厚寿命分析,没有发现有短期寿命管,存在的问题是各屏后组件前几根都有变形出排现象。

2002年06月12日18:00,#l炉分隔屏过热器№3排前组件前数hh6根出口段,在EL68000处发生爆管,爆管性质和本次垃炉槲屏前组件出口段般根爆管相同,爆管在前组件出口段最外环8根范围内;而管子变形也集中在前后组件出口段最外环8根范围内,这二个8根管却引入到出口联箱三通上。这二个8根管与其它管不同之处是接入出rq---通处,而三通的结构与直联箱有较大的区别。

可见,三通结构的因素是引起在此范围内的受热面管子阻力改变,阻力的变化引起管内流量的变化,最后产生同屏热偏差而使管子过热。

(2)三通效应

大容量电站锅炉过热器和再热器采用T型三通从联箱径向引入或引出的布置方式:造成因三通附近的蒸汽流中存在涡流区,使得该区域的管屏中的流量偏小,如果这部分管屏的烟气侧热负荷也较高,就很容易发生超温爆管。近年来在国内许多300WM以上锅炉发生此类事故。有些厂采用节流孔圈再分配流量,结果反而更严重。过去,锅炉行业还没认识此问题,而现在新建的锅炉已不允许在三通上开孔引管。

三通效应在高负荷大流量的情况下表现明显,对受热面管子流量影响很大,出现短期过热现象;而在偏移高负荷时,影响较小,表现为管子长期过热。

三通效应就是平电公司分隔屏过热器超温爆管的根本原因,而这种影响在其它的受熟面也存在。注:关于“三通效应”的原理,这里不再解释。

5下一步对策

平电公司#l、#2炉分隔屏过热器在出口三通区域2X8根已不同程度受“三通效应”的作用而过热损伤,目前机组运行尚无办法,只有结合机组检修处理。

(1)利用停炉机会对此受热面彻底检查,找出损伤的管子,局部更换。

(2)大、小修时将此管段更换。

(3)与锅炉厂合作,将三通区域的管子移位。

(4)密切注意其它受热面在三通区域内的状态,锅检中列入重点检验项目。(5)调研其它单位的处理方法,寻找更合适的方法。

全国火电大机组(600MW级)竞赛第8届年会论文集锅炉撑2炉分隔屏过热器爆管原因分析及对策

李永德

(平圩发电厂)

7月2日20:22平电公司#2炉分隔屏过热器发生严重爆管,巨大泄漏声震整个锅炉,炉外几十米处听到刺耳声,当时机组负荷560MW。21:00机组降负荷,22:19机组解列,4日8:30炉内脚手架搭设并具备检修,5日16:08检修完工,6日4:31机组并网,机组停运时间78.2小时,停炉准备时间34.18小时,抢修时间31.63小时,启动时间12.39小时。

1现场检查及检修情况

(1)爆管位置:分隔屏埘屏前组件出口段彪根,EL:55.6m焊口上50mm处,距屏底2.1m。(2)相邻受热面情况:爆管泄漏的蒸汽对邻近的管壁有吹损,蒸汽在高温烟气中对区域内管外壁有腐蚀,但皆较轻。爆漏的#2根由于受较大的蒸汽冲力而变形,将#3环下弯头挤扁。相邻的#3、村,#5、#6根管外壁有过热氧化现象,在较高处有明显的氧化皮。较为严重的是在其对面后组件出口段#2、#3、槲、#5、#6根在较高处严重变形,其变形是由过热引起,且管外壁已有较厚的氧化皮。前组件流体冷却间隔管前端部与垫块错位相磨碰,管壁磨损达2mm。

(3)现场处理:更换爆漏的粒根下弯头和8米长的上升段,共4道焊缝;更换挤扁的#3环弯头。

2爆管管样

管材:12CrlMoV,规格:中57×9。

爆口:棱形,对角120X51,爆口边缘厚2mm,内外壁有氧化皮生成。在爆口上方100ram内,60

全国火电大机组(600MW缓)竞赛第8届年会论文集锅炉管子胀粗成061,胀粗率6.56%,管壁硬度119HB:距爆口100~200mm内,管子胀粗成059,。胀粗率3.5%,管壁硬度109HB,在爆口下方30mm内,管子胀粗成060.5,胀粗率6.14%。爆口处硬度116HB,爆口侧面和背面硬度112/98HB。

在爆口上方1.5和下方o.4米范围内管外壁存在大量纵向裂纹,管壁氧化皮较厚。爆口处由于受泄漏蒸汽很大反作用力,此处已变形成近90。弯管,并使爆口扩大,爆1:3处边缘管壁拉薄和撕裂。3分隔过热器结构介绍

分隔屏出口联箱

管子过热区

前组件后组件

分隔屏过热器结构示图

分隔屏过热器位于上炉膛,在前墙水冷壁和后屏过热器之间,沿炉膛宽度方向分6大屏,并以2286、3048的横向节距将上炉膛分隔。每大屏分成并联的前组件和后组件二部分,管径为由57,前组件外环为由60,每组件有31根管。由于分隔屏左右进出口联箱在大包箱内是纵向布置,而炉内管屏是横向布置,因此管子走向较为复杂,交叉布置全在炉顶大包箱中,这种布置方式是CE公司的专利。

进口联箱比出口联箱长近一倍,前半部分分三路组成三个大屏前组件,后半部分同样分三路组成三个大屏后组件,前后组件介质流向成对流方式。进口联箱由于较长,在三通部位和延伸段无开孔引出管;而出口联箱较短,整个联箱包括三通在三个方向都有开孔引入管。在出口联箱三通处前后组件最外环8根管皆接入此三通,这8根管全为前后组件出口段最外环。

4爆管原因分析

根据爆管管样在2米范围内出现相差不大的硬度、胀粗率、内外表面氧化皮。此管段存在长期过热,且长期过热度较大;从爆口的形状象是短期过热,但其爆口受弯曲拉伸,使诊状趋向于短期过热。其实主要因素是长期过热,其次为短期过热。其原因如下:

(1)存在同屏热偏差

所谓同屏热偏差是在同屏并联各环路中,由于系统结构的原因,使得各自阻力的变化并引起并联各环路流量的变化。流量偏小的环路,介质吸热量小,管壁温度升高。当管壁温度超过材料的许用温度时,管内壁出现氧化、生成氧化皮,氧化皮热阻大,进一步促使管壁温度上升,并在其外壁6l

全国火电大机组(600IVIW级)竞赛第8届年会论文集锅炉生成氧化皮,此时在氧化皮下管壁将产生裂纹,外壁氧化皮一旦脱落,管壁过热更快,管壁强度下降、裂纹扩张而爆管。

本次爆管是在锅炉负荷560MW时发生的,此时锅炉各受热面热负荷处于设计较佳工况,燃烧热偏差和减温水量较小。槲屏处于上炉膛左侧,正常运行处于热偏差偏低处,不应出现管屏过热现象,抢修时将联箱封头割除,也没有发现有异物堵塞,短期超温也不应发生。

在2002年10月U207C检修中,对分隔屏过热器分三层检查,发现问题以下问题:

1)、#3~撕屏上部管子外壁普遍存在微胀粗现象,#3~槲屏管过热现象较严重,其中#3屏过热晟严重。

2)、#l~#6屏自夹管变形,各屏后组件前几根都有变形出排现象。

3)、处理方案:换#3屏后组件第一根:其它作记录缺陷。

建议对分隔屏共6屏最上一层作快速诊断寿命分析,以便确定下次大修换管方案。

由中试所对上述问题进行诊断,#3~#6屏上部管子外壁普遍存在微胀粗现象是管子制造缺陷,不是胀粗;所进行的氧化皮测厚寿命分析,没有发现有短期寿命管,存在的问题是各屏后组件前几根都有变形出排现象。

2002年06月12日18:00,#l炉分隔屏过热器№3排前组件前数hh6根出口段,在EL68000处发生爆管,爆管性质和本次垃炉槲屏前组件出口段般根爆管相同,爆管在前组件出口段最外环8根范围内;而管子变形也集中在前后组件出口段最外环8根范围内,这二个8根管却引入到出口联箱三通上。这二个8根管与其它管不同之处是接入出rq---通处,而三通的结构与直联箱有较大的区别。

可见,三通结构的因素是引起在此范围内的受热面管子阻力改变,阻力的变化引起管内流量的变化,最后产生同屏热偏差而使管子过热。

(2)三通效应

大容量电站锅炉过热器和再热器采用T型三通从联箱径向引入或引出的布置方式:造成因三通附近的蒸汽流中存在涡流区,使得该区域的管屏中的流量偏小,如果这部分管屏的烟气侧热负荷也较高,就很容易发生超温爆管。近年来在国内许多300WM以上锅炉发生此类事故。有些厂采用节流孔圈再分配流量,结果反而更严重。过去,锅炉行业还没认识此问题,而现在新建的锅炉已不允许在三通上开孔引管。

三通效应在高负荷大流量的情况下表现明显,对受热面管子流量影响很大,出现短期过热现象;而在偏移高负荷时,影响较小,表现为管子长期过热。

三通效应就是平电公司分隔屏过热器超温爆管的根本原因,而这种影响在其它的受熟面也存在。注:关于“三通效应”的原理,这里不再解释。

5下一步对策

平电公司#l、#2炉分隔屏过热器在出口三通区域2X8根已不同程度受“三通效应”的作用而过热损伤,目前机组运行尚无办法,只有结合机组检修处理。

(1)利用停炉机会对此受热面彻底检查,找出损伤的管子,局部更换。

(2)大、小修时将此管段更换。

(3)与锅炉厂合作,将三通区域的管子移位。

(4)密切注意其它受热面在三通区域内的状态,锅检中列入重点检验项目。(5)调研其它单位的处理方法,寻找更合适的方法。


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