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摘要：某600MW锅炉由于减温器混合管定位圆柱销脱落导致过热器、再热器相继爆管，对此，在全面分析定位圆柱销脱落机理及原因的基础上，提出并实施了减温器内混合管的固定方式由圆柱销固定方式改为采用固定板将减温器与混合管直接焊接牢固方式的优化改造方案，有效避免混合管松动问题以及附件脱落引起堵塞爆管问题。
关键词：锅炉；爆管；减温器；混合管；改造
0引言
某600MW机组锅炉为东方锅炉厂生产的DG1900/25.4-II 2型单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、悬吊结构Π型超临界参数变压直流炉。
过热器的蒸汽温度是通过燃料\给水比和两级喷水减温来控制的，第一级喷水减温器位于低温水过热器出口集箱到屏式过热器进口集箱的连接管上，第二级喷水减温器位于屏式过热器出口集箱和高温过热器进口集箱的连接管上，每一级均布置了两只减温器，分左右两侧分别喷入，每只减温器的喷水量可以单独进行调节，又减少因烟气偏差带来的温度影响。调温幅度可通过调节喷水量加以控制。过热器减温水取自省煤器出口连接管。
再热汽温的调节主要是通过布置在低温再热器和省煤器后的平行烟气挡板，并设置再热器事故喷水减温器，布置在低温再热器出口集箱至高温再热器进口集箱之间的连接管道上，分左右两侧喷入，再热器喷水仅用于紧急事故工况，扰动工况或其它非稳定工况。再热器减温水取自给水泵中间抽头。
1问题描述
2017年期间该锅炉相继发生一次高温过热器爆管和一次高温再热器爆管：高过爆管发生在A 14屏前数第11根管，爆漏部位位于该管T91过渡管段，根据爆口形态判断为短期过热爆管，内窥检查该受热面管进口被脱落的过热器二级减温器圆柱销完全堵塞。高再爆管发生在A 27屏前数第7根管，根据爆口形态判断为长期超温爆管，内窥检查该受热面管进口被再热器减温器圆柱销局部堵塞；另外在检修期间内窥检查取出另外一个脱落的圆柱销。
2原因分析
减温器混合管定位圆柱销脱落并被蒸汽带至受热面管管进口，堵塞该管通流导致超温爆管，是这两起事件的直接原因；分析减温器混合管圆柱销脱落的原因如下：
（1）减温器结构分析：
过热器、再热器减温器结构基本相同，均由筒身、喷管、混合管以及固定组件组成（不同之处为再热器减温器采用穿透式喷管结构，过热器减温器喷管采用悬臂式喷管结构）；减温器混合管上游对称设置两个圆柱销，圆柱销放入焊在筒身内壁预埋的圆弧板上的销孔后与销孔及垫板焊平，作为混合管相对膨胀固定端；混合管下游端部沿圆周均匀设置6个螺钉，在螺纹孔拧紧至顶到筒身后再回转1/4圈然后再将螺钉填焊平，以保证混合管相对膨胀自由。
减温器内存在不同温度的水和蒸汽双相介质， 必然会引起一些部件的温差， 尤其在混合管内减温水的加热、汽化、蒸发、热交换在不同区段完成，对应地也存在不同的温度区间， 减温器入口和出口之间温差越大，混合管与筒身的相对膨胀也越大，混合管在膨胀受阻时将发生变形，或定位圆柱销及垫板焊缝部位易产生裂纹或脱焊，混合管移位进而加剧变形。
检修期间检查到过热器、再热器减温器混合管均发生不同程度变形，尤其是再热器减温器混合管变形严重，其变形为向上拱起，上部已贴至筒身内壁，下部则出现悬空，相应的下游端定位螺钉顶死在减温器筒身上壁。分析认为由于减温器长期运行后混合管发生变形导致定位螺钉卡死，混合管膨胀受阻后不仅变形加剧，而且使得定位圆柱销也受到严重挤压。
（4）综合原因分析：
综上分析认为，由于运行中减温器混合管存在振动、膨胀受阻及变形等产生的综合作用力，同时圆柱销由于设计安装缺陷仅局部焊接并且焊接质量不好，最终导致圆柱销在运行期间容易脱落，引起爆管事件。
另外，过热器、再热器减温器双相介质温差不同，再热器减温器喷水减温温差更大、工况更恶劣，但过热器、再热器减温器混合管定位圆柱销均发生脱落，也反映了圆柱销的设计、安装质量缺陷突出是共性问题。
3优化改造方案
减温器混合管定位圆柱销脱落问题已成为爆管重大隐患和共性问题，本次改造的目的是解决减温器混合管定位圆柱销固定方式的缺陷，为此先后提出两种改造方案：
方案一：混合管固定圆柱销由2个增加为4个，圆柱销按原工艺安装，经研究认为此方案仍无法保证圆柱销在运行期间因受力因素不发生脱落，且在现场安装圆柱销施工位置受到限制难以圆周满焊保证安装质量，需重新考虑更好的方案，最终提出并采用方案二。
方案二：减温器内混合管的固定方式由圆柱销固定方式改为采用固定板将减温器与混合管直接焊接牢固方式，并且混合管圆周方向增加固定数量，由原来的2点改为4点固定；为避免直接焊接牢固后混合管温差变形应力破坏，在固定点间混合管上相应增加4条膨胀缝设计。过热器、再热器减温器改造方案相同。
改造方案最终具体结构如下图：
4改造工艺要求
（1）考虑到各减温器混合管在长期使用中产生多处裂纹且变形严重，决定按照优化改造方案重新制作混合管；混合管安装要求将减温器整体切割检修。
（2）混合管固定板安装所需梯形槽（切割销钉处）切割尺寸须保证固定板容易装焊即可，注意减温器筒身内壁垫板保留，需将改造用固定板焊接在该垫板上（固定板与减温器筒身内壁不直接相焊）。
（3）混合管4条膨胀缝切割时注意打磨圆滑，不能在所开膨胀缝上存在局部缺陷，以免在运行由于胀差应力造成混合管撕裂。
（4）用固定板将减温器圆弧垫板与混合管焊接牢固，周焊焊高≥8mm以保证焊缝强度，固定板厚度≥12mm，固定板焊接严格按照对应材质的焊接及金检规范执行。
（5）混合管下游端部沿圆周6个螺钉在螺纹孔拧紧至顶到筒身后再回转1/4圈然后再将螺钉填焊平，保证混合管相对膨胀自由。
（6）减温器混合管固定方案实施过程及结束应彻底清除减温器内杂物，按原工艺要求回装喷管，然后再恢复原管道。
5结论
通过对该锅炉减温器混合管固定方式优化改造，改造后减温器混合管通过4个固定板与垫板直接焊接牢固固定，同时增加膨胀缝避免了混合管温差变形应力破坏，可以有效避免混合管松动问题以及附件脱落引起堵塞爆管问题，从根本上解决减温器混合管定位圆柱销脱落导致锅炉爆管的重大隐患。改造后锅炉运行至今减温器使用正常，停机期间内窥检查混合管筒身及固定块焊缝正常，改造效果良好。
参考文献:
[1] DG1900/25.4-II 2型锅炉运行说明书[Z].成都.东方锅炉(集团)股份有限公司,2006.
[2] 杨点中,胡洁梓,陈小林.火电厂锅炉减温器缺陷分析及预防[J].浙江电力,2014,2,47.
论文作者:万立明
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/26
标签：圆柱论文; 锅炉论文; 垫板论文; 方案论文; 过热器论文; 喷管论文; 螺钉论文; 《电力设备》2018年第10期论文;