600MW亚临界机组水冷壁及屏式再热器泄漏原因分析

600MW亚临界机组水冷壁及屏式再热器泄漏原因分析

马立军

（大唐长山热电厂吉林松原138000）

摘要：针对某厂600MW亚临界锅炉水冷壁及屏式再热器发生泄漏进行分析，部分泄漏管不同程度吹损减薄，发现吹灰枪管弯曲严重，致使吹灰蒸汽距离水冷壁管距离过近，造成水冷壁及屏式再热器吹损泄漏。

关键词：水冷壁；屏式再热器；吹损

1设备概述

1.1设备综述

某厂锅炉为2018t/h亚临界压力、一次中间再热、控制循环汽包锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构、∏型露天布置。锅炉燃烧采用中速磨冷一次风正压直吹式制粉系统，直流燃烧器四角布置，切向燃烧方式，配六台ZGM-113N型中速磨煤机，燃用贫煤。

1.2锅炉主要参数

锅炉主要参数见表1。

表1锅炉主要参数

1.3设计煤质分析

设计煤质参数分析见表2。

表2煤质参数

2受热面布置情况

水冷壁采用外径Φ51mm的光管和内螺纹管，节距为63.5mm，管间用扁钢焊接形成完全气密封炉膛。炉膛折烟角由节距为76.2mm，外径为Φ63.5mm的内螺纹管加扁钢焊接而成。炉膛延伸侧墙采用Φ63.5光管，节距为127mm。组成膜式壁。前后墙水冷壁在标高19601mm处与水平呈55°的夹角形成冷灰斗，冷灰斗下倾至标高8040mm处形成宽度为1220mm的出渣口。后水冷壁通过47根外径为Φ63.5mm的内螺纹管作为悬吊管，支承炉膛后墙的全部重量。炉膛水冷壁除炉底、墙式再热器遮盖部分、延伸侧墙及拱后底采用光管外均采用内螺纹管。

屏式再热器位于炉膛折焰角上方，后屏过热器之后，共50片，每片由16根管子并联套弯组成，横向节距381mm，管子外径Φ63mm，材料为12Cr1MoVG和SA-213T91。管屏管间的定位和横向定位与后屏过热器相同。

末级再热器位于折烟角水平烟道内，末级过热器之前，共76片，每片有10根管子并联套弯组成。横向节距254mm，管子外径Φ63mm，材料为12Cr1MoVG及SA213T91。管屏管间的定位和横向定位结构与末级过热器相同。

3泄漏过程分析

3.1泄漏经过

3月13日03时25分，机组负荷351MW，A-E磨煤机运行，A/B引风机运行，A/B一次风机运行，A/B送风机运行。主蒸汽压力13.1MPa,给水流量1089t/h,蒸汽流量1078t/h，设备运行无异常。

03时26分，运行人员发现炉膛负压突然正压至577Pa,汽包水位异常波动，运行人员立即投入A层小油枪和AB1大油枪稳燃，随即检查风烟系统无异常，检查捞渣机水封系统未发现异常，无垮焦迹象。发现给水流量不正常大于主蒸汽流量300～400t/h，随后检修人员现场发现A侧折焰角区域有泄漏声，判断锅炉受热面漏泄。

04时30分，停机，5时01分，汽轮机打闸，发变组解列。

3.2现场情况检查

检查发现本次漏泄点位于后屏过热器与屏式再热器之间的折焰角区域，共发现6处漏泄点。折焰角上部斜坡水冷壁管距离折焰角上弯头500mm处有2根漏泄，系由A至B侧第96、97根（本分析均按由A至B侧）；上方屏式再热器入口管下部U型弯头漏泄4处，系第18、19片屏下部外侧第1、2根弯头处。6处漏泄点均呈现均明显的减薄特征，其中4个漏泄点喇叭口长度大于120～160mm，1个喇叭口长度约40mm。

图1给水流量与主汽流量变化曲线

图2炉膛负压、汽包水位变化曲线

图3漏泄时的远观图

图4各漏泄点的细节图

检查发现折焰角水冷壁爆口两侧的第91根至第105根管均存在明显的磨损情况，其中对吹损管测厚最薄的仅为2.25mm，原管材壁厚为7.11mm，已严重超标。

3.3第一泄漏点分析

首先根据现场观察，屏式再热器第18、19排漏泄弯头减薄部位位于两片屏的内侧，而外侧无减薄痕迹；同时相邻的17、20屏弯头完好无磨损，表明非烟气磨损造成，烟气磨损损伤范围应不局限于一个管屏间距内。

其次折焰角水冷壁爆破后的方向与18、19屏的磨损区域相吻合，同时爆破后给水流量突然增长300～400t/h，表明第一爆口位置为水冷壁部位。

图5底包墙水冷壁管吹损减薄区域

4原因分析

4.1吹灰器管枪弯曲造成水冷壁吹损

因判断第一爆口为折焰角水冷壁第97、98根，而该处管段无烟气正向冲刷不会发生磨损问题。检查发现折焰角上部A侧吹灰器枪管弯曲严重，在距离吹灰器枪头末端距离3.6米处开始弯曲，目侧弯曲角度达到10～15°，由于吹灰枪的伸入炉内的长度为11米，因此由于枪管弯曲在吹灰器的末端会画出半径较大的圆[1]。

图7吹灰器枪弯曲情况

根据下图，当吹灰枪在7400mm处开始弯曲后，弯曲度达到10°，枪头处的作业面半径达到620mm，这样与附近的受热面距离均较近。变形后枪管作业时距离水冷壁距离仅余800～900mm。

图8吹灰器枪弯曲后的吹灰半径

图9爆管漏泄区域示意图

对于后屏过热器，吹灰器枪属于逆向作业，因此对后屏过热器管的损伤较小；对于屏式再热器管和折焰角水冷壁管属于正向作业，损伤应该较大，屏式再热器管均安装有防磨瓦，同时因蒸汽很容易扩散至烟气中，基本上不产生伤害。

但折焰角水冷壁管为膜式壁，无泄压点，吹灰蒸汽工作时形成强烈的反射，因此伤害最大，造成该处的水冷壁损伤最严重，首先爆破[2-3]。

4.2折焰角区温度高是造成吹灰器弯曲的原因锅炉炉膛宽度为19.558m，吹灰枪长度达到了11m，吹灰枪的长度和重量决定了即使在不吹灰的状态下，也具有弯曲的倾向；另外由于折焰角处的烟温一般在850～1000℃，布置在该处的吹灰器工作环境最恶劣，一般会经常性会由于枪内冷却蒸汽量不足而弯曲变形[4-5]。

5结论及建议

（1）吹灰器枪弯曲后在枪头形成半径较大的作业面，距离管子距离近是造成受热面吹损的主要原因。

（2）由于折焰角水冷壁为膜式壁，吹灰时会产生强烈的反射及吹损，是造成水冷壁管首先发生泄漏的原因。

（3）炉膛宽吹灰器枪管长度较长及折焰角处烟温较高是造成吹灰器枪弯曲的主要原因。

（4）建议更换本次弯曲的吹灰器枪管，并对本炉及其它炉的吹灰器枪管的弯曲情况进行普查，根据弯曲情况更换相应的吹灰器枪管，防止再次发生吹损爆管事件。

参考文献：

[1]周雪松.锅炉“四管”泄漏的预防与控制[J].华电技术，2008,30（9）:10-12.

[2]吴跃明，詹春，唐世蔼.1025t/h锅炉“四管”泄漏问题分析[J].华东电力，2006,34（11）:52-55.

作者简介：

马立军(1969)，男，工程师，主要从事火力发电厂集控运行工作，也包括生物质气化炉的专业管理工作。