1、設(shè)備情況簡(jiǎn)介
勝利電廠兩臺(tái)DC670/13.7-8A型鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的超高壓中間再熱自然循環(huán)固態(tài)排渣爐，單爐膛，Ⅱ型布置。爐膛四周、后豎井兩側(cè)墻和水平煙道兩側(cè)為膜式水冷壁，在爐膛上部垂直布置了輻射式大屏過熱器，爐膛出口及水平煙道，依次布置了半輻射式后屏過熱器、高溫過熱器和高溫再熱器，頂部為膜式頂棚過熱器；尾部煙道豎井由中隔墻分成前后兩個(gè)煙道，前豎井布置了低溫再熱器，后豎井布置了低溫過熱器，前墻、中隔墻、后墻及頂部都布置有膜式包墻過熱器。省煤器分兩組分別布置在前后尾部豎井下面，采用單級(jí)布置，順列排列的形式，富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
木屑顆粒機(jī)、
秸稈顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
鍋爐設(shè)計(jì)燃用晉中貧煤，配兩套中間儲(chǔ)倉式鋼球磨制粉系統(tǒng)，采用四角切圓直流燃燒，#1、#3角對(duì)沖，#2、#4角相切，形成(b736mm假想中心切圓，氣流呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
2爆管泄漏情況
勝利發(fā)電廠一期兩臺(tái)670t/h鍋爐，由于設(shè)計(jì)因素、安裝質(zhì)量、燃料低劣、運(yùn)行調(diào)節(jié)等多種原因，經(jīng)常發(fā)生爆管泄漏。1993年-1998年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1。
從導(dǎo)致爆管的原因看：磨損爆管26次、超溫爆管25次、材質(zhì)及焊接缺陷9次、應(yīng)力拉裂及其他19次。
3、綜合治理的主要內(nèi)容
針對(duì)以上存在的問題，為解決煤粉鍋爐泄漏爆管，成立了防磨防爆治理小組就上述問題進(jìn)行攻關(guān)治理，綜合分析泄漏爆管原因，確定解決方案。
3.1針對(duì)省煤器磨損爆管的研究與改造
勝利發(fā)電廠省煤器設(shè)計(jì)為光管式，投運(yùn)以來爆漏問題一直閑繞著電廠的正常發(fā)電，多次發(fā)生泄露造成機(jī)組停運(yùn)。停爐檢查發(fā)現(xiàn)磨損相當(dāng)嚴(yán)重，省煤器由于結(jié)構(gòu)原因爆管后只能堵掉不能更換，這樣就成了新的煙氣走廊，造成惡性循環(huán)，使這些部位更容易發(fā)生爆管。
通過對(duì)國內(nèi)外各種省煤器型式進(jìn)行對(duì)比分析，與光管等其它管型相比高溫釬焊鎳基滲層螺旋肋片管具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)肋片與基管壓熔焊成一體，焊接牢固（焊著率在95%以上），接觸熱阻極小，基管強(qiáng)度得到加強(qiáng)；(2)單位長度管材所擴(kuò)展的表面積更大，在傳遞相同熱量時(shí)體積小，螺旋肋片管束的換熱能力要比光管束的換熱能力高出125%-220%；(3)煙氣在肋片表面形成附面層，并產(chǎn)生小渦流區(qū)，大的飛灰顆粒不會(huì)碰撞基管，能改善煙氣對(duì)基管的沖刷；(4)肋片的節(jié)距、厚度、高度等參數(shù)在一定范圍內(nèi)可以選擇，設(shè)計(jì)的自由度較大。
鑒于螺旋肋片管具有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，勝利發(fā)電廠在省煤器改造中選用了螺旋肋片代替光管的技術(shù)方案。
通過熱力計(jì)算確定基管尺寸4)38×5mm，肋片高度hf=15mm，肋片間距Sf=11.0mm，肋片厚度φ=2mm，基管采用20C鋼管制造.mJ片材料為08AI，管束采用錯(cuò)列布置，改造后總重量75.4噸。
勝利發(fā)電廠鍋爐省煤器改造以來，運(yùn)行情況良好，停爐檢查未發(fā)現(xiàn)省煤器管有明顯磨損，未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)灰現(xiàn)象。經(jīng)測(cè)試，省煤器表面溫度降低了5-8℃，排煙溫度下降約4-7℃左右。
3.2高溫過熱器、高溫再熱器管材升級(jí)改造
3.2.1問題的分析
勝利發(fā)電廠鍋爐高溫過熱器和高溫再熱器均為立式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為鋼研102( 12Cr2MoWVTiB)。自1993年以來高溫過熱器，高溫再熱器區(qū)域連續(xù)發(fā)生16次爆管，爆管部位均發(fā)生在管排最外圈下部彎頭迎風(fēng)面上，爆口處宏觀呈現(xiàn)出長期過熱脆性失效特征。同時(shí)爆口附近內(nèi)外壁均存在較厚的氧化產(chǎn)物，其分布特點(diǎn)為越接近下部彎頭越厚，向火面較厚，背火面較薄，其中在彎頭向火面內(nèi)壁氧化物厚度達(dá)1-2mm。氧化物為黑色致密物質(zhì)，有金屬光澤，經(jīng)取樣化學(xué)分析主要成分為四氧化三鐵。在爆口附近切樣做金相檢查發(fā)現(xiàn)，材料的金相組織為鐵素體+貝氏體+碳化物+鈦化物，與供貨狀態(tài)組織相比已發(fā)生了很大變化，其特征為貝氏體條紋已消失，晶界和晶內(nèi)析出碳化物聚集張大，在晶界上呈連續(xù)鏈狀。同時(shí)發(fā)現(xiàn)管材外壁m現(xiàn)晶界微裂紋，具體表現(xiàn)為氧化沿晶界發(fā)展，深入基體內(nèi)部4-5個(gè)晶粒。
綜合以上各種現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析可知，高溫過熱器、高溫再熱器區(qū)域爆管是運(yùn)行中該區(qū)域管壁溫度超過設(shè)計(jì)溫度，使管壁氧化減薄嚴(yán)重、金相組織改變，機(jī)械性能下降而造成的。
3.2.2管材升級(jí)的必要性及選材
3.2.2.1管材升級(jí)的必要性
高溫過熱器、高溫再熱器所選用的鋼研102安全裕度偏低。鋼研102是一種低合金貝氏體型耐熱鋼，主要采用鎢鉬復(fù)合固溶強(qiáng)化，釩鈦復(fù)合彌散強(qiáng)化和微量硼的硬化，在小于600℃的工況下該鋼具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，抗氧化性能及組織穩(wěn)定性。該鋼種在620℃時(shí)熱強(qiáng)性較好，甚至達(dá)到某些鉻鎳奧氏體鋼的水平，但抗氧化性能急劇下降，其3000h的單位面積增重為242g/m2，年腐蝕率為0.15mm/a，故近年來有關(guān)資料中已將其最高推薦使用溫度由620℃降為600℃。我廠高溫過熱器、高溫再熱器管排向火面計(jì)算管壁溫度為600℃，而在運(yùn)行中經(jīng)常達(dá)到620℃，致使管材內(nèi)外壁氧化腐蝕嚴(yán)重，在運(yùn)行5萬小時(shí)割管檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁單位面積增重1200g/m2，氧化速度遠(yuǎn)大于0.15mm/a。同時(shí)在形成致密的氧化物層之后，嚴(yán)重地阻礙了管壁的傳熱，使管壁溫度進(jìn)一步升高，超溫幅度加大，在較短的時(shí)間內(nèi)使金相組織發(fā)生變化導(dǎo)致機(jī)械性能下降，不能滿足使用要求。
3.2.2.2選用T91管材的原因
a、T91鋼是改良型的9CrIMo高強(qiáng)度馬氏體耐熱鋼，與鋼研102相比較其合金成分有了較大的提高。T91鋼不僅具有高的抗氧化性能和抗高溫蒸汽腐蝕性能，而且具有良好的沖擊韌性和高而穩(wěn)定的持久塑性和熱強(qiáng)性能。在使用溫度低于620℃時(shí)該鋼的許用應(yīng)力高于奧氏體不銹鋼，完全滿足我廠高溫過熱器、高溫再熱器區(qū)域的使用要求。
b、該鋼種合金含量遠(yuǎn)低于18-8系列不銹鋼，有較好的性能價(jià)格比。
c、具有優(yōu)良的導(dǎo)熱系數(shù)和較小的線膨脹系數(shù)，具有較好的異種鋼焊接性能。
3.2.3管材升級(jí)方案
在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了大量的割管檢查和金相實(shí)驗(yàn)之后，確定高溫過熱器、高溫再熱器區(qū)域存在的超溫區(qū)位于底部迎風(fēng)面彎頭之上6米的區(qū)域內(nèi)，因此僅對(duì)該區(qū)域的管材進(jìn)行了更換，這樣既保證了改造效果又降低了改造費(fèi)用。針對(duì)T91鋼合金含量高且施工中存在大量異種鋼焊接的情況，合理的選用了與T91鋼合金含量相近的低氫型TCS-9CB焊絲，采用丁在管道內(nèi)部充氬保護(hù)、焊后立即熱處理（24小時(shí)內(nèi)進(jìn)行）等工藝解決了氫致裂紋及焊道根部成型不良等難題，保證了改造方案的成功實(shí)施。
3.3提高尾部受熱面抗磨能力的方法
布置在鍋爐尾部煙道的低溫過熱器、低溫再熱器、省煤器吊拉管、后水冷壁吊拉管、前包墻吊拉管、中隔墻上部管道等受熱面的爆管原因主要是由于飛灰的機(jī)械磨損和局部的煙氣走廊引起的磨損。對(duì)此提高防磨能力的最佳途徑是選擇合適性能的防磨材料進(jìn)行噴涂防磨和加裝合理的防護(hù)裝置
我們通過對(duì)比分析和篩選，最終確定使用CT-IOOO型耐磨耐腐蝕涂料。該涂料的主要組份有粘結(jié)劑、陶瓷粉、超微粉、抗磨粒子等，具有耐高溫、抗沖蝕、耐腐蝕、粘結(jié)性好、與管子有良好的膨脹匹配性、良好的導(dǎo)熱性能、涂層表面應(yīng)光滑以防積灰等優(yōu)點(diǎn)。
耐磨涂料是利用壓縮空氣將涂料在室溫下噴涂到管子表面，涂層經(jīng)室溫固化后，隨爐溫升高而凝結(jié)，在高溫下形成陶瓷結(jié)構(gòu)，有極高的耐磨性。冷噴涂不會(huì)造成管子的熱變形。
3.4三次風(fēng)反切改造消除受熱面局部超溫
勝利發(fā)電廠鍋爐在運(yùn)行中爐膛出口溫度甲乙側(cè)偏差高達(dá)150℃以上，自投產(chǎn)以來，后屏過熱器、高溫過熱器乙側(cè)發(fā)生過12次超溫爆管。我們認(rèn)為四角切圓燃燒鍋爐爐膛出口煙氣殘余旋流是引起水平煙道甲乙側(cè)煙溫、煙速偏差的根本原因。為消除殘余旋流造成的爐膛出口溫度偏差大，勝利發(fā)電廠對(duì)兩臺(tái)鍋爐進(jìn)行了三次風(fēng)反切消旋改造。
三次風(fēng)反切改造后，高溫過熱器前煙溫場(chǎng)試驗(yàn)表明煙溫場(chǎng)的均勻性大為提高，甲乙側(cè)平均煙溫偏差小于50℃，最高煙溫950℃，這對(duì)防止后屏過熱器、高溫過熱器局部超溫爆管將起到積極作用。反切改造后對(duì)鍋爐燃燒與飛灰可燃物沒有不利影響。
3.5對(duì)爐外管道泄漏的防治
爐外管道的泄漏治理也是我們重點(diǎn)考慮的問題之一。爐外管道泄漏主要原因有管道腐蝕、管材本身缺陷和焊接質(zhì)量。我們加強(qiáng)了對(duì)爐外管道的全面定期檢查，對(duì)水冷壁下聯(lián)箱排污管座、加熱管座、各部輸水管座進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造；對(duì)腐蝕減薄管道、老化管道進(jìn)行管材更換或升級(jí)。
在機(jī)組運(yùn)行過程中出現(xiàn)的局部管道泄漏我們采用強(qiáng)壓注膠堵漏技術(shù)進(jìn)行消漏。強(qiáng)壓注膠堵漏技術(shù)是根據(jù)泄漏部位的形狀加工一個(gè)合適的耐壓腔式結(jié)構(gòu)，利用高壓注膠設(shè)備將密封膠體注入阻止泄漏的一種臨時(shí)防泄漏方法。這種方法實(shí)現(xiàn)了不停機(jī)消除漏點(diǎn)的可能，效果好，適用面廣，尤其在高溫、高壓部位、易燃易爆場(chǎng)合更是有其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
4、綜合治理效果
勝利發(fā)電廠對(duì)超高壓煤粉鍋爐進(jìn)行防泄漏爆管綜合研究治理，取得良好效果，通過近幾年的治理，兩臺(tái)670t/h煤粉鍋爐泄漏爆管停機(jī)次數(shù)由原來的平均13次／年降到4次／年以下，鍋爐安全經(jīng)濟(jì)性得到了極大提高。
