4号机组锅炉后屏再热器优化改造
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摘 要：元电公司4号机组投运后，锅炉后屏再热器频繁发生漏泄，严重影响机组安全稳定运行。本文特对后屏再热器漏泄原因进行了分析，并对采取的优化改造方案进行了介绍。
关键词：后屏再热;漏泄;过热;卡块
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.146
1 设备概况
元电公司4号机组600MW锅炉是由哈尔滨锅炉厂设计制造，为亚临界压力，一次中间再热，控制循环汽包炉，固态排渣。锅炉设计为平衡通风，直吹式四角切圆燃烧，单炉膛倒U型布置。设计煤种为平庄褐煤。炉膛四周敷设内螺纹管膜式水冷壁。过热器系统分别由分隔屏、后屏、末级过热器、立式低温过热器和水平低温过热器等组成;再热器系统分别由墙式、屏式和末级再热器三部分组成。
4号锅炉再热器分为两级，一级再热器安装在炉膛上部的前墙和两侧墙的前部，紧靠在水冷壁管上靠辐射换热，即墙式再热器。二级再热器分两段，前段为半辐射式即后屏再热器、后段为对流式即末级再热器，两段之间没有联箱，只是在炉外进行管屏的变排。
4号锅炉后屏再热器布置在锅炉上方折烟角位置，顺流布置，管排共计52排，每排22根，同一管排间采用卡块固定，中间设置夹管，共同起到固定管排的作用，管排外1材质TP304，外2-外8均为12Cr1MoVG。
2 漏泄統计
2007年机组投产至今，4号锅炉后屏再热器共发生漏泄8次，将2007年至今发生的所有漏泄按其发生的直接原因进行统计，结果见下表。
3 4号锅炉后屏再热器存在的主要问题
从上表的统计中可以看出，4号锅炉后屏再热器主要为制造缺陷及卡块开裂，分别占总漏泄次数的50%，25%。结合漏泄情况综合分析，4号锅炉后屏再热器漏泄主要由以下原因：
3.1 后屏再热器管排设计材质偏低，存在长期过热缺陷
4号锅炉后屏再热器外1管圈材质为SA-213TP304H，其它管圈材质为12Cr1MoV，近年4号锅炉大量燃用白音华煤，全水份达到30%以上，远超设计煤种，导致满负荷时对流受热面各段烟气温度、流量、流速已经严重偏离设计值，仅省煤器出口烟气温度就升高约25度。后屏再热器管子处的烟气温度远高于断面平均温度，造成管壁长期超温过热。在停炉检查中发现炉内中心区域的后屏再热器管表面氧化起皮严重，存在过热迹象。
3.2 后屏再热器外1管圈卡块设计缺陷
后屏再热器外1管圈卡块设计不合理，由于外1管圈（材质为SA-213TP304H）与外2管圈（材质为12Cr1MoV）材质不同、膨胀不同，导致配合卡块在运行期间极易脱开。此外卡块与母材焊接部位存在缺陷，极易开裂。
3.3 后屏再热器夹管制造安装缺陷
（1）后屏再热器夹管结构设计不合理，管子壁厚一次从7mm过渡至4mm，管壁厚过渡厚度比过大，造成过渡区热应力过大，极易形成热疲劳;管壁厚削薄过渡段斜坡角度过大，约为45度左右，远远大于规程规定值（15度），造成斜坡角根部应力集中度过高。
（2）壁厚过渡管段加工精度不够，相当部分管子加工后壁厚小于设计值（4.0mm），最大减薄约0.5mm左右，造成该区段管壁强度不足。
（3）壁厚过渡管段车削加工粗糙，存在较深的沟痕（厚度约为0.2mm），造成该区段管内壁形成应力集中。
4 4号锅炉后屏再热器优化改造方案
（1）经过查看资料及分析论证，T91管材有很好的性能，不仅具有高的抗氧化性能（氧化温度可达到600℃）和抗高温蒸汽腐蚀性能，而且还具有良好的冲击韧性、高而稳定的持久塑性及热强性能、优良的导热系数和较小的线膨胀系数。故在2011年大修中对后屏再热器进行了材质升级改造，在标高65985mm处对后屏再热器外2-外8下部直管段及弯头进行了更换（弯头更换至距管屏外圈中心线1700mm处），将12Cr1MoV升级为T91;对外1与外2管圈卡块进行了重新加长设计，并采取现场焊接、热处理的焊接方式，消除了卡块与母材焊接存在的焊接应力，同时解决了卡块易脱开的问题。
（2）在2012年中修中对后屏再热器104处夹管异径对接管段进行了全部改造更换，在夹管φ63×7mm与φ63×4mm管段之间加装了一段200mm长，规格为φ63×5.5mm的过渡管段，过渡管段管壁厚削薄过渡段斜坡角度小于规程规定值（15度），减少了根部应力。
5 结论
4号炉后屏再热器结构优化改造后运行至今未发生漏泄，避免了因原始设计、制造不足而导致机组非计划停运的发生，提高了机组运行的经济性和安全性。
参考文献：
[1]李路明.600MW亚临界锅炉受热面超温爆管改造[J].锅炉制造，2014（03）：21-24.
[2]李希超.1025.锅炉高温再热器失控机理及状态评估[J].西北电力技术，2002（01）：2-7.
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