某超临界锅炉水冷壁上集箱管接头裂纹分析

第 5期 2 0 1 2年 9月 锅炉制造 B0I LER MANUFACTURI NG No 5 S e p 2 01 2 文章 编号 ： C N 2 3 1 2 4 9 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 0 4 70 3 某超 临界锅炉水 冷壁上集箱管接 头裂纹分析 郭小红， 王春礼， 张国伟 ( 哈 尔滨锅炉厂有限责任公司， 黑龙江 哈 尔滨 1 5 0 0 4 6 ) 摘要： 某超临界锅炉水冷壁上集箱管接头出现多处裂纹， 本文将针对产生裂纹的过程进行介绍、 原因分析， 并提出一些改进建议， 望为今后的类似问题提供参考。 关键词 ： 超临界； 管接头 ； 裂纹 中图分 类号 ： T K 2 2 4 文献标识码 ： A The No z z l e Cr a c k An a l y s i s On Th e W a t e r W a l l Up p e r He a d e r s Fo r One S u p e r c r i t i c a l Bo i l e r Gu o Xi a o h o n g， Wa n g Ch u n l i ， Zh a n g Gu o we i ( H a r b i n B o i l e r C o ， L t d ， H a r b i n 1 5 0 0 4 6 ， C h i n a ) Abs t r a c t： Th e o n e s u p e rc rit i c a l bo i l e r h a s s o me b u l l c r a c k i n t h e n o z z l e s， o n t h e wa t e r _ wa l l u p pe r he a d e r s t h e p a pe r i n t r o d u c e s t h e c r a c kS p r o d u c t i o n，r e a s o n s ， a n d t he s a me t i me， s ho ws s o me a d v i c e s， 1 wi s h t he p a pe r c o u l d p r o v i d e s o me e x p e rie n c e f o r t h e s a me q u e s t i o n s i n l a t e r Ke y wo r d s ： s u p e rc ri t i c a l ； n o z z l e： c r a c k O 引 言 某 6 0 0 MW 超临界锅 炉设计 燃用烟煤 ， 近期 锅炉在启炉过程中发现 ， 水冷壁上集箱管接头区 域 出现多处裂纹 ， 迫使机组停机。 1 情况介绍 锅炉正常启炉后 ， 当主汽温度达到 3 3 0 o C时 发现炉膛顶部大包 内炉前右角存在 异常声音 ， 经 初步判断为水冷壁集箱泄漏 ， 快速停 炉冷却 。进 人大包 内检查发现 ， 泄漏： 位于炉右侧水冷壁集 箱 ( 前侧) 管接头上( 顶棚管上 ) ， 导致泄漏缺陷初 步判断为裂纹 ， 见 图 1 所示 。电厂同时对水冷壁 上集箱 ( 含前 、 左右侧 ) 进行检查 ， 发现如下缺陷 ： 图 1 泄漏点 1 ) 肉眼宏观检查发现炉前侧 水冷壁上集箱 角焊缝存在一处裂纹 ， 裂纹沿管接头根部环向布 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 31 2 。 作者简介 ： 郭小红 ( 1 9 8 0一) ， 男， 2 0 0 3年毕业于东北 电力学院热能与动力工程专业， 工程师， 从事锅炉安装和调试指导工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 郭小红， 等 ： 某超临界锅炉水冷壁上集箱管接头裂纹分析 4 9 接头根部拉裂。 6 ) 集箱 吊挂安装质 量。每个水冷 壁上集箱 都有多个吊点 ， 若 吊杆受力不均匀 、 柱面垫块安装 角度不对 ， 将会导致热态下集箱膨胀方 向和位移 不一 ， 可能导致管接头撕裂。 7 ) 负荷变化速度 。 目前锅 炉机组都参 与调 峰， 负荷经常发生变化 ， 负荷变化意味着给水及所 投燃料数量的变化 ， 变化太快可产生过大热应力 。 8 ) 水冷壁水动力特性 及管 内清 洁度。超 临 界锅炉上部水冷壁 为并联 的垂直管屏组成 ， 如水 动力特性不好或局部管 内存在异物 ， 可导致 管内 工质流量不均 ， 形成热应力 ， 产生拉裂。 9 ) 燃烧 及煤质变化 。锅炉燃烧 器投入不 合 理 、 配风不当、 火焰刷墙 ， 另外煤质变差可能导致 锅炉水冷壁部分 区域管子结焦 ， 使水冷壁管屏受 热不均 ， 甚至撕裂管子。 1 0 ) 顶 棚 及 密 封 安 装 质 量 。哈 锅 设 计 的 6 0 0 MW 超临界锅 炉顶棚管距离水冷壁上集箱 中 心线高度差为 1 0 0 0 m m左右 ， 且一般在顶棚管和 水冷壁管之间存在密封焊接 ， 如果焊接未按 图纸 要求进行 ， 可能存在影响正常膨胀的结构 。 3 改进建议 为了确保本台锅炉在今后运行过程中不再重 复出现上述裂纹问题 ， 我们综合设计、 安装 、 运行 多方面因素 ， 提 出了如下几点改进意见 ： i ) 严格控制锅炉启停速度 。从上节 内容我们 可以看到 ， 裂纹产生的原因主要集中在锅炉启停速 度过快， 在今后 的启停过程 中， 应将此项内容列入 控制点， 严格监控启停速度 ， 防止产生疲劳裂纹。 2 ) 切割水冷壁上 部鳍片 ， 改进密封结 构 ， 消 除相邻管子之间潜在的热应力。具体方案可参见 图 4 。 3 ) 优化燃烧调 整。超 临界 锅炉燃烧 调整本 身就是一个难点 ， 应 当防止火焰中心偏斜、 火焰刷 墙。在启动初期 ， 燃烧器投入应合理 ， 最大程度地 减小局部管屏温度偏差 。 图 4密封结构 修改示意图 4 ) 检查 水冷壁上集箱定位尺 寸及 吊杆安装 情况 ， 防止 因安装质量问题 引起膨胀不一致而使 管子拉裂情况。 5 ) 检查 顶棚管及密封是否有影 响水冷 壁膨 胀 的部位并处理 。 4 结束语 由于属于非计划停 炉， 在供 暖期间无 法进行 彻底整改和改进 ， 只是对集箱管接头及其顶棚 区 域密封焊部件进行了检查 ， 并对所发现的缺陷进 行了正常处理 ， 改善密封结构等措施暂时被搁置。 锅炉启停速度受较 多因素制约 ， 很多情况要求快 速停炉冷却， 否则可能造成更大的损失 ； 另