锅炉一级过热器管壁磨损原因分析.pdf

2 0 0 9午第 2 7卷第 2期 内 蒙 古 电 力 技 术 I NNE R MONG0L I A E L E C TRI C P OWE R 2 3 锅 炉一级过热器管壁磨损原 因分析 Ca us e An a l y s i s t o T ub e W a 1 1 Ab r a s i o n o f Bo i l e r P r i ma r y S u p e r he a t e r 孙 英波 ， 石俊 峰 ， 秦立 新 ( 神华 内蒙古 国华准格 尔发 电有 限责任公 司， 内蒙古 ；住格 尔0 1 0 3 0 0 ，) 摘要】国华准格尔发电有限责任公司l 号、 2 号炉一级 过热器管排与 省爆 部位发生磨损， 并最终导致一级过热器管排泄漏。 根据磨损部位特征 ， 确定飞表 主要原因 通过方案论证 在一级过热器管排上方加装防磨阻流板 阻止烟气剜 了一级 过 热器 管排 磨损 泄 漏 的问题 关 键词1一级 过 热器 管壁 ； 省 煤 器 ； 磨损 ； 防 磨 阻流板 f 中图分类 号1 T M6 2 1 2 f 文献标 识码1 B f 文章 编号1 1 0 0 8 6 2 1 8 ( 2 0 0 9 ) 0 2 0 0 2 3 0 3 1 设备概述 内蒙古国华准格尔发电有限责任公司 ( 简称 国 华 准 电 ) 4 x 3 3 0 MW 机 组 锅 炉 是 引 进 美 国 B & W 公 司 R B锅 炉技术 设 计制 造 的亚 临界 参数 、 中间 再热 、 自然循环单锅筒锅炉 锅炉整体布置系单炉膛 、 平衡 通风 固态排渣全悬 吊结构尾部分炯道采用倒 L 型 炉膛 由膜式 水冷壁 构成 炉膛 上部布置 屏式过 热 器 炉 膛折 焰角 上方 布置二 级 高温过 热器 在 水 平 烟道处布置了垂直再热器 尾部竖井由隔墙分成前后 2个 烟道 前部 布置 水 平再 热 器 后 部 布置 一 级过 热器 和 省煤 器 ( 见 图 1 ) 一 级 过热 器 由水 平 的进 口管组 和 悬 垂 的 出 口管组 组 成 水 平 管 组 由外 径 5 1 Il l m。 壁 厚 5 5 6 0 n l il l ， 材质 为 2 5 Mn 、 1 5 C r Mo及 1 2 C r 1 Mo V的钢 管组成 分 上 、 下两 部分 三 管 圈并 绕 管圈 横截 面面积 l 1 2 5 mm 2 ， 沿 炉宽 有 1 2 5排 由 外径 5 1 mi l l 、 壁 厚 8 m i 1 3 、 材 质 为 1 2 C r 1 Mo V 的省 煤 器 引出管 悬 吊( 见 图 2 ) 2 检修时发现的磨损 问题 2 1 检查情况 ( 1 )2 0 0 5 0 3 ， 检 修 1号机组 B级时发现一级 主蒸汽 高温再担器 图 1 锅炉整体 布置 图 过热器管壁与省煤器悬 吊管管钩接触部位磨损 磨 损范围遍布整个一级过热器上层管组( 2 4根管x 1 2 5 排 ) 每根 管 的磨 损 面积 1 0 4 0 n l n l 2 磨 损深 度 0 8 4 3 m i l l ，其 中 7 3 的一级过热器管子磨损深度在 3 2 m m左右 ： 2 0 0 6 0 3 ， 检修 2号机组 C级 发现 2 号炉相同部位也存在同样的磨损 2次检修均对一 级 过热 器 磨损 管 组 进 行 了更 换 但 在 2 0 0 6 1 1 即 2 号炉一级过热器管组更换 8个月后又发生泄漏 至 【 收稿 日期】 2 0 0 9 0 2 0 6 作者简介】孙英波( 1 9 8 l 一 ) ， 男 ， 内蒙 人 ， 助理丁程师 ， 从事 电厂 电力检修工作。 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 ( ) 9 第2 7 卷第 2 期 l I； _ Ji 一 一 。 一 三 葬 碍 =- 薹 兰 每 年 喜 = = = 1 J1 羔 T _ 过热器水平管组 季 吊 ) 首 1 I _ = t j ； i ：蕃 鐾 一 级 过 入 口 联 、1 管 I I = 级 人 口 联 雒 一 ； j 盘 = - - 薯 釜 二 f f l _ 省煤器人 口联箱 I I ， j I l I t 主_， l 图 2 级过热器与省煤器平面布置图 2 0 0 7 0 3 ，国华准 电 1 号 、 2号炉 的一 级过 热器 管排 共发生 3次泄漏 ， 已严重危及锅炉的运行安全 。 检查一级过热器磨损部位外观。发现一级过热 器管壁磨损初期为麻点状磨损 ，随着磨损面积及磨 损深度的增加，麻点状磨损逐渐转变为光滑的凹坑 状 ， 直至管壁减薄泄漏( 图 3 ) ： 磨损 的一级过热器管 壁外观呈银 白色 ， 无变形 、 胀粗及过热现象。 初期 发展期 扩大期 图 3 磨损发展过程 泄漏 2 2 磨损 特点 2 2 1隐蔽性 磨损部位位于一级过热器管组与省煤器悬 吊管 管卡的接触处 ， 磨损从管排上部的第 2根管开始 ， 到 第 5 7根磨损最为严重 ， 在防磨防爆检查过程中不 易被发 现 。 2 2 - 2 集 中性 磨 损部位 全部在 前 、后 省煤 器悬 吊管管卡 与一 级过热器管排的接触处 ， 靠近管壁上部。 前悬吊管处 的一级过热器管磨损较重，后悬吊管处的一级过热 器管磨损较轻 2 2 - 3 定 向性 靠 近前 、后省 煤器悬 吊管管 卡 的一级过 热器管 磨损方向都是面向烟气侧 ，且磨损点与管的垂直平 分线呈 2 5 0 6 0 。 ( 见 图 4 ) 嬲位 3 原因查找及分析 结合一级过热器管壁磨损的特点 ， 对磨损的原因 采用排 除法进行 分 析。 3 1 原 因查 找 3 1 1 机械 磨损 锅 炉在运 行工 况下 ，管排 晃动致使 管与 管之 间 或管与管卡之间相互摩擦 ， 从而产生磨损。 此种磨损 只会呈 现 出光 滑 的凹坑状 ， 不会 出现麻点 状磨损 ， 因 此可 以排除 。 3 1 2吹灰 器吹损 被吹灰器吹损的管壁减薄面积较大，管壁表面 较为光滑 ，用手触摸可以明显地感觉到磨损管壁表 面呈扁平状 ， 两侧有凸出的棱角 且全部面向吹灰器 侧。 若吹灰器吹灰过程中吹灰蒸汽带水， 则易造成吹 灰器吹扫范围内受热面管 的水冲击磨损。被水冲击 的管 壁表 面呈大 颗粒状 不均匀 磨损 ，可 明显 看到水 冲击 痕迹 ( 见 图 5 ) 。当吹灰 蒸汽 与 娴气 中 的 飞灰 颗 粒混合， 在较大的压力作用下 、 以一定速度冲击到受 热面时， 受到管排或管卡的阻挡， 改变原有的运动方 向 ， 在管排 上产生 凹坑状 磨损 。 但是受吹灰器吹损的管排 ，吹损从管排的第 1 根开始 ， 正对吹灰器侧的管子第 l 根吹损最为严重 ， 管子越靠后磨损越轻 ，这与上述发现的磨损特征不 符合， 予以排除。 3 1 3飞灰磨损 当高温烟气携带飞灰颗粒均匀通过受热面管排 时 飞灰颗粒对管排的冲击及冲刷磨损均匀， 管壁减 薄较少 ，管子表面较光滑 ；当高温烟气受到管排间 距 、 防磨护瓦以及运行调整方式等 素的影响时， 在 区 2 0 ( )9年第 2 7巷 2 垮 内 蒙 古 电 力 技 术 2 5 图 5吹灰器吹损部位 受 热面 的局 部 区域 易 造 成受 热 面 的 冲击 或 冲刷 ， 在 管壁表面形成点状冲击磨损和光滑的凹坑状冲刷磨 损( 见 图 6 ) ： 凶此可 以确定飞灰磨损是造成一 级过 热器与省煤器悬 吊管管卡接触部位磨损 的主要原 冈 。 鐾 蚕 a点状 冲击磨损 b凹坑状 冲刷磨损 图 6飞灰磨损特征 3 2原 因分析 国华 准 电采用 Z G M一 1 1 3 K型 巾速 磨制 粉 系统 磨 煤机 出 口煤 粉分 离器 在磨 煤机运 行 过程 中不 能根 据 负荷 的变化 自动 调整折 向门 的角度 造成 颗粒 较 大 的煤粉 进入 炉膛 在机 组负 荷变 动后 由于调 整风 量 不 当 导 致锅 炉 富氧燃烧 和 火焰燃 烧 中心上 移 再 加上 自身 设计 等原 因 使锅 炉低 温再 热器 超温 因此 不得不将再热器烟气挡板全部关闭 使全部的烟气 从过 热器 炯气挡 板通 过 导致 一级过 热 器管排 的人 12 1 烟 气流 速远远 超 出设 计值 综上所述造成一级过热器管排与省煤器悬吊 l ： 2 ； ) 后 辊套 不易 产生 裂纹 ( 2 )在机组运行 巾， 尽量减少磨煤机的检修次 数 停磨后 应注 意观 察磨 室温度 的变 化速 度 温度 变 化应 小于 2 0 h 以防止 磨 室温 度变 化 过大 而 产生 较大热应力 致使辊套产生裂纹 ( 3 )考虑 到费用 问题 ， 也可选 择 在线 明弧堆 焊 但次数不得超过 2次 ，第 3次堆焊必须进行离线明 弧堆焊 ， 防止残余应力过大 ， 使辊套产生裂纹 ( 4 )辊套磨损量达到 4 0 mm时要 注意观察辊 套磨损量的变化 最大不超过 4 5 m m方可进行辊套 管磨损的根本原因是 ：含有大量飞灰颗粒的高温烟 气 以较高 的速 度顺 列穿 过一 级过 热器 管排 ，由于一 级过热器管排和省煤器悬吊管的布置方式为错列布 置 烟气受到省煤器悬 吊管的阻挡， 在一级过热器管 排 与省煤 器悬 吊管 管 钩局部 产 生烟气 旋流 ，因而造 成一 级过 热 器管 壁磨损 4 治理方案及效果 根据一级过热器管排与省煤器悬 吊管所处的位 置及 管排 的结 构特 点 在省 煤器 悬 吊管迎 风面 的一 级过热器管组上端设计加装 l 组防磨阻流板 ( 见图 7 ) ， 用以阻止烟气通流。 图 7加装 防磨盖板 2 0 0 7 0 3 该 方 案 首 次在 国华 准 电 2号 炉 实施 经 过 6个 月 的运 行 2 0 0 7 0 9对 2号 机 组 进 行 C级 检修 用内窥镜对加装防磨阻流板部位进行检企 发 现原磨损部位管排颜色由原来光滑的银 白色转变为 暗灰色 这是因为以前的磨损部位管壁上存有积灰 说明管排没有发生磨损 至 2 0 0 8 0 4 又 多 次对 国华准 电 l号 、 2号 炉加 装 防磨 阻流 板后 的一 级过热 器 管排进 行检 查 均 未 发现 一级 过热 器管 排有 新 的磨损 迹象 也再