水冷壁泄漏原因分析及处理.pdf

第 3 1卷 第 5期 2 0 0 9年 5月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c hn o l o g y V0 1 31 No 5 Ma v 2 00 9 水冷壁泄 漏原 因分析及处理 Ca u s e a n a l y s i s a n d t h e t r e a t me n t o n t h e b o i l e r me mb r a n e wa l l l e a k a g e 米 辉 MI HUi ( 广东粤 电云浮发 电厂 有限公司 ， 广东 云 浮5 2 7 3 2 8 ) ( Y u n f u P o w e r P l a n t C o r p o r a t i o n L i mi t e d ， G u a n g d o n g Y u d e a n G r o u p C o r p o r a t i o n L i m i t e d ， Y u n f u 5 2 7 3 2 8 ， C h i n a ) 摘 要： 对广东粤电云浮发电厂有限公司 4锅炉水冷壁泄漏进行 了分析， 发现刚性梁的结构设计不合理是 造成事故发生的主要原因， 提 出了解决问题的基本方法。改造后水冷壁泄漏的问题得到了解决， 锅炉水冷壁 运行的稳定性有了很大提高。 关键词 ： 膜式水冷壁 泄漏； 刚性梁 ； 膨胀 ； 裂纹 ； 结构改进 ； 处理方 法 中图分类 号 ： T K 2 2 3 3 1 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 0 9 ) 0 5 0 0 4 7 0 3 Abs t r a c t： Th i s pa p e r a n a l y z e s t he n l e mbr a n e wa t e r wa l l l e a k a g e o f t h e Yun f u Po we r Pl a n t Co r p o r a t i o n Li mi t e d o f Gu a nd o n g Yud e a n Gr o a p c o rpo r a t i o n Li mi t e d No 4 b o i l e r ，i t h a s be en di s c o v e r e d t h a t t h e s t i f f e n i n g b a r u nr e a s o n a b l e s t r u c t ur e d e s i g n wa s t h e p r i ma r y r e a s o n t o c a u s e t h e p r o bl e m o c c u r r i n g， b y i mp l e me n t i ng t h e p r o p o s e d b a s i c me t ho d， t he p r o b l e m h a s b e e n s uc c e s s f u l l y s o l v e d， a nd t h e o pe r a t i o n s t a bi l i t y o f t h e bo i l e r l n e l nb r a n e wa t e r wa l l ha s g e t a v e O, g r e a t i mp r o v e me n t Ke y wor d s： me mbr a ne wa t e r wa l l l e a k a g e；s t i f f e n i n g ba r ；e x p a nd；c r a c k；s t r u c t u r e i mpr o v e me n t ；pr o b l em s o l v i n g me t ho d 1 问题 的提 出 广东粤电云浮发 电厂 有限公司 4机组装机 容 量为 1 3 5 MW， 于 2 0 0 2年 3月 2 8日建成投产 。锅炉 水冷壁管规格 为 6 0 mm X 7 I I I lT I ， 2 0 G， 鳍 片宽 2 0 fi l m、 厚 5 mm。2 0 0 8年 8月 2日， 发现 4炉 A角冷灰 斗水冷壁外侧保温 冒蒸 汽， 初 步判 断水冷壁管有漏 点 ， 由于泄漏量小 ， 给水 流量没有 出现 明显异 常现 象。停机后 ， 拆开漏点附近保 温， 发现前墙斜坡水冷 壁管位于 6 8 13 1 刚性梁处梳形板与水冷壁管 ( 炉外 ) 连接焊缝拉裂 ， 如 图 l所示。泄漏点位于从炉前 A 侧数起第 6根下梳形板连接位 置 ， 检查 B， C， D角 上 、 下梳形板与水冷壁管连接位置 ， 发现大部分焊缝 端部都有裂纹 ( 如图 2所示 ) ， 割开焊缝进行渗透探 伤检查 ， 发现 A角泄漏处 的水冷壁管子存在贯穿性 裂纹缺陷， 如图 3所示。扩大检查相同位置 l 4处 ， 收稿 日期 ： 2 0 0 9 0 30 9 发现 2角水 冷壁 与梳形板两端焊 接的管子下部有 表面裂纹 ， 3角 水冷 壁与梳 形板 两端 焊接 的管子 上 、 下部均有表面裂纹 。 图 1 A角冷灰斗水冷壁泄 漏点 图 2 B角梳 形板焊缝裂纹 4 8 华 电技 术 第 3 1卷 图 3 A角水冷壁泄漏点 裂纹 应力集中区域 ， 在膨胀受阻产 生的巨大拉应力长期 作用下， 导致裂纹呈弧形不断扩散。 由于 2 0 0 8年燃煤供应紧张且入炉煤质差， 锅炉 结焦严重 、 跌落焦块频繁。查询该锅炉最近 3个月运 行记录发现 ， 跌落大焦块次数达到了 1 0次。由于大 焦块的冲击使梳形连接板处的载荷进一步加剧 ， 这也 加速了裂纹的扩散 ， 最终会导致水冷壁管发生失效。 2 原因分析 3 结构改进 查锅炉图纸发现 ， 在锅炉设计时 ， 为了不使锅炉 冷灰斗在运行过程中过度变形 ， 在冷灰斗 6 8 m处 的前 、 后墙设计有 8块 ( 每个角上 、 下各 i块 ) 梳形 连接板将冷灰斗和刚性梁连接， 如图 4所示。 从图 4可 以看 出 ， 每个 角 的侧 墙 刚性梁 与前 ( 后) 墙之间通过一条长钢板和 2块梳形钢板连接 ， 侧墙刚性梁 端 部开有 2个销 孔 ( 通 过 0 1 0 m m 6 0 mm的销子与长钢板连接 ) ， 而每块梳形钢板一端 与长钢板焊接 ， 另一端则直接焊接在 6条水冷壁管 和管问的鳍片上。 由图 3中的“ ) ” 形裂纹形态 ， 可以判 断裂纹 的 扩展受到拉应力的影响。相邻水冷壁在设计合理 、 传热性能、 热交换性能、 热膨胀性能及外部载荷相同 以及焊接质量 良好 的前提下 ， 二者在机组启停 和正 常运行中因热膨胀和其他外部载荷冲击下产生的位 移是可以相互协调的。从图 4中可以看出， 前 ( 后 ) 墙水冷壁往两侧 的膨胀量 由于受到限制得不到充分 的释放， 将直接导致热负荷和机械负荷的不均匀分 布 ， 使固定 的梳形连接板承受着较大的应力 ， 在应力 较为集中的地方产生裂纹。从梳形板与水冷壁管的 焊接方式看 ， 端部 2条水冷壁 管上 的角焊缝处为热 从以上分析中可 以看出， 造成裂纹产生的主要 原因之一就是刚性梁的结构设计不合理。原结构为 梳形定位钢板直接与管子焊接 ， 在不改变锅炉原刚 性梁安装原则的前提下 ， 对其结构进行 了改进 。在 管子上加装保护套管 ， 可以避免梳形钢板直接与管 子相连 ， 以保 护 水 冷壁 管。套 管 采 用 7 0 mm X 5 mm， L= 3 0 0 m m的半 圆板 ， 材质为 2 0钢 ， 梳形板宽 度相应缩短 ， 但其安装及焊接方式不变。 改进后的刚性梁套管安装如图 5所示。 对 比原始结构图， 改进后的每块疏形板焊接在 6条套管和套 管间的鳍片上 ， 焊接方式与原设计 图 纸要求一样。因此 ， 只要保证套管与水冷壁鳍片间 焊接牢 固， 就可确保改进后 刚性梁定位 时的强度不 会减弱。 施工时 ， 有以下几个工艺要点需要特别注意： ( 1 ) 焊接时套管两侧与水冷壁鳍片满焊 ， 但不 与水冷壁管产生焊接 ， 特别是端部 2条套管焊接时 要加强 ； ( 2 ) 由于现场鳍片管为光管 +扁钢 ， 以双 面角 焊缝拼焊方法制成 ， 其焊接质量受到管子和扁钢尺 寸 、 形状及制造质量， 焊极匹配， 焊接操作方式 ， 工艺 参 数等 的影 响 。 套 管焊 接 时 ， 尽 量避 开水冷 壁鳍 ， 向旋转 ( F 1 向旋转 ) 萋 ： 一 ；= =：=一 萋 i 姒擞 【 L姒姒I u J 。 薯 图 4刚性梁结构示意 图 炉膛中心线 第5期 米辉 ： 水冷壁泄漏原 因分析及处理 4 9 一 一 图 5 改进后的 刚性梁套 管安装示意图 片的原始安装焊缝 ， 特别是端部 2条套管要完全避 开鳍片焊缝 ， 以防止梳形板对套管的拉应力传导至 水冷壁鳍片焊缝。 4 结论 锅炉“ 四管” 泄漏事故是锅炉 恶性事故 中最常 见 、 危害最大 的一种 ， 发电厂应根据运行实 际情况 ， 做好技术措施 ， 进行设备改进并落实到实处 ， 改善锅 炉结焦状况。 4炉水冷壁侧墙 刚性梁 与前后墙斜坡水 冷壁 管连接方式改进以后 ， 未发生任何质量问题 ， 由此可 见 ， 这一结构改进是成功的。 参考文献 ： 1 沙江波， 邓增杰 复合载荷下裂纹体的弹塑性断裂行为 的电镜原位观察 J 机械强度， 1 9 9 6 ， 1 8 ( 1 ) ： 6 8 2 范从振 锅炉原理 M 北京： 水利电力出版社， 1 9 8 6 ( 编辑： 王书平) 作者简介 ： 米辉 ( 1 9 8 3 一 ) ， 男 ， 湖北襄樊人 ， 广东 粤电云浮发 电厂有 限公 司 技师 ， 从事锅炉本体检修方面的工作 。 - 0 ( - 0 - 00 0 c 0-c ： ) 0 - ( ( 上接第 1 9页) 因 4 0 0 A与 6 3 0 A断路器 的壳架和 主母线插头大小一致 ， 改造时不需要将机组保安 P C 段停 电， 因此 ， 对电厂的正常运行几乎没有影响。 2 ) 脱硫保 安段的 电负荷 除了增 压风机润 滑油 站以及吸收 塔搅拌 器是 单元性 质 负荷 外 ， 其余 的 ( 如工艺水泵等 ) 均是公用负荷 ， 因此 ， 设置一段保 安段可以很好地满足公用负荷对电源 的要求。 ( 4 ) 方案 2缺点。 1 ) 脱硫保安 MC C采用了 3路电源， 所以备用电 源 自动切换的逻辑复杂。 2 ) 若脱硫保安 MC C母线故障， 会造成 2台炉 的 脱硫保安负荷全部失电。 5 2经济对比 ( 1 ) 方案 1 。主厂房侧 新增一 面低压 配电屏 、 2 台断路器和母线桥 ， 敷设 1 根低压动力 电缆 ； 脱硫 岛 侧需要 2个脱硫 P C至脱硫保安 MC C的馈线 断路器 以及 4台脱硫保安 MC C的进线断路器。 ( 2 ) 方案 2 。主厂房侧更换 1台断路器 ， 敷设 1 根低压动力电缆； 脱硫岛侧需要 2个脱硫 P C至脱 硫保安 M C C的馈线断路器以及 3台脱硫保安 M C C 的进线断路器。 经过上述 的比较与分析 ， 方案 2在技术与经济 上均具有优势 ， 因此选择方案 2 。 6 结束语 脱硫保 安 电源 引接 点与脱硫 岛内保安段 的设 置 ， 需结合 电厂保安电源系统的现状合理选择， 只有 这样才能保证脱硫保安 电源的引接不影响机组 的安 全运行 ， 同时保证脱硫保安电源系统的可靠性 。 参考文献 ： 1 D I rT 5 1 5 3 -2 0 0 2 ， 火力发电厂厂用电设计技术规定 s ( 编辑 ： 白银 雷) 作者简 介： 王 晓东 ( 1 9 7 5 一 ) ， 男 ， 江苏 东 台人 ， 中南 电力 设计 院发工 程师 ， 从事火力发 电厂 电气设计方 面的工作 。 马骏彪 ( 1 9 6 2 一 ) ， 男 (回族 ) ， 吉林 四平 人 ， 中 国华 电工 程 ( 集 团) 有限公