600MW 锅炉分隔屏爆管原因分析及对策

1、600mw锅炉分隔屏爆管原因分析及对策安殿华1，王新格2，于公岳3，孙守义1(1华电国际山东项目管理有限公司宿州项目部, 安徽宿州 234101；2华电国际山东邹县发电厂, 山东邹城 273522；3安徽华电宿州发电有限公司, 安徽宿州234101)作者单位：华电国际山东项目管理有限公司安徽宿州项目部 地址：安徽省宿州市符离集镇 邮编：234101 联系方式13355579388 作者简介：安殿华、1972.10.15、男、工程硕士研究生、工程师、项目副经理、现从事2600mw超临界机组工程基建管理工作。摘要：在对锅炉设计和实际运行进行分析的基础上，通过热力计算、流

2、量计算、壁温计算研究了某电厂600mwe锅炉分隔屏超温的原因，并提出了及改造方案。对100%mcr、90%mcr、80%mcr、70%mcr、60%mcr、变化运行方式时的100%mcr、60-100%mcr负荷变化7个工况进行试验。试验结果表明改造方案是合理成效的，为同类或相近锅炉的改进和运行提供参考经验。关键词：分隔屏，爆管，流量分配，壁温火电厂锅炉四管泄漏是造成非计划停机的最主要原因之一。延误时机、扩大事故，带来严重的经济损失。因此减少锅炉四管泄露次数，降低锅炉强迫停运时间，是提高锅炉运行可靠性和经济性的关键因素。因此，研究锅炉分割屏过热器爆管泄露原因以便使之改善具有重要的意义。本文以某

3、电厂600mw机组锅炉的分隔屏过热器为对象，研究分析受热面爆管泄露的原因。1 锅炉设备概况该锅炉为美国福斯特惠勒公司（fw）设计和生产的600mw燃煤发电锅炉。锅炉为亚临界、中间一次再热、自然循环、平衡通风、单炉膛、悬吊式结构，见图1。过热器系统由顶棚管、包覆管、初级过热器、分隔屏过热器、末级过热器五级组成，分隔屏布置在炉膛上部，末级过热器布置在折焰角上部的水平烟道中。分隔屏布置在燃烧器上方，标高从39840mm至62310mm，分隔屏与燃烧器距离只有7.62m。如图1所示，由初级过热器的蒸汽两侧进入分隔屏入口母管，母管上均匀垂直分布五个分隔屏进口联箱。每个分隔屏进口联箱连接一片分隔屏，每片分

4、隔屏有三个出口联箱，每个出口联箱上有两根导汽管，共计有30根导汽管，将蒸汽引入二级减温器。分隔屏结构如图2所示，每片屏共计有126根管子，由于向火面的管子管子长，吸热多，为减少向火面管子的吸热，底部向火面的9根管子，在底部向火面的某个部位，提前垂直转向炉膛上部变成夹持管至出口联箱，按照3:3:3三组分别插入上部三个联箱中。图1.锅炉布置总图图2分隔屏结构分隔屏分区布置节流圈，各区划分及节流孔径如表1所示。该600mwe锅炉分隔屏的管子节流圈设计与国内通常的做法是不一样的，国内的做法是把节流圈安装在管子的中间部位，而该锅炉的分隔屏管子的节流圈安装在入口处，还有节流孔中心与管子的中心是不重合的。其

5、节流形式有j1、j2、j3、j4共计四种形式，其中的j3形式见图3。共计126根管子呈“”形由进口联箱引向出口联箱，管子从上至下编号为1126，分割屏计有2种材料，即sa213-t22和tp304h，底部向火面为sa213-tp304h；其余部分为50.88.18的sa213-t22。表1各区域的节流孔径管子所在区域节流后通直径 mm1-31 j111.1032-62j212.7063-93j316.6794-126j428.58图3j3节流圈结构2分隔屏爆管情况及原因分析2003年2月-7月，锅炉分隔屏过热器共发生4次爆管，爆管位置位置基本都是在中间分隔屏顶棚下方0.7米5m处前数第12、1

6、9、24根爆破，爆口边缘晶界明显拉长，为铁素体沿晶的碳化物，爆口背侧金相组织为铁素体碳化物，碳化物已全部成小球状分布于铁素体晶界上(参照12cr1mov钢球化评级标准)，球化四级(新管材没有球化，球化三级合格)，晶粒度56级，远离爆口6米处金相组织正常，同屏前数第8、第20两根管子组织正常，因此可以确认泄漏是由于局部过热造成的。割开，内窥镜检查，未见堵塞。2.1运行数据分析分割屏过热器爆管均发生在正常运行中，不是发生在锅炉启动初期，因其“l”型布置便于疏水，可以排除水塞爆管的可能性。锅炉投运初期，不参与调峰，以基本负荷为主，符合该锅炉初始设计的要求。在高负荷、低负荷、正常负荷变化运行时，分割屏

7、管壁温度达不到报警温度，安全运行。近年来，由于该锅炉的运行状况发生了改变，负荷变化范围大、变化率快，每天的负荷在50%100%下来回运行，这时分割屏管壁温度达到报警温度，甚至更高，实际变成了以调峰为主带基本负荷运行，明显与原设计要求不同。2.2管壁厚度计算根据gb9228-88水管锅炉受压元件强度和运行数据，对分隔屏的最小壁厚进行计算，结果说明分割屏过热器管壁壁厚设计是符合要求的。每次爆管检修时，对更换的钢材进行化学成分分析及物理性能试验，都合格。2.3同类锅炉分隔屏过热器的比较炉膛燃烧状况对分割屏的吸热也有很大的影响。本锅炉为降低炉膛的整体高度和钢材耗量，燃烧器中心到炉膛出口截面中心的高度为

8、27.63米，燃烧器中心到分割屏下端的距离为10.67米，分隔屏的布置比较靠近炉膛的燃烧器，上层燃烧器与分割屏下部仅有7.62m，分割屏入口处的烟气温度计算值高达1560，处于高温强辐射区，而我国同类锅炉分割屏布置在折焰角上方，燃烧器中心到炉膛出口截面中心的高度为28.2米，燃烧器中心到分割屏下端的距离为19.7米，计算分割屏入口处的烟气温度约为12801，调查运行良好。该炉分隔屏的布置情况与现有国内的同容量锅炉不一样，仅分隔屏过热器单级布置，而国内同容量锅炉的分割屏过热器分为前屏过热器和后屏过热器两级串联布置，这样每一级的焓增增加较少，且蒸汽中间经过一次交叉，减少热偏差。调查表明这样的机组运

9、行良好，没有发生管壁超温现象。因此，流量偏差有可能是导致爆管的重要原因。2.4 分隔屏流量计算采用了比较准确的离散模型2和屏间及同屏流量偏差计算方法3,4进行计算。在600mw、540mw、480mw、420mw、360mw，300mw各工况下左边第三屏的流量分配计算结果如图4。由于j1区节流孔径11.1，j2区节流孔径12.7，j3区节流孔径16.67，j4区节流孔径28.58，随着节流孔径的减少，阻力成四次方比例增加，所以各管的阻力j1区、j2区、j3区、j4区依次由大到小，各管的流量由小到大。在300mw负荷时，j1区各管平均流量为1.0t/h，j2区各管平均流量为1.2t/h，j3区各

10、管平均流量为1.6t/h，j4区各管平均流量为2.0t/h，由于上部集箱的蒸汽是用两个垂直于集箱的导汽管引出，在引出处有压力波动，流量相应有局部的波动。 图4 不同负荷下左边第3屏的流量分配2.5 分隔屏壁温计算过热器和再热器设计和改造的核心是壁温的校核计算，以便判定管子壁温是否超过其许用应力温度。本文采用改进的壁温分段计算的方法5，为了准确计算各点的壁温，将一片屏的管子分成若干段，然后根据各管段在炉膛及屏所处的相对位置，确定各种计算参数和系数，每个管段按工质流动方向逐段计算焓增，累加后即可得到各点的蒸汽焓，通过已知的蒸汽压力就可以计算出相应各点的蒸汽温度，最后再求出各点的壁温。根据经验和实际

11、数据，计算得到了各个工况下的热偏差情况，如图5。根据计算得到的分隔屏流量偏差和热偏差，并考虑了沿宽度、高度、深度热偏差后，对各管进行了沿长度（每段约3米）方向上的汽温和壁温计算，不同负荷下左边第3屏的计算结果如图6。图5 不同工况下的热偏差 图6 不同负荷下左边第3屏的壁温和汽温计算结果通过各个工况的汽温和壁温的比较有以下结论：不管什么负荷下，j1区管子的汽温和壁温都是最高的，也是最危险的；而壁温最高的工况为420mw。3分隔屏改造方案与实施效果通过前面的分析可知，分割屏过热器爆管原因是局部受热面长时超温过热，根本的改造措施是提高管材的等级或适当重新分配各分割屏的流量或两者相结合。改造方案的选

12、择首先要确保锅炉安全可靠运行，其次是结构简单，效果明显，安装方便可行，价格便宜。鉴于这个原则，通过不同方案的分析比较，考虑现场的实际条件，决定每片分隔屏更换88根管子，分别为#1集箱42根，#2集箱42根，#3集箱的炉后4根，割管位置在顶棚管以上500mm，顶棚管以下5000mm（第3屏前42根7000mm），共计2504m，并进行热偏差试验，在锅炉大修期间实施分割屏改造措施。分隔屏改造后进行了详细的试验。为了检验计算结果的准确性，并提供运行状态下的分隔屏有关测点的报警值，在原有测点的基础上，再加装部分测点。利用这些测点，对100%mcr9(工况1)、90%mcr(工况2)、80%mcr(工况

13、3)、70%mcr(工况4)、60%mcr(工况5)、变化运行方式时的100%mcr(工况6)、60-100%mcr(工况7)负荷变化共7个工况试验。测量结果见图7。60100%mcr负荷变化下，分割屏壁温的动态试验结果如图8图7各工况下实测温度与计算预测比较(a)右3屏 (b)右1屏 (c)右2屏 (d)右4屏 (e)右5屏图860-100%mcr负荷变化时分割屏壁温(a)右1屏 ；(b)右2屏 (c)右3屏 (d)右4屏 (e)右5屏图7(a)是右数第3片分割屏在各试验工况下新装测点和原测点实测值与本方案计算值(图6)的比较。由图可知，随着负荷的降低，分割屏各管子壁温增加，根据进口节流圈划

14、分的四个区各根管子气温的变化规律，实测值与计算值是一致的，说明本方案的计算值能够反映真实的变化规律，是成功的。实测值与计算值相差小于10，除个别点外，几乎各点的实测值都低于计算值。图7(b)、(c)、(d)、(e)分别是右数第1屏、第2屏、第4屏、第5屏在各工况下原有壁温实测值与计算值的比较。由图可知，实测值与计算值相差小于10，除个别点外，几乎各点的实测值都低于计算值。即使是个别管子略有超过，偏差也不大，并且出现偏差的管子，并非温度最高的管子，而是本身温度比较低的，其壁温最大值仍旧在管子材料许可温度范围内，是安全的。从图8的分割屏壁温的动态实测结果来看，在变负荷试验中，未对负荷变化速度作限制

15、，按着通常方式调整。最高壁温发生在右3屏的第116根管子上，为525。所有管壁温度在材料允许范围内。试验进行的各种稳定负荷(高于60%mcr)和各种变负荷试验表明，锅炉的升降负荷按目前正常运行方式，改造后所有的分隔屏均是安全的，改造后的近1年的运行实践也证明了这一点。4结论该锅炉分隔屏爆管的重要原因是分隔屏各节流直径设计不当，5片分割屏受热不同，但结构设计没有考虑由此对温度偏差的影响；分隔屏过热器单级布置，受热面大，焓增和温升大，不利于温度偏差的控制，易导致部分管子超温；屏与燃烧器之间的相对位置导致屏间不均匀的残余燃烧，引起较大的沿宽度烟气温度偏差。计算表明，流量偏差是该锅炉分隔屏爆管的主要原

16、因，尤其是低负荷运行，分隔屏的温度偏差进一步恶化。根据爆管原因分析、流量、热偏差及壁温计算，提出的改造方案是可行的。实际测量表明，实际温度与计算值相差小于10，除个别点外，几乎各点的实测值都低于计算值。即使是个别管子略有超过，偏差也不大，并且出现偏差的管子，并非温度最高的管子，而是本身温度比较低的，其壁温最大值仍旧在管子材料许可温度范围内，是安全的。试验进行的各种稳定负荷(高于60%mcr)和各种变负荷试验表明，改造后所有的分隔屏均是安全的，改造后的近1年的运行实践也证明了这一点。参考文献1 邓文俭, 王兴合, 尤华, 等. 600mw机组锅炉分隔屏超温爆管分析, 2004,21(2): 91

17、32 罗永浩, 杨世铭. 锅炉管组联箱静压分布的离散模型. 动力工程, 1997, 17(3): 32-363 程之航. 锅炉中单相流体并联管的流量分布及热偏差的分析和计算. 上海机械学院, 1978.54 王孟浩, 杨宗煊. 屏式过热器同屏热偏差的成因和计算方法. 上海发电设备成套设计研究所, 1984.95 上海发电设备成套设计研究所, 江苏省机械工业锅炉科技情报网. 电站锅炉水动力计算方法. jb/z201-83, 1983我的大学爱情观1、什么是大学爱情：大学是一个相对宽松，时间自由，自己支配的环境，也正因为这样，培植爱情之花最肥沃的土地。大学生恋爱一直是大学校园的热门话题，恋爱和学业

18、也就自然成为了大学生在校期间面对的两个主要问题。恋爱关系处理得好、正确，健康，可以成为学习和事业的催化剂，使人学习努力、成绩上升；恋爱关系处理的不当，不健康，可能分散精力、浪费时间、情绪波动、成绩下降。因此，大学生的恋爱观必须树立在健康之上，并且树立正确的恋爱观是十分有必要的。因此我从下面几方面谈谈自己的对大学爱情观。2、什么是健康的爱情：1) 尊重对方，不显示对爱情的占有欲，不把爱情放第一位，不痴情过分；2) 理解对方，互相关心，互相支持，互相鼓励，并以对方的幸福为自己的满足; 3) 是彼此独立的前提下结合；3、什么是不健康的爱情：1)盲目的约会，忽视了学业;2)过于痴情，一味地要求对方表露

19、爱的情怀，这种爱情常有病态的夸张;3)缺乏体贴怜爱之心，只表现自己强烈的占有欲;4)偏重于外表的追求;4、大学生处理两人的在爱情观需要三思：1. 不影响学习：大学恋爱可以说是一种必要的经历，学习是大学的基本和主要任务，这两者之间有错综复杂的关系，有的学生因为爱情，过分的忽视了学习，把感情放在第一位；学习的时候就认真的去学，不要去想爱情中的事，谈恋爱的时候用心去谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。2. 有足够的精力：大学生活，说忙也会很忙，但说轻松也是相对会轻松的！大学生恋爱必须合理安排自身的精力，忙于学习的同时不能因为感情的事情分心，不能在学习期间，放弃学习而去谈感情，把握合理的精力，分

20、配好学习和感情。3、 有合理的时间；大学时间可以分为学习和生活时间，合理把握好学习时间和生活时间的“度”很重要；学习的时候，不能分配学习时间去安排两人的在一起的事情，应该以学习为第一；生活时间，两人可以相互谈谈恋爱，用心去谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。5、大学生对爱情需要认识与理解，主要涉及到以下几个方面：（1） 明确学生的主要任务“放弃时间的人，时间也会放弃他。”大学时代是吸纳知识、增长才干的时期。作为当代大学生，要认识到现在的任务是学习学习做人、学习知识、学习为人民服务的本领。在校大学生要集中精力，投入到学习和社会实践中，而不是因把过多的精力、时间用于谈情说爱浪费宝贵的青春年华

21、。因此，明确自己的目标，规划自己的学习道路，合理分配好学习和恋爱的地位。（2） 树林正确的恋爱观提倡志同道合、有默契、相互喜欢的爱情：在恋人的选择上最重要的条件应该是志同道合，思想品德、事业理想和生活情趣等大体一致。摆正爱情与学习、事业的关系：大学生应该把学习、事业放在首位，摆正爱情与学习、事业的关系，不能把宝贵的大学时间，锻炼自身的时间都用于谈情说有爱而放松了学习。 相互理解、相互信任，是一份责任和奉献。爱情是奉献而不时索取，是拥有而不是占有。身边的人与事时刻为我们敲响警钟，不再让悲剧重演。生命只有一次，不会重来，大学生一定要树立正确的爱情观。（3） 发展健康的恋爱行为 在当今大学校园，情侣成双入对已司空见惯。抑制大学生