首台660MW级高参数超超临界褐煤锅炉膨胀薄弱部位拉裂的研究与应用

贾 东

（京能（锡林郭勒）发电有限公司，内蒙古 锡林郭勒 026000）

某集团发电公司2×660MW机组项目，采用全球首台660MW级高参数超超临界褐煤锅炉，系某锅炉厂制造的超超临界π型锅炉，锅炉型式：超超临界参数变压直流炉，前后墙对冲燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、紧身封闭、全钢构架的π型炉。采用三分仓回转式空气预热器。炉顶采用金属密封大罩壳，屋顶为轻型金属屋盖。#1机组于2018年10月投入商业运行；#2机组于2019年01月投入商业运行。

锅炉容量和主要设计参数如下：

项目 单位 BMCR BRL过热蒸汽流量 t/h 2117 2016过热蒸汽压力 MPa，g* 29.40 29.26过热蒸汽温度 ℃ 605 605给水温度 ℃ 309 305再热蒸汽流量 t/h 1748 1664再热蒸汽进口压力 MPa，g 5.789 5.498再热蒸汽出口压力 MPa，g 5.589 5.309再热蒸汽进口温度 ℃ 359 351再热蒸汽出口温度 ℃ 623 623注：g为表压。

锅炉投运两年以来，发生过多次受热面膨胀薄弱部位拉裂问题，严重影响机组运行的安全性。

图1 水平烟道与尾部烟道包墙相邻处

图2 水平烟道侧包墙前、后部位相邻处

图1的拉裂区域共有四个部件，相互连接。分别是PCP侧包墙、HCP侧包墙、对流烟道炉底管及前包墙。

从设计结构来看，水平烟道区域部件多、焊缝多、膨胀复杂，安装难度高。在锅炉启停和负荷快速波动时，PCP侧包墙与HCP侧包墙，以及前包墙与对流烟道炉底管之间会产生不同程度的温度差，进而产生膨胀差，导致在受热面连接处（密封三角区包括PCP侧包墙与HCP侧包墙的拼接焊缝处）应力集中，当应力大于材料的屈服强度后连接扁钢产生裂纹，裂纹延伸至管子导致管子泄漏。

图2的拉裂区域相对简单，为水平烟道侧包墙前、后部位的相邻处。后水冷壁的工质经过后水冷壁折焰角及对流烟道炉底管进入后水冷壁炉底管出口集箱，由4根Φ133×22mm，材料为12Cr1MoVG的连接管引到对流烟道前侧包墙下集箱。自分离器出口启动系统母管来的蒸汽经分离器出口连接管引到对流烟道后侧包墙管下集箱。由于水平烟道侧包墙前、后部位包墙管的工质不同，属于汽水两相临近区域，所以相邻的两根包墙管会产生不同程度的温度差，进而产生膨胀差，导致在包墙管的密封处应力集中，当应力大于材料的屈服强度后连接扁钢产生裂纹，裂纹延伸至管子导致管子泄漏。

针对上述两个泄露位置制定处理方法及防范措施：

处理方法：

1）对包墙管之间的密封扁钢切割后打磨干净，对包墙管做着色检查，泄露管段更换新管。

2）将包墙管之间的密封扁钢切割止裂缝300～500mm长，要求止裂缝不偏斜，且光滑无棱角。对止裂缝的顶端打止裂孔，止裂孔表面必须光滑。以便释放受热面之间的热应力。

3）在炉内止裂缝处灌耐高温胶泥，防止漏风。

防范措施：

1）严格控制机组的升温升压速率，启停过程受热面管壁温变化速率≤5.0℃/min，降低受热面涨差对焊缝的影响。

2）加强运行调整，尽量降低炉左右侧的烟温差，同时在升降负荷时及时调整煤水比减小受热面温度变化率。

3）坚持逢停必检，保障设备安全运行。机组检修时要对应力集中位置进行全面检查，包括水平烟道前后侧包墙之间密封、尾部烟道与水平烟道连接处密封等，检查膨胀缝、止裂孔是否合理，发现的问题应在机组启动前处理完毕。

通过对该种类型锅炉膨胀薄弱部位拉裂问题的研究，分析出产生裂纹的原因，进而研究处理方法与防范措施，可以有效的减少锅炉的漏泄次数，有针对性的解决此种类型锅炉的拉裂问题，有效的保证了机组的安全稳定运行。