300MW锅炉再热器增容改造介绍

张达勋

摘?要：张家口发电厂1-8号锅炉再热器存在受热面管材质等级较低、长期运行向火面及下弯头蠕胀严重、汽机通流改造及锅炉低氮燃烧器改造后造成锅炉再热出口蒸汽温度低，使得再热器出口温度在低负荷时段难以达到额定温度等诸多问题，经过多方研究、计算、论证，决定对再热器进行材质升级及增容改造，为同类型机组的治理改造提供可借鉴经验。

关键词：锅炉再热器SA-213T91材质工艺再热增容

中图分类号：YK24 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）10（a）-0093-01

1 设备概况

张家口发电厂1-8号锅炉为东方锅炉厂设计生产的DG1025/18.2-Ⅱ型单炉膛、自然循环、中间再热、燃煤汽包炉。再热器系统最大连续负荷时入口压力为3.81MPa，出口压力为3.64MPa，按蒸汽流程分为三级：壁式再热器，中温再热器、高温再热器。中温再热器布置在后屏出口，水冷壁折焰角上方，结构为单U形管屏，管子规格ф60×4，14根管子绕，共29片，顺流布置。横向节距S1=457.2mm，纵向节距S2=70mm，底部最外圈管子为12Cr1MoV，其他不同部位分别采用12Cr1MoV、15CrMo、15Mo3材料。中再受热面积2060m。

2存在的问题分析及改造

2.1中温再热器爆管原因及分析

以张家口发电厂3号机组为例，自机组投产后先后与1997年、2001年、2002年三次在中温再热器管排发生长期过热导致爆管，引起机组非计划停运。以2002年12月3号炉中再爆管为例，中温再热器位于烟温约1000℃的区域，100%负荷下，中再入口烟温为1044℃，出口烟温913℃，工质入口温度为372℃，出口温度为482℃，烟气平均流速6.8m/s，工质平均流速22m/s。

对中温再热器管进行全面检测，中再最外圈管的迎火侧弯头壁厚：平均壁厚为3.5mm左右；管的迎火侧直段蠕胀：平均外径值为60.9mm，蠕胀为1.5%，蠕胀最严重高达到4.7%（标准：合金管小于2.5%）；割管做机械性能试验，12Cr2MoWVTiB管的抗拉强度平均为δ=480MPa左右（标准要求δ=540-736MPa），12Cr1MoV管的抗拉强度平均为δ=450MPa左右（标准要求δ=470-637MPa）；硬度测量：强度平均为δ=490左右（标准要求δ=540-736MPa），管材的机械性能下降严重，抗拉强度、硬度都不符合要求，低于标准要求；金相组织分析：12Cr1MoV材质管做金相分析试验，其金相组织为：碳化物+铁素体+极少量珠光体，珠光体球化4级，说明管材长期超温，已达到中度球化至完全球化程度。12Cr2MoWVTiB材质管的金相分析，金相组织观察为：贝氏体+铁素体+网状碳化物，说明管材长期超温，金相组织中出现网状碳化物。

2.2 再热入口气温低的情况

我厂因汽机通流改造及锅炉低氮燃烧器改造后造成锅炉壁式再热器入口蒸汽温度低，使得再热器出口温度在低负荷时段难以达到额定温度的现象，对锅炉运行的经济性和炉后设备的安全性带来不利影响。与上海发电设备成套设计研究院进行研究讨论确定了改造方案。

3 SA-213T91钢管的性能及应用

SA-213T91钢管系日本川崎株式会社出产，规格：Ф60×4mm，技术条件为SPECASME SA213T91，供货状态：1040℃正火+回火730℃；SA-213T91钢管在500℃以上长期运行，其高温性能比12Cr2MoWVTiB和12Cr1MOV钢管组织稳定，具有比较好的高温热稳定性能，其抗高温氧化性能比12Cr2MoWVTiB提高很大，近年来得到广泛的应用。

4 再热器改造方案

1）通过中温再热器炉外三通管变化，将中再原设计14根套管增加为16根套管，新增2根管出中再后经过规格变化后再进入炉内，成为高再外圈管，最后出炉外跟原设计高再第1跟管合并进入再热器出口集箱；同时将原设计高再第7根向下延长约3.85m。

2）中温再热器新增2圈管炉内部分前段为12Cr1MoV，下部及后面高温区为T91；炉内管子规格均为：Φ60×4。新增2圈管出口炉外连接管均为T91，规格分别为：Φ70×5 和Φ42×4。3）高温再热器新增加的外圈管炉内全部为TP347H，规格均为：Φ60×4。高再出口炉外部分连接管原设计各管规格均有变化，具体规格变化为：原设计高再第1、5、6、7根变为Φ42×4；原设计高再第2、3、4根变为Φ38×4。4）将高温再热器原设计第2～6根管下部U型弯管换成同规格T91管子。5）中温再热器新增2圈管的外1圈管，以及高温再热器新增的外1圈管，在有吹灰器的位置相应增加防磨罩，以防止蒸汽吹损新增管子。6）再热器改造方案，新增中温再热器受热面积为：323m2；新增高温再热器受热面积为：247m2；计算再热器额定工况温升增加约19℃。

5 改造效果及推广

5.1 再热出口气温提升情况

3号机组进行汽轮机通流改造、燃烧器改造、锅炉再热器改造后，经过华北电科院试验得出的结论，在三个稳定的工况下，锅炉再热蒸汽温均可达到额定值541℃，在中低负荷下，锅炉再热蒸汽也可以达到额定值，与张家口发电厂其他进行过通流改造及燃烧器改造的锅炉相比，再热汽温提升能力有了较大的改善。

5.2 再热改造后温升情况

说明3号机组锅炉在再热器改造后，各个稳定的负荷下，再热器出口汽温都能稳定在541℃，再热器的温升能力可到10～30℃，该温升可以弥补由于3号机组同时进行了汽轮机通流改造、燃烧器改造所产生的再热器入口蒸汽温度下降、及炉膛火焰中心下降而产生的影响。

通过以上试验结果，我们可以得到以下结论：（1）在各负荷下，锅炉再热器改造后再热蒸汽温度都可以达到额定值，弥补了汽机通流改造和燃烧器改造带来的的再热蒸汽温度偏低的问题。（2）在不同负荷下，锅炉再热器改造后再热蒸汽的温升比改造前可提高10～30℃，能够实现设计要求。（3）在各负荷下，锅炉在再热蒸汽温度达到额定的情况下，再热器不发生管壁超温现象，可实现设备的安全稳定运行。

6 结语

依据以上改造方案，目前我厂3、5、8号炉全部改造完，改造后效果很好，消除了锅炉再热超温过热爆管及再热出口气温低的重大隐患，实现锅炉的安全经济运行，为同类型机组的治理改造提供了成功的经验。

参考文献

[1]胡荫平.电站锅炉手册[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2]徐经华，何玉书.300MW机组运行、检修岗位技术培训教材.

[3]丁明舫.锅炉技术问答[M].北京：中国电力出版社，2002.