660 MW超超临界机组锅炉尾部受热面磨损分析

2012-06-12易大锐王晓亚

综合智慧能源 2012年9期

易大锐，王晓亚

(1.江苏国华陈家港发电有限公司，江苏盐城 224631;2.江苏电力建设第三工程公司，江苏镇江 212003)

0 引言

燃煤锅炉烟气中含有硬度较高的颗粒，会在锅炉流道内对受热面管产生冲击。运行时间越长，管子表面磨损越严重，致使锅炉无法安全、稳定运行。据大量文献数据统计，锅炉事故占整个机组停机事故的70%，磨损爆管占锅炉受热面事故的70%，因此，对于锅炉磨损问题的研究显得非常重要［1］。

目前，有关锅炉飞灰颗粒对管子磨损的问题，国内、外都做了大量研究，取得了较大进展［2］，丰富了磨损的数值计算理论，同时也在运营电站中进行了实践。

1 锅炉尾部受热面概况

江苏国华陈家港发电有限公司配备上海锅炉厂生产的SG－2037/26.15－M626型2037 t/h超超临界直流Π型锅炉。

Π型锅炉尾部烟道烟气流场较平稳，受前、后烟气流场影响较小，流场情况相对简单，故本文只对尾部受热面磨损原因进行分析［3］。

低温水平过热器全部布置于后烟井后烟道(中间隔墙与后墙之间区域)内，低温再热器布置于后烟井前烟道(前包墙与中间隔墙之间区域)内。均顺列排列，与烟气成逆流布置，共134片，沿炉膛宽度均布。省煤器布置于锅炉后烟井低温过热器、低温再热器下方，如图1所示。

低温过热器、低温再热器只在吹灰器孔区域设计有防磨瓦，省煤器在吹灰器孔区域原设计有防磨瓦。

锅炉原设计只在后烟井前烟道的中隔墙上、后烟道的后包墙上(如图2所示)及省煤器进口处前、

图1 省煤器布置情况

后墙上(如图3所示)焊有烟气阻流板，以防形成烟气走廊而造成局部磨损。

2 计算与分析

由于磨损受飞灰颗粒在烟气中分布、烟气流速、颗粒大小、硬度等多个条件的影响，选用1973年锅炉热力计算标准(前苏联)推荐计算公式

式中:Emax为最大磨损量;a为与煤灰磨损特性及管束结构有关的磨损系数，可近似选取a=14×10－9mm·s3/(g·h);η为灰粒碰撞管壁的频率因子，求最大磨损量时，η=1;M为管材的抗磨系数，碳钢管M=1.0，合金钢管M=0.7;qV为管束计算断面处烟气中飞灰的质量浓度(根据空气预热器出口烟气中飞灰的质量浓度 8.14 g/m3，近似取 qV=10.00 g/m3);kqV为飞灰质量浓度场不均匀系数，Π形布置时，kqV=1.2;t为锅炉运行时间(锅炉厂承诺80 000 h);R90为飞灰细度(近似取磨煤机煤粉设计细度R90=18%);kv为烟气速度场不均匀系数，Π形布置时，kv=1.25;kD为锅炉额定负荷时烟速与平均运行负荷下烟速的比值，对于蒸发量≥120 t/h锅炉，kD=1.15;vg为管束间最窄截面处的平均烟气流速(假定灰粒冲击管壁的速度等于来流速度)，管束前平均烟速为，则，m/s(d为受热面管子外径，mm;s1为管束横向节距，mm)。

2.1 低温过热器磨损计算结果

2.2 低温再热器磨损计算结果

2.3 省煤器磨损计算结果

结合火力发电厂检修标准:碳钢和低合金钢管的壁厚减薄大于30%，低温过热器管减薄量δ=7.50×30%=2.25(mm);低温再热器管减薄量 δ=4.00×30%=1.20(mm);省煤器管减薄量 δ=7.80 ×30%=2.34(mm)。由上述标准可知，在无防护措施、恒定锅炉最大连续蒸发量(BMCR)、均匀条件、考虑不均的情况下，低温过热器、低温再热器、省煤器在不更换管子的前提下不可能满足80000 h的运行要求。需要更换管子的时间:低温过热器，2.5年;低温再热器，不到1年;前烟井省煤器，3.5年;后烟井省煤器，1.5年。

某600 MW电站锅炉省煤器设计安装了3 mm厚的防磨瓦，在运行2年后已磨穿，说明磨损速度在1 mm/年以上，个别拐角处磨损速率已接近 3 mm/年［4－5］。

3 检修实际情况

#1机组已投入商业运行2164.15 h，#2机组已投入商业运行2393.70 h，平均运行2 278.93 h。在停机备用检修时对尾部受热面普查发现:低温过热器蛇形管排最上层平均减薄0.1 mm，第3层平均减薄0.2mm，其中个别地方减薄0.4mm。低温再热器蛇形管排最上层无减薄，第3层平均减薄0.1 mm。省煤器蛇形管排最上一层平均减薄0.1 mm，第2层平均减薄0.2 mm，其中个别地方减薄0.3 mm。

省煤器第1层与第2层中间隔墙存在磨损减薄现象，平均减薄0.2 mm，中间隔墙中的一根管子存在1个5 mm×5 mm，深2～3 mm的凹坑。

由上述检查情况可见，锅炉实际磨损情况比计算结果好一些，但磨损情况不容乐观［6－7］。