超临界燃煤机组热一次风道补偿器换型改造

王颖 李莉 季广辉 王健

1. 北方设计研究院，河北 石家庄 051000

2. 承德供电公司变电运行部，河北 承德 067000

3. 神华河北国华定洲发电有限责任公司，河北 定州 073000

4. 承德供电公司隆化分公司，河北 隆化 068150

超临界燃煤机组热一次风道补偿器换型改造

王颖1李莉2季广辉3王健4

1. 北方设计研究院，河北 石家庄 051000

2. 承德供电公司变电运行部，河北 承德 067000

3. 神华河北国华定洲发电有限责任公司，河北 定州 073000

4. 承德供电公司隆化分公司，河北 隆化 068150

神华河北国华定洲发电有限责任公司国产660MW超临界燃煤机组热一次风道原始安装的非金属补偿运行过程中变形严重横向位移长期处于极限状态，极易发生非金属补偿器运行中破裂，无法进行隔离，严重影响到机组的安全运行。通过对非金属补偿换型改造消除补偿器变形问题，提高设备安全运行可靠性，延长补偿器使用寿命，是同类型设备改造的成功实践。

热一次风；补偿器；变形；换型

1 概述

神华河北国华定洲发电有限责任公司（以下称定电公司）二期工程2×660MW超临界燃煤机组于2009年投入商业运营。制粉系统采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，每台炉由6台HP1003Dyn型磨煤机，6台EG2490型给煤机，2台9-26NO16D-2型密封风机和相应的附属部件组成。其作用主要是为锅炉磨制生产输送合格的煤粉，燃烧设计煤种，5台磨煤机可满足锅炉MCR工况运行的要求，其中1台备用；燃烧校核煤种，6台磨煤机全部投运可满足锅炉MCR工况运行的要求。制粉系统管路主要由磨煤机送粉管道，冷、热一次风管道和相应的调节挡板，隔绝门和附属设备组成，主要是用于磨煤机输送一次风和煤粉的作用。3、4号机组锅炉热一次风道均采用非金属补偿器，目前在装数量（见表1）。

表1 3、4号机组锅炉热一次风道非金属补偿器在装量统计表

制粉系统磨煤机入口热一次风道由于直管段距离仅为5250mm，一期磨煤机入口热一次风道直管段为12100mm，为了保证风道补偿量原始设计采用的非金属补偿器，在机组运行期间磨煤机入口热风隔绝门前非金属补偿器热态下变形严重横向位移长期处于极限状态（见图1），风道末端磨煤机入口热风隔绝门前非金属补偿器热态下最大横向位移△Y达到50mm，偿量标准为△X=30mm，△Y=50mm，长时间运行极易发生非金属补偿器运行中破裂，且无法进行隔离，严重影响到机组的安全运行，因此解决热一次风道非金属补偿器变形问题势在必行。

2 原因分析

补偿器习惯上也叫伸缩节,或膨胀节，是利用其弹性元件的有效伸缩变形来吸收管线、烟风道或容器由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化的一种补偿装置，可对轴向，横向，和角向位移的吸收。非金属补偿器（图2）主要由非金属材料、法兰及保温隔热材料组成。主要材料为氟橡胶涂层玻璃布、聚四氟乙烯压膜玻璃布、三元乙丙胶涂层玻璃布、丁睛橡胶涂层玻璃布、聚四氟乙烯薄膜单层复合材料、陶瓷纤维防火布、硅酸铝棉、不锈钢丝纤维布、玻璃纤维布等。其使用寿命取决于使用的介质及工况条件，当其使用温度和压力升高，寿命会相应缩短，当介质具有腐蚀性时也会对其使用寿命产生影响。有关织物补偿器的漏风试验表明，同一试件的泄漏与试验介质的压强变化趋势基本一致，即压强越大，试件的渗漏越严重。补偿器的承压特性也会随着补偿器表面涂层的逐渐老化而降低。磨煤机入口一次风道软连接处风压约8kPa，风温近300℃，属于织物补偿器工作恶劣环境，由于管系热膨胀导致其吸收轴向和径向的位移增大，长期处于极限状态极易造成失效。

图1 风道入口非金属补偿器变形严重

图2 非金属补偿器

3 解决方案

结合定电公司3、4号机组热一次风道布置现状及非金属补偿器运行情况，委托河北电力勘测设计研究院对定电二期工程3、4号机组热一次至磨煤机风道非金属补偿器改金属补偿器设计校核确认并出具设计文件（F00602E5S-J0503-01～07），对涉及变动的钢梁委托上海锅炉厂对变动钢梁的规格及对原构件受力进行的校核计算并出具确认函。利用3号机组检修机会对3号炉热一次风道非金属补偿器进行换型更换为性能良好的金属补偿器，同时对相应的支架、钢梁进行变动，以确保运行期间补偿器无泄露，系统长期稳定运行。

3.1 质量目标

(1)补偿器的设计、制造、试验和检验必须符合GB/T12777-1999《金属波纹管膨胀节通用技术条件》的规定标准要求进行。补偿器与烟风道的连接方式采用内插焊，连接烟道插入至补偿器框架内口20mm并与之焊接。框架内径比连接风道外径大4～6mm。矩形波纹管角部结构为圆角形。

(2)金属补偿器设计疲劳寿命≥1000次循环，且设计疲劳寿命安全为10年。

(3)补偿器其他各部位焊缝表面，无裂纹、气孔、弧坑、夹渣和焊接飞溅物。

(4)热一次风道非金属补偿器换型，同时对相应的支架、钢梁进行变动，以确保运行期间能够满足系统补偿量，保证补偿器无泄露，系统长期稳定运行。

表2 补偿器对比表

金属补偿器结构如图3（轴向补偿时）及图4（横向补偿量大时）。

图3 金属补偿器轴向补偿结构图

图4 金属补偿器横向补偿量大时结构图表3 原位置更换补偿器明细表

3.2 方案实施

按照3、4号机组热一次至磨煤机风道非金属补偿器改金属补偿器改造图纸及上海锅炉厂对增加钢梁的规格及对原构件受力进行的校核计算确认函实施。零件与新增补偿器连接处，零件按改造后布置图，按图示尺寸现场制作，编号17a、17b、18a、29a支架在原来的支架上改动调整，同时增加编号25、26、27、28支架，以满足风道管系热轴向、径向位移需要。

金属补偿器更换方案（见表3、表4）：

表4 新增加补偿器明细表

4 改造效果

定电公司通过机组检修对3号机组热一次风道非金属补偿器换型改造，用性能良好的金属补偿器替代原非金属补偿器，同时对相应的支架、钢梁进行变动调整，机组运行期间效果明显，消除了补偿器热态变形问题。

1台机组热一次风道非金属补偿器改造实际发生费用明细：（单位：万元）

此次热一次风道非金属补偿器换型改造费用严格控制在预算费用之内。

5 结语

通过热一次风道非金属补偿器换型改造，对相应的支架、钢梁进行变动调整，消除了补偿器热态变形问题，提高设备安全运行可靠性，延长补偿器的使用寿命，为机组长周期稳定运行奠定了坚实的基础，是同类型设备改造的成功实践。

[1]耿万民等.补偿器的设计与应用.广州南方金属软管有限公司，2010

[2]贾绍广等.锅炉热一次风道非金属补偿器改造安装图.河北省电力勘测设计研究院，2010.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.11.104

王颖（1982-），女，河北保定人，大学学历，北方设计研究院热能电力所，设计工程师。

李莉（1984-），女，河北承德人，大学学历，现为承德供电公司变电运行部，助理工程师；

季广辉：（1983年－），男，大学学历，现为神华河北国华定洲发电有限责任公司安全技术部点检工程师；

王健（1982-），男，河北承德人，大学学历，现为承德供电公司隆化分公司客服分中心副主任。