超临界锅炉中间集箱水冷壁鳍片结构改进与探讨

许 彤，刘雲鹏

（1.国家电投集团广西北部湾（钦州）热电有限公司，广西 钦州 535000；2.国电湖南宝庆煤电有限公司，湖南 邵阳 422000）

640MW-HG-1964/25.4-YM17型超临界锅炉为一次中间再热、超临界压力变压运行、带内置式再循环泵启动系统的直流锅炉、单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、锅炉呈“П”型布置方式，设计有固定的膨胀中心，受热面采用全悬吊结构。锅炉下部水冷壁采用螺旋管圈，上部水冷壁采用一次上升垂直管屏，二者之间用中间过渡集箱连接。过渡集箱（标高约45 m）布置在炉膛外侧，其外部安装保温箱，以减少散热。螺旋管圈水冷壁共416根管子，其出口管段进入中间过渡集箱保温箱内接入中间过渡集箱，然后从中间过渡集箱引出1 252根垂直水冷壁进入水冷壁上集箱，组成整个炉膛水冷壁系统。螺旋管圈水冷壁规格为Ф38 mm×7.3 mm，垂直水冷壁规格为Ф31.8 mm×6.2 mm，水冷壁管子与管子之间通过焊接鳍片连成一体形成完整密封的炉膛，鳍片利用管子内流通的介质冷却，以防烧损。

1 问题的提出

锅炉防磨防爆检查中发现2台炉水冷壁中间过渡集箱处的水冷壁管鳍片大范围烧损，鳍片烧损处主要在螺旋管圈水冷壁斜升段转入垂直段的过渡区域及螺旋管圈水冷壁进入中间集箱与从中间集箱引出转入垂直水冷壁上升管段的过渡区域，鳍片烧损区域面积约180 cm2，鳍片烧损数量每台炉约832处（对应每根螺旋水冷壁管有上、下两处过渡区域鳍片烧损，上、下两处鳍片烧损位置距离约1 m左右）；炉膛吹灰器套管与水冷壁管连接鳍片也大范围烧损，基本都烧坏。鳍片烧损主要原因是烧损区域的鳍片因结构原因，面积过大，造成水冷壁管对鳍片冷却效果差，在高温环境下导致烧损。从检查情况来看，烧损的鳍片产生较多的放射性裂纹，并向母材（水冷壁管）扩散，部分裂纹已扩散到管子上，如果不及时处理，将可能造成水冷壁爆管，同时，烟气也会从烧损的鳍片处漏入中间过渡集箱的保温箱或炉膛外，影响安全运行。为此，利用机组等级检修对锅炉中间集箱处水冷壁鳍片（含炉膛吹灰器套管鳍片）进行改进和处理，降低锅炉四管爆管的安全风险。

2 改造方案

中间过渡集箱处水冷壁鳍片改进方案：①先从炉膛内将烧损的鳍片清除露出金属部分，并打磨清除裂纹，然后着色检查，直到没有裂纹为止。②如果发现裂纹已裂到水冷壁管上，且清除裂纹打磨深度不超过水冷壁管壁厚的30%，则作堆焊处理；如果超过30%，则换管。③上述工作完成后，用一临时铁（挡）板在被打磨的鳍片处点焊临时固定。④打磨的鳍片在炉膛外侧保温箱内做耐火浇注料密封盒，密封盒的大小比打磨好的鳍片处略大，可利用搭接板支吊垂直筋板做耐火浇注料密封盒侧板，并在底部焊底板及后部焊接封板组成密封盒，后封板挖孔穿过管子，盒子内横焊两三根φ6的圆钢做浇注料的骨料。⑤在耐火浇注料密封盒内灌注耐火浇注料。⑥密封盒内的注耐火浇注料保养合格后，拆下炉膛内鳍片打磨处临时安装的铁（挡）板，并打磨清理平整浇注料。

炉膛吹灰器套管烧损鳍片改进处理方案：①在炉膛内，对吹灰器穿墙套管与水冷壁管连接的烧损的鳍片进行清除露出金属部分，并打磨清除裂纹，然后进行着色检查，直到没有裂纹为止。②如果发现裂纹已裂到水冷壁管上，且清除裂纹打磨深度不超过水冷壁管壁厚的30%，作堆焊处理；如果超过30%，则换管。③清理、打磨吹灰器穿墙套管周边异物，对吹灰器穿墙套管耐火浇注料进行修复施工。

3 技术要求

施工单位具有国家相关部门颁发的火电厂高温、高压管道安装、焊接和无损探伤资质。烧损鳍片的清除采用机械切割，不得采用火焰切割。清理、打磨鳍片时不能伤及水冷壁管。打磨清根要彻底，清理打磨裂纹过程中，需经过着色检查，确认无裂纹。当烧损鳍片裂纹已裂到水冷壁管上，且打磨清除深度不超过水冷壁管壁厚30%时，则作堆焊处理；当超过30%时，则更换管段。耐火浇注料骨料（圆钢）不能焊在水冷壁管上。耐火浇注料密封盒后封板穿孔与管子间隙不少于2 mm。在炉膛及中间过渡集箱保温箱内的电焊线不能有接头，电焊线绝缘完好无破损，焊接时，电焊不能误碰到水冷壁管壁上。承压部件的焊接及无损检测执行《火力发电厂焊接技术规程》（DL/T 869—2004），具体焊接要求执行相关焊接管理办法，重要部件的焊接需编制指导书，焊接质量按有关规程的规定进行检测，由电科院专业人员评定。坡口定制、对口及焊接等工作，按《焊接作业指导书》及设备厂家设计图纸执行。管子焊接前，需对焊接管材和焊丝作打光谱检测并由建设单位确定，材质确认无误后方可焊接施工。管子焊缝熔池需成型完好，不得有咬边、夹渣、气孔等未焊透的缺陷。在打磨管道后，需检查管件内部是否留有杂物，清理干净并得到建设单位确认后方可实施对口工作。现场施工操作的人员应有相应的工种作业资格，证件齐全。

4 方案特点及预期效果

锅炉炉水冷壁中间集箱处鳍片与管子之间的距离比其他部位大，冷却效果差，经过长时间运行，该处鳍片出现高温碳化烧损，产生大量裂纹现象，如果不采取措施加以控制，高温碳化烧损部位裂纹会裂至水冷壁母材，将拉裂母材发生爆管泄漏，影响机组的安全、稳定运行。根据制造厂家改进后的设计图纸和标准，选用较好的材料，将水冷壁中间集箱处的鳍片整体割除，并通过无损检测，打磨直至将裂纹清根，重新安装比原有材料等级高一个级别的鳍片，无损检测合格后，在新鳍片炉内侧整体浇注浇注料，以减少新鳍片的吸热量，这样可有效缓解鳍片高温碳化，提高鳍片的防碳化能力和减少新鳍片的吸热量，降低鳍片高温碳化速度，延长水冷壁鳍片寿命，降低爆管风险，保证机组安全、稳定运行。

［1］王引棣.锅炉设备检修技术问答［M］.北京：中国电力出版社，2003.

［2］单志栩.超超临界火电机组检修技术丛书［M］.北京：中国电力出版社，2013.

［3］容銮恩.电站锅炉原理［M］.北京：中国电力出版社，2006.