关于火力发电厂锅炉再热器集箱裂纹原因分析及预防措施

王冬冬

摘  要：该文通过对火力发电厂锅炉再热器集箱裂纹的具体观察检测，发现再热器集箱出现一些缺陷和多处裂缝，最严重的裂缝长达50mm，严重影响着火力发电厂的安全性。在更换破损的再热器集箱之后，通过对更换下来的集箱进行具体的检查，结合电厂锅炉再热器的具体位置结构，对再热器集箱产生裂纹的具体原因进行了分析，得知再热器集箱出现裂纹的主要原因是温度分部不均匀，出现裂缝部位局部温度过高，加之部分应力分布不均导致。在分析了产生裂缝的主要原因之后，该文提出了一些能有效改善这一现象的具体措施，减少因为再热器集箱裂缝而对火力发电厂造成的损失，有效提高经济效率，同时也为其他火力发电厂出现的类似问题提供了一个解决良策。

关键词：火力发电厂锅炉  再热器  预防措施

中图分类号：TK26    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）07（c）-0028-02

1  火力发电厂锅炉再热器集箱出现裂纹的原因分析

（1）文中检测分析的锅炉是某厂生产的1795t/h直流锅炉，这是一款超超临界变压运行直流锅炉，锅炉为单炉膛、Π型布置，配低NOX主煤粉燃烧器，分级燃烧技术，反向墙式切圆燃烧方式。锅炉炉膛采用内螺纹管、垂直上升膜式水冷壁、循环泵启动系统、一次中间再热，调温方式除水/煤比外，还采用烟气分配挡板、燃烧器摆动、三级喷水或事故喷水等方式。锅炉为平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构。锅炉内部的炉膛主要有高温再热器和低温再热器这两部分组成，低温再热器的烟道管子直径为60mm，管壁设计厚度为5mm，高温再热器的烟道管直径为75mm，管子的设计厚度为6mm，材质为12Cr1MoVG。

（2）通过现场的观察分析，出现的裂缝集中在再热器集箱的顶部与放热器管相交的部位，如图1所示。经过具体的实际测量发现，集箱外部裂缝的长度达到了50mm，内部呈放射性的开裂方式，长度达70mm，而且不仅在集箱外部发现了裂缝，在集箱内侧也发现了长短不一的大大小小的裂缝。通过现场的实际调查和对比与我们发现集箱的材质以及使用环境都符合相应的设计规范，因此我们判断此次产生裂缝的主要原因是钢材在使用过程中由于热应力集中而出现了热疲劳伤损。通过对放空气管位置结构的观察可以知道，集箱顶部出现裂纹的主要原因还有放空气管的结构位置设计得不合理，由于锅炉机组工作时的振动作用，放空气管会发生一定程度的形变，变成波浪形，当放空气管内的蒸汽冷凝时，会在波浪形管内淤积，造成内部蒸汽的冷凝水回流，对集箱顶造成损害。

2  具体的解决方法和预防措施

（1）针对上述再热器集箱出现的裂缝情况，该电厂采取了一系列的措施，首先再热器蒸汽热管段部分管道的对接焊口要采用双V形状的坡口，而与放空气管的对接焊口则采用单V型坡口的形式。焊接采用机械加工的方式，并且在进行具体的操作之前，需要对管道进行检查，确定没有裂缝等会对安全造成影响的缺陷，然后在管道坡口位置设置确定焊接口的定位块，定位块需要有3个固定点位置，这3个固定点位置之间的间距要相等均匀地分布在焊接坡口周围，在完整地进行焊接之后再去除定位块，在去除定位块时要严格仔细，不能损伤管道。去除点位块之后，再次确认管道有无裂缝，在确认没有裂缝之后再进行后续的一些焊接工作。

（2）在进行焊接时，需要根据焊接部位的不同分别采取不同的焊接工艺，集箱管道之间的对口焊接和与放空气管之间的对接需要采用氩弧焊的工艺进行打底填充并进行最后的盖面焊接，而且需要提前进行预热，因为管道采用P22钢材，这类材质较为脆弱，容易在焊接过程中在焊接部位产生马氏体组织，这样会在管道内部的焊缝位置产生一定程度的应力集中，因此需要在焊接之前提前做好预热工作，并且在焊接之后采取合适的恒温保护措施。但是放空气管的焊接过程就不需要进行预热，因此放空气管要采用全氩弧焊的焊接工艺。

在焊接之前进行的预热处理要严格把控预热温度，一般情况下氩弧焊的预热温度在200℃～300℃之间，在焊接之后需要进行1.5h的恒温热工艺处理，平均温度要保持在700℃左右。在进行具体的焊接工艺时，为了减少焊接过程中的应力对管子产生影响，最好同时采用两人进行对称焊接。在完成最后的焊接工作之后，要做好保温措施，放空气管的温度要控制在50℃之内，要尽量防止放空气管内的蒸汽过早地冷凝，并且要在放空气管上安装开关阀门，在锅炉机组正常工作运行的时候保持阀门关闭的状态，等机组完成生产停止运行的时候再打开开关阀门，使放空气管进行正常的通气工作。

火力发电厂锅炉再热器集箱上的放空气管要进行单根布置，避免出现联管的情况，而且要改变放空气管的形状结构，减少阀门前端的垂直上升段的长度，水平管道部分也要相对应地调整位置，适应气流的流通方向，使蒸汽能顺利进行冷凝，并且能有效减少冷凝水的回流，保证设备正常的运行和工作。

（3）对裂纹长度超过50mm的火力发电厂锅炉再热器集箱进行更换，并对发电厂全部锅炉进行全面的安全性检查，制定严格的检查计划，按时按点地进行安全排查，提高火力发电厂的安全性能，并且要将检修制度严格落实到人，实行安全责任制，在检查管辖时间内出现安全性事故和隐患的要给以相应的惩罚。

（4）由于火力发电厂锅炉再热器集箱大部分都采用金属材质，在高温高压等极端条件下，金属的耐性有限，由于材质本身的缺陷和外界环境的影响，再热器集箱的疲劳强度变得及其敏感，为了减少再热器集箱出现裂缝的情况应该结合实际的受损情况，与锅炉厂进行合理的沟通调节，加强金属加工工艺，火力发电厂也需要对自身的加工流程进行一系列结构性的改革，以减少对金属材质集箱的影响。

3  结语

在对该火力发电厂的锅炉再热器集箱进行一系列的补救替换措施之后，至今为止，锅炉机组运行正常，并没有再出现集箱裂缝等危害发电厂安全的不稳定情况。因此在火力发电厂进行鍋炉机组的安装时要严格控制管道的布置和走向，小管道需要水平布置安装，且固定小管道的位置结构，管道之间的间距要设置合理。同时，其他采用同款锅炉设备以及工艺流程的发电企业、电厂，在安装完新设备进行正常工作之后，由于新设备工作时出现的振动过程，会使放空气管和取样管产生一定程度的变形，这是常见的现象，电厂需要加强在设备运行期间的观察，并在停工期间加强对锅炉机组再热器管道的维护检修，及时消除设备的不安全隐患，保证整个火力发电厂锅炉设计机组能够安全工作、运行。

参考文献

[1] 杨富.新型耐热钢焊接[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2] 关鹏.锅炉省煤器磨损及其防护措施[J].吉林电力，2011，39（1）：29-31.

[3] 李军.再生烟气余热锅炉积灰成烟及防止措施[J].气与热力，2011（31）：4-5.