浅析660MW超超临界机组锅炉受热面部件制造工艺

2020-09-26刘俊麟宋建

机电信息 2020年23期

刘俊麟宋建

摘要：介绍了某燃煤电厂660 MW超超临界机组锅炉受热面部件制造工艺，以水冷壁、蛇形管、集箱部件为主，分析了产品结构及制造工艺难点，提出了相应的工艺处理措施。

关键词：超超临界机组;电站锅炉;受热面制造工艺

1 锅炉概述

本文以河北大唐蔚县电厂660 MW超超临界机组锅炉为例，介绍其受热面零部件制造工艺。该电厂使用的锅炉型号为HG-1988/29.3-YM5，额定蒸发量为1 988 t/h，额定蒸汽压力为29.3 MPa，锅炉采用π型布置方式，为单炉膛、一次中间再热、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构，燃料为烟煤，燃烧方式为前后墙布置的对冲燃烧。

2 锅炉受热面部件制造工艺

2.1 水冷壁主要部件特点、制造难点及控制措施

2.1.1 水冷壁总体结构介绍

炉膛上部水冷壁为垂直管屏，中、下部水冷壁为螺旋管圈，采用中间混合集箱实现螺旋管至垂直水冷壁管的过渡，垂直管屏、螺旋管圈的管子均为光管。锅炉燃烧方式为对冲燃烧，燃烧器喷口为“花篮”结构。水冷壁延伸包墙由水冷壁管片和水平烟道入口集箱组成，二者在制造厂内对接后整体发货。

2.1.2 水冷壁上部结构、制造难点及解决措施

（1）结构特点。前、侧水冷壁上部管屏均为直管片结构，管子规格为？准31.8 mm×6.2 mm，材质为12Cr1MoVG;扁钢规格为6 mm×25.7 mm，材质为12Cr1MoV。

（2）制造难点。根据标准要求，12Cr1MoVG材质的管子壁厚大于6 mm，焊后需要进行去应力退火热处理。水冷壁管屏的尺寸较大，热处理时易产生变形。

（3）工艺措施。水冷壁管屏采用整体进炉热处理的方式。管屏装炉前，先在管屏热处理支架上摆放平稳，确保管屏两端悬空长度小于500 mm。管屏叠放及装炉时，管屏之间用槽钢支垫，槽钢和管屏热处理支架的支点要与支座在同一截面上。支垫高度大于500 mm，支座间距小于1.5 m，使用钢板支垫保证管屏热处理支架与各支座接触。控制热处理炉装炉量，管屏叠放高度不超过2 m，以确保管屏不变形。热处理保温结束后，管屏应冷却到100 ℃以下，方可吊离热处理炉台车，吊离时吊运管屏热处理支架。

2.1.3 水冷壁延伸侧包墙及底包墙结构、制造难点及解决措施

水冷壁延伸侧包墙及底包墙示意图如图1所示。

（1）结构特点。水冷壁延伸侧包墙为直管片厂内与水平烟道入口集箱对接的结构。管子规格为？准44.5 mm×8 mm，材质为12Cr1MoVG;扁钢规格为6 mm×70.5 mm、6 mm×13 mm，材质为12Cr1MoV。

（2）制造难点。水冷壁延伸侧包墙为直管片与集箱对接结构。集箱管接头为双排结构，直管片与集箱焊后外形尺寸较大，采用整体热处理方式很难保证其不发生变形。直管片与集箱对接后的摆放、起吊、转运等都为制造过程增加了难度。

（3）工艺措施。合理制定水冷壁延伸侧包墙及底包墙工艺流程（图2），直管片与集箱制成后分别整体进行热处理再对接，对接焊口进行局部热处理，局部热处理时对直管片部分每隔3 m用槽钢或木方支垫，保证管屏摆放平稳，以免发生变形。

管屏與集箱组装后，由于其结构的特殊性，摆放时集箱无管接头的一面朝下，直管片每隔3～4 m用方木支垫，保证管屏摆放平整、安稳，集箱向上管接头侧不得叠放任何工件及物品，防止管接头变形。

管屏组件吊运时应使用专用吊梁，集箱无管接头的一面朝下，起吊前估计管屏组件的重心，采用低位试吊方法逐步找准管屏组件的重心，管屏组件的重心应接近吊梁重心，以免吊运过程中管屏倾斜而引起脱钩，造成安全事故。吊运结束后，管屏摆放平稳后才能摘除吊钩。

管屏组件侧吊和翻身前应估计管屏组件的重心，采用低位试吊方法逐步找准管屏组件的重心，侧吊和翻身的吊点位于管屏组件重心两侧且至重心距离基本相等。侧吊或翻身时必须采用翻身起吊装置和吊梁，或采用专业厂家的可翻身吊钩，或采用S型吊钩加吊索固定管屏。采用S型吊钩加吊索搂紧管屏起吊和翻身时，吊索与管屏边鳍间用专用绳套隔开，以免边鳍变形或磕断吊索。管屏组件翻身后应摆放在有一定高度的装焊架上，使集箱管接头不得与地面相碰。

2.1.4 下部螺旋管圈结构、工艺要点

（1）结构特点。

水冷壁中部为螺旋管圈，侧墙带螺旋弯头。前后墙中部水冷壁管屏中，布置有燃烬风喷口和燃烧器喷口管屏，前后墙共有20只燃烬风喷口管屏、30只燃烧器喷口管屏。管子规格为？准38 mm×7.3 mm，材质为15CrMoG;扁钢规格为6 mm×15 mm，材质为15CrMo。

（2）工艺要点。

侧中螺旋弯头采用卧式成排弯弯制;斜角管屏采用联屏下料的工艺方法;前中、后中水冷壁存在喷口的管屏采用预留孔、补贴等工艺方法，以提高材料利用率;为防止起吊变形，对于预留孔的管屏边部采用槽钢固定;“花篮”式喷口管屏，采用通用装配胎具进行整体组装。

2.2 蛇形管受热面主要部件特点、难点及控制措施

2.2.1 总体结构特点

蛇形管高温受热面采用垂直悬吊结构，低温段管屏为水平布置垂直悬吊结构，其中高温段蛇形管管屏需要在制造厂内装焊小集箱。

2.2.2 屏式过热器、末级过热器、后屏再热器、末级再热器结构及制造难点

（1）主要结构。

屏式过热器、末级过热器、后屏再热器、末级再热器结构，均为蛇形管+小集箱结构，蛇形管管子材质为SA-213TP347HFG内喷丸、SA-213S30432内喷丸、SA-213TP310HCbN。

（2）制造难点。

管屏制造工艺与常规产品类似，难点在于管屏完工后与小集箱的装焊，管屏与小集箱对接时管子中心线横向间距为108 mm，纵向间距为115 mm，施焊困难，因此建立合理的装配顺序，确定合适的尺寸结构，对产品制造难度有着重要影响。

（3）工艺措施。

为避免对接焊口的热处理，在集箱管接头端部增加一段不锈钢过渡管，该过渡管与集箱进行整体热处理后再与管屏对接。

管屏全部为不锈钢材质，附件焊接后可不进行热处理，因此，为方便装焊小集箱，在装焊小集箱之前，管屏靠近小集箱端的活动夹块先不进行焊接，可进一步增大管子的活动范围，待管屏与小集箱装焊完毕，再焊接活动夹块。在管屏与小集箱对接时，可将影响焊接的管子先垫起再实施焊接，依次类推，直至焊接完成。在焊接过程中应严格注意避免产生折口。

2.2.3 水平低温再热器结构及制造难点

水平低温再热器管屏由SA-213T91及12Cr1MoVG两种材质组成，两种材质均存在小R挤压结构。制造工艺与常规产品类似，不做详细介绍。

2.3 集箱

2.3.1 结构特点

该锅炉折焰角入口集箱、省煤器入口集箱及水冷壁中间集箱为长管接头结构，在制造厂内生产难度较高。

2.3.2 长管接头集箱结构、制造难点及解决措施

（1）结构特点。

折焰角入口集箱：筒身材质为15CrMoG，规格为？准273 mm×65 mm，长度10 863 mm，一端敞口;管接头材质为12Cr1MoVG，规格为？准44.5 mm×8 mm，共193根，长度为2～2.8 m。

省煤器入口集箱：筒身材质为WB36，规格为？准508 mm×85 mm，长度13 224 mm，两端敞口;管接头材质为SA-210C，规格为？准44.5 mm×7 mm，共368根，长度为1.3～1.8 m。

水冷壁中间集箱：筒身材质为15CrMoG，规格为？准219 mm×60 mm，长度11 185 mm，一端敞口;管接头材质为12Cr1MoVG，规格为？准31.8 mm×6.2 mm，共194根，长度为628 mm、1 057 mm;管接头材质为15CrMoG，规格为？准38 mm×8 mm，共64根，长度为321 mm。

（2）制造难点。

集箱管接头超长、结构复杂，热处理时变形较大，热处理后管接头倒角困难;集箱结构复杂，外形尺寸大，起吊转运难度大。

（3）工艺措施。

集箱热处理前，在管排直段区域装焊防变形槽钢，并将不同区域的多孔板利用槽钢连接在一起，增加管排整体刚性，防止热处理时发生变形，同时避免管排倒角时管接头的晃动，固定槽钢在集箱整体热处理及管接头倒角后去除。

集箱起吊时，采用钢丝绳缠绕筒身的方式，由1台吊车或2台吊车配合起吊，吊点位置距管端距离为集箱总长1/5左右。当采用1台吊车时，保证钢丝绳的最大打开角度不大于120°;当采用2台吊车配合起吊时，保证钢丝绳竖直。起吊提升前做试吊，直到集箱获得平衡为止，防止提升时集箱发生滑动或滚动。

2.3.3 屏过小集箱

（1）结构特点。

屏过小集箱筒身材质为12Cr1MoVG，规格为？准219 mm×50 mm，长度为1 446 mm;管接头材质为12Cr1MoVG+SA-

213TP310CHCbN，规格为？准44.5 mm×8.5 mm，共25根。

（2）制造难点。

管接头与筒身焊接采用全焊透坡口型式，长管接头在装配定位时难度较大;集箱部分管接头接管屏端内镗尺寸较大，热处理后倒角困难。

（3）工艺措施。