GE9FB大型燃机排气扩散段膨胀节螺栓断裂快速处理分析
2021-12-20王树春李祥苓
王树春，李祥苓
（天津华电南疆热电有限公司，天津 300450）
1 前言
天津华电南疆热电公司9FB级二拖一900MW燃气蒸汽联合循环机组是国内最大单机容量燃气机组之一。三大主机分别为哈尔滨汽轮机公司自主研发的首台三压、再热、双缸LNCB320/155-13.02/0.5/565/565型汽轮机、燃机为美国GE公司进口的GE9371FB.03型重型燃机、锅炉为上海锅炉厂设计生产的9F级联合循环三压系统余热锅炉SG-329.7(47.0)(27.4)/13.31(2.98)(0.52)-Q8103型锅炉，机组在采暖季发电能力约为804.15MW，供热能力约650.6MW，效率约87.87%；非采暖季发电能力约为900MW，效率约59.01%。汽轮发电机组通过在高中压转子与低压转子之间设计SSS离合器，高中压缸与低压缸间通过SSS离合器可以实现解列或并列，机组可以便捷的在纯凝、抽凝、背压三种运行方式之间自由切换，具备极限供热能力。
2 事故概况
美国GE公司的GE9371FB.03型重型燃机额定出力315MW，燃气轮机由18级的轴流式压气机与圆周布置的18个低NOx然绕器组成的燃烧系统、3级燃气轮机透平和辅助系统组成，燃烧做功后的乏气通过燃机排气扩散段送入预热锅炉，扩散段与燃机透平通过膨胀节联结，中国大陆在役的该型燃机设计配套的扩散段膨胀节与扩散段的联结法兰螺栓存在大面积断裂现象。美国GE公司发来协查通报（见图1），建议对膨胀节与扩散段的联结法兰螺栓进行检查及更换。
图1 GE的协查通报
南疆电厂9FB级二拖一900MW燃气蒸汽联合循环机组配套的2#燃机扩散段利用冬季供热期间调停机组的时机进行快速处置。
在机组调停时机，对扩散段膨胀节联结法兰螺栓进行检查，发现全部断裂（见图2），为避免供热区域大面积停供，对燃机扩散段膨胀节联结法兰采取了局部拆除保温的应急措施，更换全部螺栓，仅用了8小时完成全部更换工作，及时恢复生产和供热。避免了机组长期停备或供热不足关乎民生的事件。
图2 膨胀节连接法兰的事故螺栓
3 燃机扩散段膨胀节螺栓应急更换措施
3.1 更换措施
燃机扩散段膨胀节结合面两侧20cm处，分别采用40cm宽钢带和手拉葫芦对膨胀节外部保温进行外力固定，以确保在割除燃机扩散段膨胀节结合面外部保温时，相邻未切割的保温不变形、不下垂，并防止割除部分保温时，造成相邻保温紧固力降低，使原有保温与膨胀节产生间隙，膨胀节结合面漏气形成烟气走廊对排气热电偶造成加热叠加效应，损坏排气热电偶（见图3）。
图3 安装钢带及手拉葫芦
燃机扩散段膨胀节结合面两侧保温加固完成后，在结合面法兰两侧15cm处圆周划线，并沿线进行保温外化妆板及保温割除，清理干净保温，检查清理螺栓，共断裂螺栓49条，全部予以更换（见图4和图5）。为避免再次发生断裂，螺栓安装方式由原来的两侧螺帽全部采用平垫片变更为单侧采用平垫片，另一侧采用弹簧垫片的安装方式进行螺栓对角紧固，并用0.05mm塞尺检查结合面严密性（见图6）。
图4 保温开孔
图5 结合面质检
图6 螺栓效果图
3.2 螺栓更换后保温加固措施
燃机扩散段膨胀节结合面连接螺栓更换完成，保温恢复分三层，按错层方式恢复，新保温与原有保温切口紧密结合，保温抹胶并与膨胀节粘紧压实，新旧保温立面结合处抹胶并压实，确保无缝隙，保温层之间的立面节后要错开5cm及以上，且每层之间要抹胶压实压紧，恢复保温并用宽度大于原切除化妆板宽度40cm的新化妆板按新恢复保温两侧各加宽20cm，并拉紧压实，并在化妆板外面增加菱形拉紧加固环形带（见图7），拉紧加固保温和化妆板定位准确后，用铆钉锚固。确保新换保温的压紧力持续长久不松弛。
图7 膨胀节保温外表面菱形加固带
3.3 采取保护热电偶过热的保护措施
燃机扩散段膨胀节保温外表面在燃机侧增加一道加固钢带，使用手拉葫芦把钢带拉紧后用铆钉固定，以防止保温松弛后下垂，膨胀节金属外表面与保温产生间隙，形成热气通道，对热电偶造成热量叠加，造成热电偶受热损坏。
燃机扩散段排气热电偶增加冷却措施，接入一路压缩空气通向排气热电偶根部，使用小流量、低流速的压缩空气对排气热电偶进行吹扫降温，压缩空气接管出口部采用圆形弯管，增加压缩空气出口阻力，并采用多孔出气对热电偶进行冷却，以避免热电偶受强力直吹（见图8）。
图8 压缩空气效果图
3.4 运行中的措施
运行中，运行人员开展红外线成像测试，监视燃机系统的热力场变化情况，随时掌握各工况下及不同负荷下的燃机热力场的变化。
4 结语
天津华电南疆热电公司GE9371FB.03型重型燃机扩散段膨胀节燃机侧连接法兰连接螺栓发生大面积断裂，漏气从而造成超温，严重威胁着机组安全，停机采取快速方案更换全部螺栓，保温恢复以菱形加固带增加保温压紧力，并增加热电偶冷却气源保护热电偶等措施，运行中采用红外成像测温加强巡视检查，不仅缩短了处置工期，更杜绝了事故的再次发生，夯实了安全生产基础。本次大型燃机排气扩散段螺丝快速跟换的工艺，进行得速度快、效果好，措施得当，后续运行措施连贯，非常值得推广。
