世界首台600 MW级超临界W型火焰锅炉受热面膨胀拉裂治理研究

GXF360 2019-11-10

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水冷壁拉裂是电站锅炉常见的运行问题，尤其对于W型火焰锅炉这类炉型，由于炉膛宽度方向尺寸大，运行时的热膨胀量也就大于其他炉型，使得水冷壁拉裂这一问题更加突出，严重威胁着机组安全稳定运行[1-4]。

某火力发电分公司3号锅炉为世界首台燃用劣质无烟煤的600 MW级超临界压力W型火焰锅炉，该锅炉首次将低质量流量 (LMF)垂直管炉膛技术、超临界参数和W型火焰燃烧方式三项技术应用于2000 t/h容量级燃用劣质无烟煤的锅炉。从2009年投产以来，受热面管膨胀拉裂泄漏达23次之多，易发问题部位多在水冷壁集箱连接部、包墙与水冷壁连接部[5]，而问题最突出部位为前水冷壁中水集箱上部。本文对历次水冷壁拉裂问题进行分析总结，并在此基础上提出了解决措施。

一是在协办农民夜校方面，根据课题组调研结果显示，第一书记在农民夜校师资库中入选率为100%，第一书记全年在农民夜校授课1次的授课率为100%，全年在农业夜校授课5次及以上的54.7%。第一书记协办农民夜校，丰富了农民夜校课程，增强了农民夜校师资力量，满足了农民知识多元化的需求。

1 原因分析

1.1 前墙水冷壁中水联上部变形拉裂原因

该炉前水冷壁变形拉裂问题最为突出，为找出根本原因，针对一起典型爆管案例，如图1所示，从水动力特性、温度场分布特性、壁温与屏间温差进行综合分析[6-7]。

图1 典型爆管

1)水动力特性计算分析。

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该炉水冷壁中间混合集箱对称布置在锅炉左右侧墙，两个混合集箱分别引入前后墙水冷壁的一半，锅炉可以直接分为对称的左右两半，计算时只需计算一侧即可[8]，阻力特性见表1。

③做好河道清障工作。严禁恢复2013年洪水冲毁的违章围堤，按照《松花江流域防洪规划》相关安排，抓紧落实松花江流域干流河道围堤的退人退耕和围堤清除工作；结合灾后重建和江河治理，将河道内居住人员搬迁至安全区域。严格执行涉河项目审批制度，坚决杜绝侵占河道、私建滥建，确保河道行洪畅通和防洪安全。

表1 各负荷下阻力特性

流量/(t·h-1) 重位压降/MPa流动阻力/MPa 总压降/MPa 1 900 0.23(炉膛) 0.92 1.15 1 677 0.23(炉膛) 0.75 0.98 1 317 0.22 0.5 0.72 1 142 0.22 0.36 0.58

从计算结果看出：锅炉的重位压降没有多大变化，流量变化对其影响不大。上炉膛水动力特性曲线如图2所示。

图2 上水冷壁压降特性

流量为1 400～1 500 t/h时，压力约21.81 MPa，由于内部介质经过了汽水两相区比容的变化，压降变化表现为先快增后慢增。但特性曲线的斜率较大，一般不出现水动力不稳的工况，因此排除了水动力不稳因素导致爆管的可能性。

2)炉内温度场分布影响分析。

进行了100%、70%、50%负荷工况下，温度场分布模拟分析[9]。炉内各竖直截面上温度整体上呈W型分布，温度分布沿炉膛深度方向基本对称，但在75%负荷工况时，因为前后拱上投运的燃烧器不对称，有部分拱下炉膛高温区向前墙方向偏移，火焰冲刷前墙上部区域。高负荷时下炉膛的火焰充满度不足，温度较低，但上炉膛温度却达到最高，火焰较集中，整个炉膛火焰中心上移，易导致上炉膛水冷壁温度分布梯度增大，图3、图4分别为前墙水冷壁故障位置对应的上、下炉膛出口温度。

图3 上炉膛出口温度

图4 下炉膛出口温度

比较图3、图4可知，在故障位置对应的上炉膛和下炉膛出口管处的温度变化较快，温差较大。同时爆漏管子没有胀粗，排除了管壁超温原因引起，爆漏管子的连接部分撕裂和管材弯曲应该是温差应力引起的，而且从温度场叠加来看这个部分为温差变化最大的地方。因此判断温差过大是本次爆漏故障的直接原因。

3)屏间温度与鳍片端温分析。

通过屏间温差图算法与屏间温差应力两种方法进行计算，得出该炉保守许用温差分别为90℃和99℃，厂家推荐值为84℃。然而由于W型火焰锅炉燃烧器布置特性原因，在启停或负荷调节过程中，投运燃烧器不对称、各燃烧器烧煤热值差异及投退燃烧器产生的温度场变化等因素，都易使屏间温差产生极大变化。该炉上水冷壁是温度分布梯度较大区域，屏间温差经常超出推荐值，是导致该区域易爆管的另一因素。

第22天患者出院，停用依诺肝素钠，临床药师建议予以阿司匹林100mg po qd与氯吡咯雷75 mg po qd双抗凝治疗，临床采纳。

该锅炉水冷壁鳍厚8 mm，试验得出鳍片最优宽度为7 mm，水冷壁管最佳节距为49 mm。该炉水冷壁管设计节距为55 mm，设计的鳍片宽度稍大于最优宽度，但实际因加工与安装原因，该炉上水冷壁前墙经常发生爆管部位鳍片宽度超出设计值较多，水冷壁管节距达80～90 mm，鳍片端温与壁温相差达50℃，因此鳍片经常出现裂纹、烧损缺陷，是导致前墙上水冷壁频繁拉裂泄漏的主要原因。

1.2 其余部位拉裂泄漏原因

1)该炉包墙下集箱和水冷壁管集箱均为分段集箱设计，各分段集箱之间采用抱箍环连接，设计不合理。抱箍环设计的本意为引导两集箱往轴向膨胀，限制其他方向的位移。但抱箍环与集箱仅为角焊缝连接，各集箱间又不可避免存在温差，而且在炉内侧未设计保温浇注层，集箱内、外侧温差大，极易因膨胀不一致使抱箍环拉裂、集箱错位，导致两分段集箱间的管座裂纹泄漏。

2)裂纹泄漏部位常为距离上集箱1m部位，该部位为炉顶大包的底板部位，延炉宽方向预埋了垂直于管屏的扁钢，扁钢连成整体并与大包底板焊接连接成一体，阻碍水冷壁管自由膨胀，导致水冷壁管内壁产生纵向裂纹泄漏。

本文采用分解医保费用的方式进行医保控费管理，其关键点在于分辨出合理和不合理的患者均次费用的增加，并对医保费用增长不合理的原因进行分析。在设立医保费用控制评价体系时，不能简单地以医保费用的增加或减少作为对责任科室进行目标管理奖惩的唯一标准。

3)炉膛四角与风箱连接部、侧包墙与水冷壁连接部、中隔墙与侧包墙连接部频繁出现拉裂泄漏的主要原因是，采用的刚性焊接密封设计不合理。

综合上述分析该炉多处受热面频繁拉裂泄漏的主要原因是：结构上存在较多设计缺陷，锅炉温度场分布不均。部分区域屏间温差超限也是诱发因素之一。

2 治理措施

1)对水冷壁及包墙过热器分段集箱之间设计的固定抱箍环装置进行了改进，改为导向环，使集箱能够按设定方向自由膨胀。

2)改变部分区域膜式密封管壁结构，在该部位开设膨胀缝，增加柔性密封。开设膨胀缝后的管子有较大的弹性变形空间，可确保在各分段集箱之间，以及集箱与管壁存在较大热偏差时，相对膨胀可以有效吸收。

3)适当割开水平烟道侧包墙过热器与水冷壁、水平烟道侧包墙过热器与后竖井过热器连接处的密封鳍片，改交界部位的刚性连接为柔性连接。

4)将炉顶大包前墙部位水冷壁整体式的预埋扁钢结构，改为分段式的预埋扁钢，可确保前墙上部水冷壁在沿宽度方向存在较大热偏差时，膨胀不受阻；将包墙管过器集箱在靠炉内侧进行隔热处理，减少集箱内、外温差。

通过对盐胁迫下水稻基因芯片数据分析以研究水稻在转录水平上的调控机制。研究发现水稻在盐胁迫时，可通过诱导和抑制转录因子的表达来提高自身抗盐能力。但同时，也发现水稻耐盐机制调控是个复杂的过程，并不是由单个转录因子引起的，而是由一系列复杂的转录调控共同调节的。因此，本研究可为筛选耐盐水稻品种提供信息支持。

5)针对水冷壁前墙部位鳍片过宽问题，通过厚壁管改造，与管屏间距整改，增加管子强度，解决鳍片烧损开裂问题；针对锅炉后包墙过热器上部集箱，左右两侧的第1、2根管座经常拉裂泄漏问题，采取增加管子厚壁、增设膨胀弯措施；针对W型锅炉炉膛宽度尺寸大的特点，提出水冷壁温测点的优化布置措施，各屏水冷壁壁温测点与燃烧器对应布置，独立设置水冷壁超温报警，方便运行人员监盘，防止水冷壁超温及屏间温差超限。