135MW机组CFB锅炉高温再热器变形原因分析

宫伟基

摘 要：通过对135MW机组CFB锅炉高温再热器变形原因进行分析，认为变形与管屏结构、材料选择、运行超温等因素有关。

关键词：CFB锅炉;高温再热器;变形;分析

中图分类号：TK223.32 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）04-0177-02

1 设备概况

某电厂4号机组容量135MW，配备哈尔滨锅炉厂设计制造的HG-465/13.7-L.PM7循环流化床锅炉，2003年11月份投产。高温再热器位于燃烧室中上部，由6片屏式再热器组成，采用垂直屏式，与前水冷壁垂直布置，下部穿前墙处为屏的蒸汽入口端，有密封盒将管屏与水冷壁焊在一起。水冷壁材质20G，高温再热器材质TP347H。

高温再热器位于燃烧室中上部前墙附近，呈L型布置，采用膜式结构。下部敷设耐磨浇注料，固定在前墙水冷壁上，上端自由膨胀，蒸汽单向从下端进、上端出。高温再热器共6片，每片29根，与8片二级过热器相间布置，规格Φ57×5mm，炉内部分原材质304H，2010年改为347H，位于炉外部分的材料为12Cr1MoVG。

2 存在的问题

机组投产以后，高温再热器逐渐发生管屏变形问题，因管屏变形严重造成管屏磨损问题突出。另一方面，由于高温再热器管屏的严重变形问题，管屏间距已由设计800mm变为相互碰触，影响到锅炉炉内正常的检查、检修作业，目前使用炉内检修升降平台已经不能正常通过弯曲区域，人员无法进入屏间进行检查，导致受热面防磨防爆检查困难，管屏因变形弯曲而导致物料冲刷的磨损部位难以检查清楚，造成了高温再热器变形部位存在较大的安全隐患。

2018年3月17日，4号炉季节性检修期间，防磨防爆检查发现高温再热器左数第一屏发生严重变形，与第一屏二级过热器发生碰触。

3 相关检查情况

3.1 改造情况

投产后，因为高温再热器经常发生超温现象，管屏发生明显弯曲变形，于2010年11月检修期间进行了改造，将材质由TP304H材质更换为TP347H，入口集箱上移，炉内管排长度减少5.5米，金属膨胀节改为非金属膨胀节。改造后超溫问题基本得到缓解，但管排变形问题依然存在，分别于2014年更换了第1屏，2016年更换了第5、第6屏。

3.2 检修检查情况

查阅近几年检修检查情况，发现高温再热器管屏变形问题呈逐年加重趋势，如表1。

3.3 壁温查阅情况

高再壁温测点安装于炉外12Cr1MoV管子上，分布于每屏的外数第1、第5根和内数第1根，调阅历史曲线，发现外1和内1根壁温明显高于第5根，高再壁温有超过580℃的现象（报警温度595℃）。

3.4 支吊架检查情况

冷态下观察第1屏恒力吊架状态与热态下比较，发现指针位移量较小，根据总位移量190mm，推算热态下位移60-70mm左右，恒力吊架位移并没有吸收管排向上的全部膨胀量，因此管排不可避免的要发生弯曲。

4 原因分析

综合分析，认为以下原因导致高再管屏发生弯曲变形：

（1）根据膨胀量计算公式：ΔL=αll（t-t0）

式中：ΔL—计算管段热膨胀量，m;

αl—计算管子热膨胀系数，×10-6℃-1;

l—管子长度，m;

t—计算管段平均温度，℃;

t0—试验温度，取20℃。

考虑高温再热器炉内管受辐射热，取壁温650℃，热膨胀系数18.7×10-6℃-1，计算膨胀量为233.9mm;水冷壁壁温取350℃，热膨胀系数13.3×10-6℃-1，计算膨胀量为87.1mm。可见，在热态下，高再管屏相对水冷壁的向上膨胀量为146.8mm，但吊架位移量小于计算膨胀量，原因一方面为管屏向上膨胀时在穿顶棚等位置受到阻力，影响膨胀;另一方面高温下347H材料屈服强度很低，管子垂直方向长度较长，管子刚度不足以支撑管屏完全沿垂直方向向上膨胀。

（2）管屏呈L型布置，29根管子长度有差异，蒸汽阻力不同，导致同一屏管排中不同管子间壁温相差较大，膨胀不均。

（3）在启停机过程中，高温再热器管内蒸汽量少甚至无蒸汽流通，造成管子干烧，也是其变形的一个原因。

（4）壁温测点布置于炉外，因本炉型无大包，壁温测点如果因保温效果不佳，难以反映管子的真实壁温。靠近出口联箱处管子材质为12Cr1MoV，允许最高壁温为580℃，报警温度设置595℃不合理。2014年取样的管子运行不足4年，且不是位于壁温最高处，球化已达到3.5级，说明管子实际运行壁温较高。

5 结语

综上分析，认为该CFB锅炉高温再热器变形与管屏布置方式、材料选择及运行超温有关，需要从运行调整方面着手，重新进行热力计算，研究结构优化和材质更换的可行性。

参考文献

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[2] 李勤道，胡志宏，郝卫东等.135MW机组CFB锅炉再热器改造[J].热力发电，2013（5）：76-79.

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