降低过热器节流孔异物堵塞次数

降低过热器节流孔异物堵塞次数

刘川

(国家电投江西电力工程有限公司景德镇分公司江西景德镇333000)

摘要:某电厂自投产以来发生多次过热器节流孔异物堵塞事件，严重影响某电厂安全、经济运行；减少过热器节流孔堵塞次数，提高锅炉运行安全、经济性；通过提出系列的改进措施，来降低过热器节流孔异物堵塞次数。

关键词:过热器；节流孔异物；提高设备稳定；改进措施

1、项目背景

1.1、设备概况

某电厂装设二台由哈尔滨锅炉厂有限公司设计和制造的660MW超超临界参数燃煤汽轮发电机组，某电厂锅炉为HG2035/26.15-YM3型锅炉是超超临界参数变压运行直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。锅炉型号：HG2035/26.15－YM3型，锅炉最大连续蒸发量：2035t/h，锅炉保证效率(BRL)：≮93.5%，锅炉燃煤量（B-MCR）：设计煤种308.84t/h；燃烧器型式、布置方式：墙式布置、直流摆动PM燃烧器。

HG2035/26.15-YM3型锅炉过热器受热面过热器系统采用四级布置，以降低每级过热器的焓增，沿蒸汽流程依次为水平与立式低温过热器、分隔屏过热器、后屏过热器和末级过热器。

1.2、过热器运行状况：

某电厂自投产以来已发生多次过热器管壁严重超温事件，并在调停后于超温管节流短管中取出异物。尤其是2016年12月03日发生的后屏过热器#18-10管超温事件，节流孔严重堵塞直接导致爆管停机，这是该厂发生过热器节流孔异物堵以来危害最严重的一次。据统计，该厂平均每年过热器节流孔堵塞一次。由此可见，过热器节流孔异物堵塞已成为安全、稳定运行的一大隐患，亟待消除。

历年节流孔异物堵塞次数统计图

2、成因分析

2.1、过热器节流孔设计不合理

2.1.1各级过热器设计情况

某电厂锅炉的过热系统分隔屏、后屏、末级过热器入口管设计有节流短管，分别布置于顶棚大包分隔屏、后屏、末级过热器入口集箱引出管处。分隔屏共8大屏，每大屏分为4小屏，每大屏第一小屏19根管（含1根冷却夹管），其余每小屏共19根管，分隔屏每小屏#2-#19入口管分别设计有φ11.2mm、φ12.1mm、φ12.7mm、φ15.9mm、φ17.3mm、φ17.6mm五种规格的节流孔管。后屏过热器共35屏，每屏共19根管，每屏#4-#18入口管分别设计有φ8.8mm、φ9.1mm、φ9.7mm、φ10.6mm、φ13.7mm五种规格的节流短管。末级过热器共56屏，每屏共15根管，每屏#3-#15入口管分别设计有φ10mm、φ10.3mm、φ11.1mm、φ11.5mm、φ13.1mm五种规格的节流孔管。

2.1.2、典型案例分析

2016年12月3日，后屏过热器#18-10发生节流孔管异物堵塞超温爆管事件，停机后于#18-10管入口节流孔管内取出异物，具体如下图：

后屏#18-10管节流孔异物后屏#18-10管节流孔异物尺寸

后屏过热器入口集箱为两端进汽，这使得异物在集箱中部区域两侧进汽推力相互抵消，在自身重力作用下沉积于集箱底部，末级过热器亦如此。后屏共35屏，节流管堵塞管恰在#18屏，处于后屏入口集箱中间部分管屏。后屏过热器每屏有19根管，其分布于集箱底部的引出管有#8-#13管，且均有节流短管，此次堵塞管恰为#19管，由集箱底部引出。考虑此次爆管可能为偶然事件，查阅两台机组投产以来异物堵塞情况，汇集如下表：

由上表可知异物堵塞屏均为后屏过热器、末级过热器中间管屏。后屏过热器堵塞管为#9、#10管，末级过热器堵塞管为#6、#7、#8、#9，对应于后屏、末级过热器图纸上如下：

后屏过热器入口集箱图末级过热器入口集箱图

2.2.3、结论

由上图可知，后屏过热器集箱底部对应管为#8-#13号管，与后屏堵塞管#9、#10号管对应。而末级过热器入口集箱进汽方式与后屏一样，故末级过热器也发生多次节流孔异物堵塞。末级过热器共56屏，堵塞管屏为#27、#28、#30屏，正好处于入口集箱中间段，而末过堵塞管#6、#7、#8、#9管也正好对应于入口集箱底部。分隔屏入口集箱则为中间进汽，且节流孔孔径亦大于后屏过热器，故而未发生过节流孔异物堵塞超温事件。由此可知，后屏、末级过热器入口集箱中部管屏易发生异物堵塞。因过热系统受热面基本为顺流布置，分隔屏过热器为半辐射半对流式换热，后屏、末级过热器为对流换热。对于对流换热，由牛顿冷却定律可知，过热器管屏管换热量自#1-#19管依次递减，为控制各管屏壁温偏差和各管屏出口汽温偏差，分隔屏、后屏、末级过热器入口管设计有不同尺寸节流短管，且节流短管管径自顺流方向依次减小。但分隔屏、后屏、末级过热器每屏最后一根管节流孔孔径均大于其余所有节流孔径。故而我们可以得知，节流孔孔径沿管数依次降低并非绝对。充分说明锅炉厂设计节流孔时未充分考虑到异物进入集箱后易沉积于中部，导致过热器入口集箱中部管屏节流管堵塞的问题。节流孔孔径设计不合理。

2.2、过热器壁温测点不全

为确认过热系统壁温测点是否齐全，通过现场调取DCS壁温监视画，可知，后屏过热器中间屏#17-#19屏各管及末级过热器#27-#30屏等各管管壁温测点不全，且该管屏为节流孔易异物堵塞管屏，运行人员无法监视到壁温变化，当节流孔堵塞严重时，因监控不能及时发现异常点，导致节流孔异物堵塞管屏长期超温或短期严重超温爆管。

3、改造方案

3.1、过热器节流孔改造

3.1.1、为了进一步验证改造是否可以实现，请上海发电设备成套设计研究院专家及哈锅专家对我厂节流孔异物堵塞情况进行分析和讨论，最终一致认为节流孔异物堵塞问题是可解决的。

3.1.2、后屏、末级过热器设计原节流管位置为顶棚管中心线以上175mm位置，管段长度225mm。取消后屏过热器中间管屏#17-#19屏的#8、#9、#10、#11、#12、#13管节流孔，取消末级过热器中间管屏#27-#30屏的#7、#8、#9、#10管节流孔。

3.1.3、改造步骤

3.1.3.1、待更换直管进行光谱分析，确定材质规格与原直管相符；

3.1.3.2、首先将后屏过热器中间第17-19管屏的第8、9、10、11、12、13根管及末级过热器中间第27-30管屏的第8、9、10、11、12、13根管共计34根原节流短管编号后使用切割机切除，放至在铺好橡胶垫的固定检修区域；

3.1.3.3、使用可溶纸封堵管口并对管道切口打破口，并将与后屏、末过受热面管（Φ51x14.5）相同的短管拿至现场配管对坡口进行修整；

3.1.3.4、将管道对接进行焊接，焊前对母材进行预热，并使用全氩弧焊；

3.1.3.5、焊接完成后对焊口进行射线检测，合格后热处理，并对焊缝硬度检测；

3.1.3.6、热处理及硬度检测正常后再次进行射线检测合格后恢复炉内顶棚密封。

3.2、增加后屏过热器、末级过热器中间管屏壁温测点

利用节流孔管取消时停机机会，增加了后屏过热器及末级过热器中间管屏温度测点，后屏过热器节流孔取消管#17至#19屏的#8-#13管已全部增加壁温测点。末级过热器节流孔取消管#27-#30屏的#7-#10管均已全部增加壁温测点。节流孔取消管壁温测点100%覆盖。

4、改造后性能测评

4.1、改造实施完成后，2017年下半年未发生一起过热器节流孔堵塞事件，同时，改造后的后屏过热器、末级过热器出口汽温未明显改变，取消的节流孔管周围管壁温亦无明显升高，统计了2017年5-12月满负荷及50%负荷情况下后屏过热器出口、末级过热器出口汽温主汽温，结果如下：

4.2、通过本改造的开展，后屏过热器、末级过热器出口汽温改变不大，取消节流孔管的管壁温度较未取消管下降约30℃，但周围管段壁温并未因为中间管屏影响微乎其微。实施完成后，#2炉自2017年5月份改造实施完成至12月底，未发生过过热器节流孔堵塞问题，由此可见改造实施效果显著。

5、结束语

本改造的实施紧紧围绕安全、质量管理要求展开的，结合现场实际，切实降低锅炉运行风险，增强了机组安全性，对全国同类机组相应问题的解决提供了方向，具有很高的参考及推广价值。通过本次改造活动，在基层员工中融入了注重实效、持续改善的精益思想，是对精益管理和揭榜攻关有机结合的一次深刻探索。同时深刻体会到运用方法开展攻关，能够充分发挥员工的智慧，可以提高大家的工作积极性，打开创造性思路，增强了解决问题的能力。

参考文献:

[1]参考文献内容:张晋宾≤火力发电厂本体检测与控制技术规程≥(DL/T1211-2013)中国电力出版社

[2]参考文献内容:尹立新≤锅炉设备检修≥中国电力出版社

[3]参考文献内容:电力行业职业技能鉴定指导中心≤锅炉辅机检修≥第二版中国电力出版社

作者简介:

姓名刘川(1978-6-5),性别:男,籍贯:江西景德镇,学历:大学本科,职称:助理工程师,研究方向:锅炉本体、辅机

工作单位:国家电投江西电力工程有限公司景德镇分公司,