1設(shè)備概況

河北華電石家莊熱電有限公司八期工程共安裝了4臺高溫高壓、單汽包、自然循環(huán)鍋爐,采用循環(huán)流化床燃燒方式，高溫分離物料、固態(tài)排渣、干式輸送、平衡通風(fēng)、半露天布置。鍋爐型號：DG410/9.81-9型 CFB鍋爐（21—24號鍋爐）。鍋爐主要由1個膜式水冷壁爐膛、2臺汽冷式旋風(fēng)分離器、自平衡 “J”型回料閥、冷渣器和尾部對流煙道組成。爐膛、旋風(fēng)分離器和自平衡“J”型密封回料閥構(gòu)成了高溫物料熱循環(huán)回路。尾部豎井煙道從上到下依次布置有高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。

高溫過熱器采用臥式布置，蒸汽從鍋爐外的高溫過熱器進(jìn)口聯(lián)箱的兩端引入，與煙氣呈逆向流動沖刷高溫過熱器管束后進(jìn)入高溫過熱器出口集箱。高溫過熱器受熱面由雙繞蛇形管圈組成（共5個管圈），材質(zhì)選用12Cr1MoVG/SA213-T91。最上部管 圈材質(zhì)為SA213-T91, 鍋爐外管材質(zhì)（與出口聯(lián)箱連 接的上升段及直管段部分）采用12Cr1MoVG，異形鋼焊口位于爐墻內(nèi)100 mm處。

2存在問題

22號鍋爐運行中發(fā)現(xiàn)高溫過熱器爐外管（后側(cè)）有異音且有蒸汽冒出，經(jīng)檢查為高溫過熱器爐外管泄漏。停爐后對該爐泄漏爆口和附近管子取樣 進(jìn)行金相分析及拉伸試驗，發(fā)現(xiàn)爆口處及遠(yuǎn)離爆口1 000 mm處金相組織珠光體球化嚴(yán)重，爆管及附近管子試樣抗拉強(qiáng)度均低于標(biāo)準(zhǔn)。高溫過熱器爐外管 12Cr1MoVG管段金屬組織運行老化導(dǎo)致組織性能下降。

為摸清同類型CFB鍋爐高溫過熱器爐外管老化程度，利用上半年21號、22號鍋爐檢修期間對2臺鍋爐 高溫過熱器進(jìn)行擴(kuò)大割管檢查，每臺鍋爐分別割5根 管段（爐外4根、爐內(nèi)1根）進(jìn)行檢驗及分析，檢驗結(jié)果表明：21號、22號鍋爐高溫過熱器爐外管材質(zhì)（與出口聯(lián)箱連接的上升段及直管段部分）采用12Cr1MoVG 的，普遍存在較嚴(yán)重的金屬組織老化問題，該部位管段機(jī)械性能不合格。檢測數(shù)據(jù)詳見表1。

3原因分析

21—24號鍋爐系第一代CFB鍋爐，廠家設(shè)計時高溫段過熱器爐外管材質(zhì)（與出口聯(lián)箱連接的上升 段及直管段部分）采用12Cr1MoVG，設(shè)計安全系數(shù)選擇偏低。第二代CFB鍋爐設(shè)計時高溫過熱器管束（爐外管）材質(zhì)全部選用SA213-T91。

實際鍋爐運行中過熱器管束蒸汽流速存在偏差、管道受熱不均勻，局部存在超溫、過熱。由于測點較少對超溫部位不能有效監(jiān)測不能有效監(jiān)測。溫度偏高的管束長期運行導(dǎo)致珠光體球化嚴(yán)重、機(jī)械性能下降，管材組織老化失效。

21—24號CFB鍋爐承壓部件壽命設(shè)計10萬h，目前21—22號鍋爐運行小時累計達(dá)到8.7萬h，23—24號鍋爐運行小時累計達(dá)到9.1萬h，均已接近設(shè)計壽命。

4處理措施

為確保機(jī)組供熱安全，提高鍋爐運行可靠性，利用下半年鍋爐檢修機(jī)會，將21—24號鍋爐高溫過熱器爐外管段材質(zhì)更換為SA213-T91。

a. 高溫段過熱器爐外管材質(zhì)由12Cr1MoVG 更換為SA213-T91（見圖1 、2 ）。過熱器爐外散管 共有4種規(guī)格（圖紙中序號⑤⑥⑦⑧分別為66根）， 具體要求為過熱器鋼管采用材質(zhì)：SA213-T91、12Cr1MoVG，規(guī)格均為：Φ 51 × 6 。高溫過熱器出口集箱不更換。水平直管段長，從后包墻中心線起。垂直管段高，從高溫過熱器出口聯(lián)箱管座下焊 口起+50 mm。所供散管異種鋼焊口（SA213-T91、12Cr1MoVG）位置，應(yīng)在垂直管段上并靠近聯(lián)箱管 座（斷口位置滿足《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求且避開彎管區(qū)域）。

b. 彎管的曲率半徑R應(yīng)嚴(yán)格按照圖紙尺寸制作、驗收，驗收時使用等于該管內(nèi)徑85%的鋼球或木球做通球?qū)嶒灒员ＷC管路暢通無雜質(zhì)。

c. SA213-T91管子在制造廠預(yù)埋穿墻管處密封套管（圓弧板材質(zhì)12Cr1MoVG）以減少現(xiàn)場施工，防止出現(xiàn)施工缺陷。

d. 為防止超溫時不能及時監(jiān)測，最上層部分管子廠內(nèi)預(yù)埋壁溫測點預(yù)埋塊，單臺鍋爐18個點、均布，較原設(shè)計壁溫測點增加1倍。

e. 為保證焊接質(zhì)量，SA213-T91焊口嚴(yán)格按照焊接工藝、焊口熱處理、金屬檢驗要求進(jìn)行焊接，而且水壓試驗合格。

5實施效果

利用檢修機(jī)會對高溫過熱器爐外管實施改造，改造后徹底消除管材老化嚴(yán)重存在的隱患，維持鍋爐的安全運行，提高了鍋爐機(jī)組安全可靠性。

SA213-T91管子在制造廠預(yù)埋穿墻管處密封套管（圓弧板材質(zhì)12Cr1MoVG）。其套管焊接由制造廠 完成，優(yōu)化了過熱器爐外管現(xiàn)場安裝工藝，現(xiàn)場后包墻密封與套管焊接為同種材質(zhì)（12Cr1MoVG），無需 進(jìn)行熱處理，避免過熱器穿墻管處焊接應(yīng)力，節(jié)約了安裝工期、提前5 d實施受熱面水壓試驗。

6結(jié)束語

22號鍋爐發(fā)生高溫過熱器爐外管（后側(cè)）泄漏后，利用檢修機(jī)會對同型鍋爐高溫過熱器及時割管擴(kuò)大檢查范圍，進(jìn)行金相、力學(xué)性能檢查，確定同型鍋爐高溫過熱器爐外管是否存在嚴(yán)重老化現(xiàn)象。及時編制了高溫過熱器爐外管改造可行性研究報告及優(yōu)化改造方案，消除了機(jī)組安全隱患。DG410/9.81-9型CFB鍋爐高溫過熱器爐外管改造方案及效果，對該批CFB鍋爐改造具有參考價值。