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国产超超临界垂直管圈水冷壁锅炉下水冷壁横向裂纹成因分析及综合治理

张家维  
【摘要】:随着我国火电事业的迅速发展,降低能耗和污染已经成为当务之急,发展超临界和超超临界火电机组是达到这两个目标的重要途径之一。华能营口电厂Ⅱ期2台600MW超超临界锅炉作为国内首批首台和第二台投产的机组,2007年投产至2012年,华能营口电厂Ⅱ期2台机组锅炉水冷壁累计运行约3万小时,在近期检修期间发现水冷壁局部存在横向裂纹,部分裂纹位置深度已经达到整体壁厚的1/2,裂纹出现的具体时间和原因不明,因裂纹已造成机组因漏泄频繁停机,影响机组运行安全。统计营口电厂2台机组投产至2012年10月,因水冷壁漏泄37次,平均每年因水冷壁漏泄停机7次以上。除机组投产的初期阶段出现节流孔异物阻塞、母材制造质量问题外,所占比例最大的就是横向裂纹问题。如果能够有效控制横向裂纹的产生,提高水冷壁安全性,减少漏泄次数,可以为电厂带来巨大的经济效益。水冷壁管表面横向裂纹在炉膛热负荷较高区域,裂纹在向火侧由外壁向内壁发展,裂纹宏观形貌及微观特征均表现为热疲劳开裂,裂纹处向火侧金相组织球化明显比背火侧高1级,表明该区域水冷壁向火侧有轻微超温现象。从金相分析结果来看,裂纹的产生原因是短时超温和温度交变共同作用的结果。经过现场大量试验和参数测试,发现机组运行中水冷壁出口温度大幅快速波动,并且温度波动过程中存在超温现象。针对裂纹的成因,通过计算水冷壁水动力分布,对节流孔进行改造,水冷壁温度分布明显趋于平缓,水冷壁温度沿炉墙宽度方向分布偏差明显减小。进行燃烧调整试验,改善燃烧工况,均衡炉内燃烧,使参数控制更趋于合理,减少参数大幅、快速波动。通过综合治理工作,2台机组均已安全运行近200天,未发生因水冷壁漏泄引起的停机,水冷壁安全性大幅提高。该项研究对机组安全及连续运行有重大意义,对同类型机组的安全运行提供参考。


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