300_MW循环流化床锅炉...板水冷壁异常原因分析及治理_罗宁.pdf

第1期300 MW循环流化床锅炉布风板水冷壁异常原因分析及治理罗宁（国能神福（龙岩）发电有限公司，福建 龙岩364001）摘要：某电厂DG1024/17.4-18型循环流化床锅炉在停炉检修期间，水冷布风板上部敷设的耐磨可塑料存在松脱的情况。对耐磨可塑料松脱区域的布风板水冷壁管进行检查、测厚和无损检测，发现布风板水冷壁管存在磨损减薄和疲劳裂纹。通过对故障原因分析，进风管安装不符合设计要求，布风板鳍片烧损开裂，耐磨可塑料松脱后布风板水冷壁实际运行工况发生变化，导致布风板水冷壁管壁磨损和外壁疲劳裂纹，并提出相应的预防措施和处理措施。关键词：循环流化床锅炉；布风板水冷壁；物料磨损；交变应力；疲劳裂纹中图分类号：TK229.6+6文献标识码：B文章编号：2096-7691（2023）01-045-03作者简介：罗宁（1989），男，工程师，现任职于国能神福（龙岩）发电有限公司，主要从事锅炉检修维护、燃料机务检修维护管理工作。Tel：18850890389，E-mail：引用格式：罗宁.300 MW循环流化床锅炉布风板水冷壁异常原因分析及治理 J.能源科技，2023，21（1）：45-47.0引言某电厂6号锅炉为东方锅炉厂生产的DG1024/17.4-18型亚临界、单汽包、自然循环、循环流化床锅炉，炉膛为38 900 mm28 275 mm8 439 mm（高宽深）的燃烧室，由前墙、后墙、两侧墙构成。在炉膛的底部，前墙管拉稀形成风室底部及流化床布风板。水冷布风板将水冷风室和燃烧室相连，水冷布风板由材质为SA-210C的82.55 mm12.7 mm内螺纹管与材质为20G 10 mm30 mm扁钢焊接拼制而成，布风板水冷壁管靠炉前部位设计安装有65 mm6.7mm82.55 mm12.7 mm的过渡段，过渡段材质为SA-210C。扁钢上设计安装有2 334 个钟罩式风帽，其作用是均匀流化床料，钟罩式风帽的进风管与扁钢上下部角焊缝设计要求满焊。水冷布风板上部敷设有厚度为75 mm的耐磨可塑料，扁钢上部间隔100 mm焊接材质为1Cr18Ni9Ti的耐热不锈钢销钉，用于增加耐磨可塑料的强度，如图1所示。炉膛下部前墙处分别设置8 个给煤口。循环流化床锅炉燃烧主要在水冷壁下部，在该区域床料密集且运动激烈，燃烧所需的全部风和燃料都由该部分输送到燃烧室内。布风板上表面及喷嘴末端之间未流化的床料层形成了一个绝热层，使布风板在较低温度情况下运行。57 mm6.5 mm过渡管段小头（a）布风板水冷壁及风帽前视图（b）布风板水冷壁及风帽左视图水冷风室上部水冷风室上部耐磨浇注料耐热销钉75 mm风眼炉膛下部进风管钟罩式风帽炉膛下部风眼钟罩式风帽进风管炉前墙耐磨浇注料内螺纹扁钢10 mm30 mm耐热销钉57 mm6.5 mm过渡管段小头扁钢10 mm30 mm82.55 mm12.7 mm过渡管段大头82.55 mm12.7 mm过渡管段大头100 m图1布风板水冷壁及风帽安装1布风板水冷壁管异常情况2020年，6 号机组调停消缺过程中对水冷布风板耐磨可塑料完整性进行检查，发现前墙3 号落煤口位置下方耐磨可塑料存在松脱且布风板水冷壁管（含过渡段）处于露管状态。对裸露的布风板水冷壁管进行宏观检查，发现其管壁存在受物料冲刷磨损减薄和存在疲劳裂纹的情况。对水冷布风板耐磨可塑料进行全面排查，共计发现56 处不同程度的耐磨可塑料松脱及开裂的情况，布风板水冷壁管处于露管状态的共计32 根，其中宏观检查管壁存在物料磨损减薄和疲劳裂纹状态的共计8 根（含3 号落煤口位置下方2 根），上述8 根存在异常状态的布风板水冷壁管均处于前墙落煤口下部位置，如图2所示。第21卷 第1期Vol.21No.12023年2月Feb.2023第1期3 号落煤口下方布风板水冷壁管（过渡段）5 号落煤口下方布风板水冷壁管图2布风板水冷壁管磨损减薄、外壁疲劳裂纹对周边的扁钢以及钟罩式风帽进风管进行宏观检查，发现扁钢存在烧损碳化开裂的情况，进风管与扁钢角焊缝未按设计要求满焊，且漏焊部位对应的进风管存在物料冲刷磨损的情况，如图3所示。扁钢烧损碳化开裂扁钢与进风管角焊缝漏焊、进风管磨损图3扁钢开裂、进风管与扁钢角焊缝漏焊、进风管磨损对布风板水冷壁磨损情况进行检查，测厚数据最低值为3.45 mm。该点设计壁厚值为8 mm，磨损量为85.78%，已超过换管下限值5.6 mm，最低点位置处于布风板水冷壁过渡段区域。对存在露管情况的布风板水冷壁采取打磨至宏观检测无表面疲劳裂纹后进行渗透及磁粉检测发现，靠近炉前墙区域处于落煤口下方的布风板水冷壁存在不同程度的疲劳裂纹，其中布风板水冷壁过渡段焊缝熔合线处裂纹最为明显，如图4所示。其余区域表面检测均未发现存在表面及近表面缺陷。对靠近炉前侧给煤口下方区域的布风板水冷壁外表面疲劳裂纹进行打磨及检测，直至磁粉检测无表面及近表面缺陷为止，其中打磨最厚部位为2.5 mm。布风板水冷壁过渡段外表面疲劳裂纹布风板水冷壁过渡段焊缝熔合线处裂纹图4布风板水冷壁外表面打磨至宏观检查无异常后渗透、磁粉检测存在裂纹对靠炉前部位处于落煤管下方区域耐磨可塑料完好部位的布风板水冷壁采取拆除耐磨可塑料后对管外壁进行打磨后实施渗透检测，未发现表面开口缺陷，如图5所示。底水55 号底水56 号图5耐磨可塑料完好区域的布风板水冷壁渗透检测情况2缺陷产生原因分析2.1耐磨可塑料松脱原因分析拆除布风板上部完好的耐磨可塑料对其内部抓钉密度进行检查，发现抓钉分布间隔为250 mm，低于设计所要求间隔100 mm、焊接材质为1Cr18Ni9Ti耐热不锈钢销钉的密度要求。由于耐磨可塑料、扁钢、布风板水冷壁的膨胀系数之间存在差异，随着机组的运行，耐磨可塑料将出现开裂的情况，而且用于增加耐磨可塑料强度的抓钉密度小于设计值以及布风板区域床料流化程度最为剧烈的工况特点，在未能及时对开裂的耐磨可塑料进行修补的情况下，布风板上所敷设的耐磨可塑料在机组长期运行过后其开裂部位将发生松脱的情况1。2.2磨损原因分析通过对存在磨损的布风板水冷壁周边区域进行检查，发现其磨损情况较为严重的一侧扁钢均存在不同程度的烧损碳化及开裂的情况。其中，磨损情况最为严重的布风板水冷壁相邻的进风管与扁钢的角焊缝处未按设计要求实施满焊，且进风管也存在磨损的痕迹。使用显像剂对存在磨损情况的布风板水冷壁、扁钢以及进风管外表面进行喷涂，并且利用颗粒较细的床料将上述部位进行掩埋后，打开引风机出口挡板，使炉膛区域产生负压后一段时间。检查发现，扁钢烧损开裂部位、进风管与扁钢角焊缝处以及布风板水冷壁磨损部位的显像剂均已褪色。因此，布风板水冷壁磨损产生的原因有：机组长期运行过后，其上部的耐磨可塑料出现松脱开裂的情况。该部位直接暴露于炉膛底部的密相区，根据机组运行期间的床温测点检测情况，该部位平均床温为910。因此，布风板水冷壁之间的扁钢出现烧损碳化甚至开裂的情况2。此时，水冷风室内的一次风直接从开裂部位进入炉膛并携带床料对相邻的水冷布风管壁造成磨损；进风管与扁钢角焊缝处未按设计要求实施满焊，当其上部的耐磨可塑料松脱开裂后，水冷风室的一次风从未满焊部位进入炉膛的风阻减小，因此从该部位直接进入炉膛的一次风量增大，加速了携带床料对进风管及相邻的布风板水冷壁造成的磨损。2.3疲劳裂纹产生原因分析循环流化床布风板水冷壁上的耐磨可塑料主要的作用为隔热。完好的耐磨可塑料能够在一定程度上降低布风板水冷壁壁温，防止其在水循环较弱时和机罗 宁：300 MW循环流化床锅炉布风板水冷壁异常原因分析及治理46第1期组长期运行过程中出现管壁超温。当布风板水冷壁上部的耐磨可塑料存在松脱情况后，床料将直接在布风板水冷壁管上燃烧，使得布风板水冷壁处在高于设计值的温度场范围内3。机组启动前，电厂利用炉前给煤口向炉膛内部输送启动床料。根据上床料期间的床料分布状态分析判断，燃料从炉前给煤口进入炉膛后，能够直接落在炉前往炉后数第一个和第二个风帽之间，也就是布风板水冷壁过渡段区域，如图6所示。前墙给煤口前墙炉膛耐磨浇注料燃煤炉膛风帽扁钢布风板水冷壁布风板水冷壁过渡段图6靠炉前落煤管情况3治理及防范措施针对以上所描述的布风板水冷壁磨损减薄和疲劳裂纹产生的问题及原因分析，具体的治理措施包括以下几点：（1）对存在疲劳裂纹的布风板水冷壁采取换管处理。（2）对烧损碳化的扁钢进行更换。（3）对进风管与扁钢角焊缝按照设计要求实施满焊。（4）每次停炉检修期间，对炉膛床料进行彻底清理，对耐磨可塑料完整情况进行全面检查，及时修补存在开裂、松脱的耐磨可塑料。尤其是落煤管下部对应区域的耐磨可塑料，应重点检查和处理。实施浇注料修补前，在扁钢上部间隔100 mm焊接材质为1Cr18Ni9Ti的耐热不锈钢销钉，以增加耐磨可塑料强度。上述4项措施实施后，在停炉检修过程中，针对落煤管下部对应区域的布风板水冷壁外表面进行检测，均未发现存在局部磨损和疲劳裂纹的情况。4结语通过300 MW循环流化床锅炉布风板水冷壁上超标缺陷的状态和分布特点、存在超标缺陷的布风板水冷壁周边设备的设计和安装情况以及燃煤落料情况，综合分析了布风板水冷壁产生局部磨损和疲劳裂纹的原因，并针对缺陷发生的原因提出了治理措施，有效避免了同类型问题的发生，为机组受热面管的隐患排查和治理工作提供了一定的经验。参考文献：1龚嶷，杨振国，张宏鹤.循环流化床锅炉一次风进气管断裂失效分析 J.理化检验-物理分册，2009，45（增刊）：109-113.2李兴龙.石门电厂1号锅炉水冷壁热疲劳分析 J.热力发电，2001（4）：61-63.3白福旺.300MW循环流化床锅炉水冷壁布风板水冷壁漏泄分析J.锅炉制造，2017（5）：10-13.Cause Analysis and Treatment of Abnormal Water-cooled Wall of AirDistributor of 300 MW Circulating Fluidized Bed BoilerLUO Ning(CHN Energy Shenfu(Longyan)Power Generation Co.,Ltd.,Longyan,Fujian 364001)Abstract：During the shutdown and maintenance of DG1024/17.4-18 circulating fluidized bed boiler in apower plant,the wear-resistant plastic refractory laid on the upper part of the water-cooled air distributorwas loose.According to the inspection,thickness measurement and NDT of the water-cooled wall pipe of theair distributor in the loosening area of wear-resistant plastic refractory,it was found that the water-cooledwall pipe of the air distributor had wear thinning and fatigue cracks.According to the analysis of the failurecauses,the installation of the air inlet pipe does not meet the design requirements,the fins of the air distributor are cracked due to burning,and the actual operating conditions of the water-cooled wall of the air distributor change after the wear-resistant pla