660MW机组锅炉受热面提升壁温余量改造研究与应用

660MW机组锅炉受热面提升壁温余量改造研究与应用

于凌浩王东华裴江刘宝满李宗耀李云飞

（神华河北国华定州发电有限责任公司河北定州073000）

摘要：锅炉受热面壁温余量低而产生氧化皮脱落堆积的情况屡见不鲜，本文对660MW超临界机组锅炉受热面提升壁温余量改造技术进行研究，对受热面改造方案、同屏流量偏差和热偏差、最高出口汽温和壁温、管材的强度许用壁温和计算壁温等进行了分析并成功实施了锅炉受热面壁温余量升级改造。

关键词：受热面；管材升级；许用壁温；计算壁温

1情况简介

诸多超/超超临界火电发电机组锅炉末级受热面普遍采用铁素体钢和奥氏体钢材料，在锅炉启停过程中，因金属温度与氧化皮膨胀系数不同，金属温度快速变化使得氧化皮与金属表层分离脱落。为了保证锅炉受热面长周期安全、平稳运行，河北国华定州电厂对660MW机组锅炉末级受热面进行升级改造研究与应用，为国内600兆瓦级别主流机组锅炉末级受热面材质升级改造提供了成功的借鉴经验。

2存在的问题

河北国华定州电厂3号机组于2009年9月投入商业运行。在2010年10月3号机组A修期间，对锅炉末级过热器、末级再热器外三圈管用磁激法和割管检查发现，末级过热器外三圈管下弯处均有氧化皮堆积。锅炉末级过热器的最外3圈不锈钢管炉前、后弯均发现有氧化皮明显堆积，检查结果与实测相符，氧化皮问题已成为制约机组长周期安全运行的重要因素。

3改造方案研究

国华定州电厂针对3号机组锅炉末级受热面管材升级改造，对末级受热面改造方案，同屏流量偏差和同屏热偏差，最高出口汽温和壁温，管材的强度许用壁温和计算壁温等相关技术问题进行分析。

3.1末级过热器改造方案

3.1.1改造原则：末级过热器壁温标准不超过585℃为原则。计算壁温高于595℃的部位不采用SA213-T91，并考虑10℃的余量，所以使采用SA213-T91的部位计算壁温不超过585℃。对计算壁温超过585℃的部分进行升级改造。

3.1.2改造材料：改造部分材料全部采用经过喷丸处理的SA213-TP347HFG-SB。改造部分由锅炉厂设计、制作，整屏出厂。

3.1.3改造范围：末级过热器左数1～82屏出口段（前段）进行改造。

3.2改造方案末级过热器校核计算结果与分析

3.2.1末过同屏流量偏差和同屏热偏差分析

末级过热器热段采用SA213-TP347HFG-SB一种材料，同屏流量偏差系数计算最大值为第2根管1.068；改造方案末过同屏热偏差系数计最大值为第1根管1.231，比原设计大0.1左右。如图1为依据改造方案计算出的末级过热器同屏流量偏差系数和同屏热偏差系数。

图1改造方案末过计算同屏流量偏差和热偏差

3.2.2最高出口汽温和壁温分析

改造方案下各负荷下末过外圈管出口汽温和壁温最高，其次为第2根和第3根，如图2所示。

图2改造方案不同负荷下末过最大偏差屏炉内各管出口汽温

3.3末级过热器改造方案评估分析结论

3.3.1改造后末过受热面积基本保持和原设计相同，没有大的结构改变，只是下部弯头弯曲半径放大，弯曲半径增大对减少氧化皮堵塞下部弯头的情况有所改善。

3.3.2末级过热器采用SA213-TP347HFG-SB一种材料，SA213-TP347HFG-SB材料共4种规格。同屏流量偏差系数计算最大值为第2根管1.068；改造方案末过同屏热偏差系数计算最大值为第1根管1.231。

3.3.3各负荷下末过最大偏差屏外圈管出口汽温和壁温最高，其次为第2根和第3根。

3.3.4经过末过最大偏差屏各管材的强度许用壁温与计算壁温比较分析未更换部分的第2～4、6、8～13根管在冷段和热段过度管段第5点附近出现5℃左右的超温；对于第5点附近可能超温的管段，在备件准备时考虑使用没有负偏差或6.0mm壁厚的管子，更换长度在4m左右，且不会对各管流量偏差有较大影响。而本次改造方案更换的末过最大偏差屏各管材没有出现计算壁温超过强度许用壁温的情况。

4改造方案对比

关于超/超超临界机组锅炉氧化皮脱落堆积爆管的隐患问题，由于产生氧化皮的主要原因是原设计锅炉末级受热面使用的管材不满足高温情况的使用要求，所以解决的方法只有两种方案。

方案一：机组降参数运行，就是将主蒸汽、再热蒸汽参数降10℃运行。

方案二：对末级受热面管材进行升级改造。

方案比较：方案一机组长时间降参数运行将严重影响机组经济性，而进行受热面管材升级改造后，提高了机组的运行可靠性，增强了机组运行的竞争能力。

5改造方案实施

定州电厂于机组停机检修期间，对3号机组锅炉受热面管材进行升级改造，将改造范围内需更换的管子切割，管屏整体吊除；再将升级管材的管屏整体吊装、焊接，完成3号机组锅炉末级过热器管材升级改造工作。施工情况如下图3所示。

图3受热面材质升级施工情况

6结束语

关于超/超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落堆积爆管这一共性问题，诸多火电发电机组在运行期间执行《超/超超临界机组锅炉高温受热面氧化皮防治技术措施》，但仍然存在氧化皮脱落堆积爆管的隐患。通过对660MW机组锅炉受热面提升壁温余量改造进行研究与应用，消除了氧化皮脱落堆积爆管的隐患，为国内600兆瓦级别主流机组锅炉受热面提升壁温余量改造提供了成功的借鉴经验。

参考文献：

[1]杨世铭，陶文铨.传热学（第4版）.高等教育出版社，2006.

[2]殷有泉.材料力学.北京：北京大学出版社，2006.

[3]宋琳生.电厂金属材料.北京：中国电力出版社，2006.

[4]严家騄.工程热力学（第4版）.高等教育出版社，2006.

作者简介：

于凌浩、男、（1985年－），研究生，现为河北国华定州发电有限责任公司维护部锅炉本体技术员。