9F 级燃汽轮机余热锅炉过渡段（燃机排气段）非金属膨胀节超温处理

刘玉华

深圳能源集团股份有限公司东部电厂，广东深圳， 518000

摘要：余热锅炉过渡段(燃机排气段）非金属膨胀节超温是电厂的普遍现象，特别是燃机调峰机组，随着机组的启停次数增加。原锅炉厂设计的过渡段非金属膨胀节结构，经过频繁的热胀冷缩导致内护板损坏和内保温失效；随着拉伸频次增加而导致膨胀节超温严重。超温不但会增加锅炉热损失和对巡检人员带来安全隐患，还会极大降低过渡段膨胀节的使用寿命；从而影响机组的安全运行。文章重点描述了某电厂对原过渡段入口非金属膨胀节超温的分析和创新处理方法，对内保温结构优化改造进行介绍，供同类型机组参考。

关键词：过渡段、非金属膨胀节、超温、护板

引言：

某电厂三台机为三菱重工制造9F级燃气汽轮机，型号：M701F。配套的余热锅炉为杭州锅炉厂生产的型号为：NG-M701F-R：三压、一次中间再热、卧式、无补燃、自然循环，燃机余热锅炉与M701F3型燃气轮机相匹配。其中余热锅炉过渡段非金属膨胀节区域的护板最外部为成型钢板，中间为保温结构、最内侧为不锈钢（316L）内护板。保温用来隔离过渡段区域高温烟气。随着机组运行年限增加，特别是调峰机组启停次数增加，过渡段内膨胀节及护板频繁的热胀冷缩；导致原结构形式无法满足现实的工况，造成非金属膨胀节区域护板严重超温，如下表1所示。该厂从膨胀节内部结构和超温原因分析，对原过渡段膨胀节内护板及保温结构进行优化改造，改造后效果显著。

表1：2019年过渡段膨胀节区域温度

1. 故障原因分析

根据机组检修期间拆开过渡段膨胀节导流板和内护板；发现高温烟气进入到膨胀节区域内保温，导致保温缺失；进入内护板的高温烟气直接辐射膨胀节和护板，导致膨胀节超温损坏。主要原因如下：

1. 1. 、过渡段膨胀节内部T型板进烟气

余热锅炉过渡段膨胀节原结构为了防止机组启停时，过渡段区域内部护板因为冷热拉伸导致内部保温损坏，在整个膨胀节区域两边加装了一块不锈钢T型槽钢，厚度3mm。这样是为了防止冷热拉伸时候膨胀节区域保温和过渡段区域保温都是一个独立的个体，避免了内保温拉伸互相影响导致损坏。实际检修拆开发现，因为原结构加装了不锈钢T型槽钢，在机组热态过渡段内保温拉伸时，膨胀节区域和过渡段区域的T型槽钢因为膨胀形成间隙，高温烟气直接进入T型槽钢间隙；导致膨胀节超温严重。

1.2、内护板结构有间隙

余热锅炉过渡段膨胀节原内护板结构为了满足冷热拉伸，采用的是一个个小块厚度3mm左右的不锈钢板拼接而成。这样膨胀节热态时，整个膨胀节及内保温和护板往一个方向拉伸。导致膨胀节区域的内护板形成了较大的间隙；高温烟气通过这些间隙进入膨胀节内保温导致膨胀节内保温损坏。

1.3、膨胀节导流板异响损坏

余热锅炉过渡段膨胀节内护板因为采用的是小块厚度3mm左右的不锈钢板拼接而成。膨胀节内部导流板采用定制60°左右的Z型不锈钢板厚度2MM。因为膨胀节热态拉伸，导致内护板之间产生间隙，膨胀节内护板支撑位置力度不够；高温烟气流通导流板时，导流板受到很大的晃动力；导致导流板损坏。

1.4、膨胀节周围保温失效

余热锅炉过渡段膨胀节区域保温因为热态进入高温烟气，内部成型保温被高温烟气吹散；导致内保温缺失后膨胀节及周围护板超温。高温烟气还会携带散落的保温进行锅炉受热面和脱硝催化剂模块，这样既影响了锅炉受热面的换热效果也会导致脱硝模块催化剂堵塞，降低脱硝效率。

2. 主要处理措施

该电厂根据以上4个方面导致过渡段膨胀节超温原因进行分析及结构优化处理。从结构上取消T型槽钢、更换内护板、增加导流板的压板；把原先保温结构进行优化填充。最大限度增强了内护板密封结构、保温的密封性和隔热程度。主要处理措施如下：

图2改造膨胀节示意图

2.1、取消T型槽钢

原过渡段膨胀节内部结构采用两块T型槽钢把膨胀节内保温和过渡段区域保温分隔开。现将膨胀节内护两块T型槽钢取消，让膨胀节区域内保温和过渡段区域内保温形成整体的保温结构。为了防止热态拉伸导致膨胀节内保温损坏，在膨胀节区域内保温采用搭接形式；每一层保温棉搭接错口至少100mm左右，这样可以有效防止内保温热态拉伸导致成型保温损坏。

2.2、优化内护板结构

原过渡段膨胀节区域内护板采用的是一个个小块不锈钢板拼接而成。现将小块的不锈钢板换成两块大的300mm*200mm厚度由原来3mm厚，增加到了5mm；为了防止热拉伸形成间隙，两块板直接搭接了50mm。在固定内护板的螺栓孔由20mm扩大50mm；增加了一块50mm正方形压块（厚度5mm）；上面用两个不锈钢螺帽固定压块，增加了内护板的强度和贴紧力。这样在热态膨胀节膨胀拉伸时，内护板始终处于贴紧状态，有效防止高温烟气从内护板进入内保温。

2.3、导流板增加强度

原导流板为了防止纵向拉伸，原设计结构是两块导流板之间的一边点焊固定且根部一个固定螺栓固定。现将Z型导流板两边都增加了50MM长度，这样根部固定在内护板压板中至少可以固定两个螺栓；比之前增加了一个固定螺栓，有效增加了导流板的强度。两块导流板之间的点焊改成尾部用一块3mm*2mm*2mm左右长方形不锈钢板；不锈钢板一边焊在导流板上，另一边卡住另外一块导流板的尾部，这样既满足了导流板的纵向拉伸量，又把另外一块压板固定死，这样防止导流板遇到高温烟气晃动损坏导流板。

2.4、膨胀节内保温优化

膨胀节内保温为了防止高温烟气进去导致保温棉被吹散，现把膨胀节的保温采用成型保温块结构。膨胀节内护板的保温回装采用两边错口至少100mm，给膨胀节冷热拉伸留有充分的膨胀量；防止保温棉被拉坏。在内保温最里层加装了一层60目不锈钢钢丝网，这样固定住内护板的保温，防止保温棉被吹损。

3 结语

自2020年上半年对该厂#1号机改造完成后，该厂对改造后过渡段膨胀节温度进行检测；如下表2所示，可以看出改进效果明显。

表2：2020年过渡段膨胀节区域温度

（1） 参考文献：张荣克 膨胀节设计与应用2016