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1、全国火电厂锅炉安全经济运行技术研讨会资料汇编水冷壁、过热器和再热器 阂行发电厂9 号炉减温器故障的 诊断和消除 卞志华金驰明 ( 上海电力股份有限公司闵行发电厂) 摘要：衣丈介绍了闵行发电厂9 号垆减温器故障的诊断和j 苟除方法，实践表明通过热力测试、井算方法寻找造成 j 讯力系统中阻力异常变化的原因是可行和有效的。通过本文的工作，发现并联布置两个流程的过热器系统，总压降 异常趸化必然造成两侧流量分配的异常，流量分配异常的危害远远大于压降增大的危害，应引起高度重视。 主题词：减温器、故障诊断、消除、流量偏差 1 概述 闵行发电厂9 号炉为上海锅炉厂设计制造的S G 5 0 4 0 8 型锅炉，
2、1 9 7 3 年投运时设计燃料为煤、 油两用；1 9 8 3 年改造为全燃煤锅炉，额定出从4 0 0 t h 降低为3 6 0 t h ，机组出力由1 2 5 M W 降低 为1 1 0 M W 。1 9 9 9 年9 号机组进行增容降耗改造，汽轮机改造为：N 1 3 5 1 3 2 4 5 3 5 5 3 5 型，超高 压、中间再热式、双缸、双排汽、单轴反动凝汽式( 低压缸仍为冲动式) 、名牌出力13 3 4 9 3 k W 。锅 炉出力由3 6 0 t h 提高为3 9 0 t h 。 2 0 0 3 年机组小修前，运行中发现汽包至末级过热器出口压降异常增大，机组满负荷时压降 2 0 M
3、 P a ，比设计值高出近一倍，严重影响锅炉运行的安全性和经济性，也影响了机组的出力。在此 后近一年时间里，利用停炉机会先后对9 号炉过热器系统的各段受热面进行割管检查，均未发现 异常。 为查明压降异常增大的确切原因，以便在锅炉大修中予以消除，2 0 0 4 年初，我们会同上海发 电设备成套设计研究所对9 号炉过热器系统进行测试、分析，找到了压降异常增大的原因，并在 大修中消除。 2 减温器故障的诊断 2 1 锅炉过热器系统简介 闵行发电厂9 号炉过热器系统采用辅射对流结合形式，蒸汽流程为：汽包一两侧包覆过热器 一后包覆过热器一炉顶过热器一前屏过热器一一级 喷水减温器一后屏过热器一二级喷水减温
4、器一对流过热器一集汽联箱，然后从两端引出至汽 轮机高压缸。 2 2 压力测量试验 2 6 2 全国火电厂锅炉安全经济运行技术研讨会资料汇编水冷壁、过热器和再热器 2 _ 2 1 测点的选定 测点的选定原则是：测点具有代表性、真实性和安装的可行性。由于当时社会用电非常紧张， 不可能停炉安装试验测点，在仔细分析系统管路实际情况后，决定采用在备受热面连通管间的向 空排汽阀和联箱疏水阀后安装压力测点，并利用汽包和过热器集汽联箱上的就地压力测点，由于 阀门泄漏不能隔绝最终只安装了6 个压力测点，蒸汽流程和压力测点的布置如图1 所示。显然， 由于测点安装位置的不同，测得的压力数值必须经过修正才能用于分析计
5、算。 图1 ：蒸汽流程及压力测点的布置示意图 2 2 2 压力测量 压力测量以主蒸汽流量为基准，分三个工况进行，测量数据汇总如表1 所示：表1 数据已经 压力表计标高、测点标高及水、汽比容不同修正。 表1 ：压力测量数据汇总( 压力单位：M P a ) 位置 蒸汽测点i测点2测点3 流量 汽包 集汽 ! 工况 东西东西东西联箱 t I n 工况】3 8 5 】49 91 48 21 48 ( )1 4 6 S1 45 432 4】31 9】j2 【况23 3 27 51 4 4 21 4 4 21 4 3 51 43 S1 4 9】3 7 1 31 91 3 ，l7 工况3 2 8 281 4
6、0 113 9 939 439 93 8 23 1 31 3l l13 1 2 2 3 压力测量数据分析 由表1 可以明显看出：主蒸汽压降主要集中在测点2 和测点3 之间，各工况类似，超出设计 值2 倍多，因而可以确定，造成9 号炉汽包至末级过热器出口压降异常增大的原因出在前屏出1 ：3 至对流过热器进口这一段管路系统中。 另外还可以看出，顶棚过热器出口( 测点1 ) 与二级减温器至对流过热器进口连通管( 测点3 ) 东、西两侧压力值均相差较小；而前屏至后屏连通管上的压力值( 测点2 ) ，东、西两侧却有0 1 4 0 1 9M P a 的差别，东侧压力高于西侧压力，三个试验工况具有相同的规律
7、。由此可以分析得出： 蒸汽在前屏至对流过热器进口东、西两侧两条通道中发生了不正常的流量分配现象，西侧通道蒸 汽流量比东侧通道蒸汽流量大很多。 5 蠢j _ j 全国火电厂锅炉安全经济运行技术研讨会资料汇编 水冷壁、过热器和再热器 2 3 蒸汽流量偏差计算 由试验工况得到的后屏过热器温度和焓增见表2 。 表2 ： 后屏过热器温度和焓增( 焓：k J k g ) 主蒸汽流量工况1 ( 3 8 5 1 0 t h )工况2 ( 3 3 27 5 t h )工况3 ( 2 8 28 0 t h ) 黻焓焓增黻焓焓增嬲焓焓增 进口3 9 4 12 9 8 77 3 9 34 2 9 8 33 8 8 3
8、2 9 6 43 西屏后 3 3 623 2 073 6 59 出r _ 1 4 9 9 ( )3 3 2 3 9 4 9 1n 3 3 0 385 33 3 3 0 二 进口 4 1 293 0 5 8 ，9_ _ 1 1 203 0 5 5l4 1 4 93 0 6 64 东屏后 8 678 2 5】0 89 出口 4 3 8 43 1 4 55 4 3 6 、0 3 l3 764 4 8O3 1 7 5 3 及按热平衡关系计算得到的后屏过热器东、西两侧流量偏差见表3 ，表3 后屏两侧蒸汽流量按 以下热平衡关系式算得： 后屏东侧焓增为：H 东= H 东Q 东 1 后屏西侧焓增为：H 西=
9、H 西xQ 西 2 总蒸汽流量Q = ( Q 东+ Q 西) 3 闵行发电厂9 号炉燃烧系统采用的是逆时针旋转的四角切向燃烧方式，炉膛出1 2 1 烟气存在一 定的残余旋转，炉膛出口处西侧烟温比东侧高，在同等情况下，导致后屏东、西侧的吸热有偏差， 东、西侧的吸热偏差用 4 式考虑。 东、西侧的吸热平衡关系：E p H 东Q 东= H 语X Q 酉 4 以上各式中：H 东、H 西，Q 东、Q 西分别表示后屏东、西侧蒸汽焓增和流量；H 轳H 西 为后屏东、西侧单位蒸汽流量焓增；Q 表示总蒸汽流量；E p 为热偏差系数，是未知量。 表3 ：后屏东、西两侧蒸汽流量偏差计算结果 试验工况1 ( 蒸汽流量
10、：3 8 5 1 0 t h ) 假设热偏差系数；E p 1 0 5I 1 01 1 51 2 01 2 5 1 3 0 后屏东侧流量( t h ) 3 0 3 0 l2 9 99 72 9 6 9 82 9 4 0 62 9 l1 92 8 8 3 8 后屏西侧流量( “h ) 8 2 0 98 5 1 38 8 1 29 I 0 49 3 9 19 6 7 2 试验工况2 ( 蒸汽流量：3 3 2 7 5 t h ) 假设热偏差系数；E p 1 0 51 1 01 1 51 2 01 2 5 1 3 0 后屏东侧流量( “h ) 2 6 1 9 62 5 93 32 5 6 7 52 5
11、4 2 32 5 1 7 52 4 9 3 3 后屏西侧巯量( “h ) 7 07 9 “ 7 3 4 2 “ 7 6O O7 85 2 8 1O O8 34 2 试验工况3 ( 蒸汽流量：2 8 2 8 0 t h ) 假设热偏差系数；E p 0 5I 1 0l5l2 02 5 3 ( ) 后屏东侧流量( “h ) 2 l54 82 13 0 72 1 07 【2 ( 1 84 02 ( 1 61 42 0 3 、9 3 后屏西侧流量( t h ) 6 73 26 97 37 2 1 ) 97 44 07 66 67 8 8 7 2 4 阻力计算分析 S G 5 0 4 0 8 型锅炉过热器
12、系统采用受热面交叉的方式消除燃烧切园残余旋转的影响，过热蒸汽 在前屏进1 ：3 联箱分为两股，最后在末级过热器进口联箱汇合。一般情况下，这两股汽流的流量偏 差很小，阻力损失也比较接近。当由于某种原因造成某一侧阻力大幅变化时，两侧的蒸汽流量就 会出现较大的偏差。这样一来，两侧阻力损失的性质就存在明显区别，一侧的阻力损失是蒸汽流 2 6 4 全国火电厂锅炉安全经济运行技术研讨会资料汇编 水冷壁、过热器和再热器 量增大造成，另一删J Y ；3 Y m 4 - U 1 是由局部阻力造成的；后者是起因，两者通过两侧蒸汽管路达到新的平衡。 闵行发电厂9 号炉过热蒸汽两股汽流的流程如图1 所示：西侧：前屏过
13、热器( 西侧) 一一级 减温器( 西) 一后屏过热器( 东侧) 一二级减温器( 东) 一对流过热器进口联箱。东侧：前屏过 热器( 东侧) 一一级减温器( 东) 一后屏过热器( 西侧) 一二级减温器( 西) 一对流过热器进口 联箱。用蒸汽流量偏差计算得到的后屏东侧流量作为西侧通道蒸汽基准流量计算出总阻力损失见 表4 。 表4西侧通道阻力计算结果 假设热偏差系数；E p 10 5 】1 0 】5】2 0】2 5 通道基准蒸汽流量( 曲) 3 0 3 0 12 9 9 9 72 9 6 9 82 9 4 0 62 9 1 1 9 总阻力损失( M P a ) 2 0 1 21 9 8 4 1 9 5
14、 61 9 3 01 9 0 9 对照表4 、表、1 数据，可以看出，计算得到的总阻力与实测值十分吻合。这说明闵行发电厂9 号炉过热器西侧通道阻力增大是由蒸汽流量增大造成的，而东侧通道阻力增大是由某种未知的局 部阻力造成的。 通过上述试验和计算分析，结合以前9 号炉过热器系统的各段受热面割管检查未发现异常结 垢和氧化皮及减温器进出口温度随减温水量变化情况，可以分析得出：二级减温器( 西) 损坏是 造成闵行发电厂9 号炉过热器压降异常增大的主要原因。这种分析在锅炉大修中得到证实。 3 二级减温器、( 西) 损坏情况 锅炉大修割除二级减温器( 西) 联箱手孔盖后发现：减温器西端的支撑块已脱落。减温
15、器喷 水管已失踪。减温器内胆已落下，幸运的是落下的内胆被一块挡板支撑着，没有落到集箱的下部 挡住后屏管排管口，否则必将会引起后屏管子的频繁爆管。落下挡板为减温器喷水环室损坏落下 的钢板，该钢板将减温器内胆端部进汽口截面堵塞约4 5 ，造成锅炉主汽系统阻力异常增大( 见图 2 照片) 。 图2 ：二级减温器( 西) 损坏情况 为对减温器损坏情况作出确切的评估，用内窥镜检查发现减温器内胆的喷水孔四周有许多辐 射状裂纹，u T 检查发现减温器联箱内壁在减温器喷水管半径1 0 0 m m 范围内有许多网状疲劳裂纹， 裂纹深度不大于2 r a m 。 4 减温器故障的消除 4 1 减温器修复方案 根据二
16、级减温器( 西) 损坏情况，并考虑大修工期及节省费用等情况，在确保修复方案安全 全国火电厂锅炉安全经济运行技术研讨会资料汇编水冷壁、过热器和再热器 可靠的前提下，经反复比较、论证，确定了更换二级减温器西内胆，更换二级减温器西联箱进水 侧封头，二级减温器西联箱继续使用，进水口附近联箱内壁裂纹用打磨方法消除的减温器修复方 案，并在大修中实施。同时在大修中更换了部分后屏西侧管排外圈管子，消除了一个严重影响锅 炉运行安全性、经济性的隐患。 5 结论 5 1 采用热力测试、计算方法寻找造成热力系统中阻力异常变化的原因是可行和有效的。闵行发 电厂9 号炉过热器系统压降异常增大诊断实践为解决热力系统中的类似问题提供了实践和思路。 5 2 过热器系统压降异常变化应引起足够重视，对于并联布置两个流程的过热器系统而言，压降 异常变化必然造
