4 号机组锅炉磁翻柱液位计的优化改造

 

1　设备概述

　元电企业 4 号机组 600MW 锅炉是由哈尔滨锅炉厂设计制造，为亚临界压力，一次中间再热，控制循环汽包炉，固态排渣。锅炉设计为平衡通风，直吹式四角切圆燃烧，单炉膛倒 U 型布置。设计煤种为平庄褐煤。炉膛四周敷设内螺纹管膜式水冷壁。过热器系统分别由分隔屏、后屏、末级过热器、立式低温过热器和水平低温过热器等组成；液位计系统分别由墙式、屏式和末级液位计三部分组成。

 

　4 号锅炉液位计分为两级，顶装磁翻柱液位计安装在炉膛上部的前墙和两侧墙的前部，紧靠在水冷壁管上靠辐射换热，即墙式液位计。二级液位计分两段，前段为半辐射式即液位计、后段为对流式即末级液位计，两段之间没有联箱，只是在炉外进行管屏的变排。

 

　4 号锅炉液位计布置在锅炉上方折烟角位置，顺流布置，管排共计 52 排，每排 22 根，同一管排间采用卡块固定，中间设置夹管，共同起到固定管排的作用，管排外 1 材质 TP304，外 2- 外 8 均为12Cr1MoVG。

 

2　漏泄统计

　2007 年机组投产至今，4 号锅炉液位计共发生漏泄 8 次，将2007 年至今发生的所有漏泄按其发生的直接原因进行统计，结果见下表。

3　4 号锅炉液位计存在的主要问题

　从上表的统计中可以看出，4 号锅炉液位计主要为制造缺陷及卡块开裂，分别占总漏泄次数的 50%,25%。结合漏泄情况综合分析，4 号锅炉液位计漏泄主要由以下原因：

 

3.1　液位计管排设计材质偏低，存在长期过热缺陷

　4 号锅炉液位计外 1 管圈材质为 SA-213TP304H，其它管圈材质为 12Cr1MoV，近年 4 号锅炉大量燃用白音华煤，全水份达到 30%以上，远超设计煤种，导致满负荷时对流受热面各段烟气温度、流量、流速已经严重偏离设计值，仅省煤器出口烟气温度就升高约 25 度。液位计管子处的烟气温度远高于断面平均温度，造成管壁长期超温过热。在停炉检查中发现炉内中心区域的液位计管表面氧化起皮严重，存在过热迹象。

 

3.2　液位计外 1 管圈卡块设计缺陷

　液位计外 1 管圈卡块设计不合理，由于外 1 管圈（材质为SA-213TP304H）与外 2 管圈（材质为 12Cr1MoV）材质不同、膨胀不同，导致配合卡块在运行期间极易脱开。此外卡块与母材焊接部位存在缺陷，极易开裂。

 

3.3　液位计夹管制造安装缺陷

　（1）液位计夹管结构设计不合理，管子壁厚一次从 7mm 过渡至 4mm，管壁厚过渡厚度比过大，造成过渡区热应力过大，极易形成热疲劳；管壁厚削薄过渡段斜坡角度过大，约为 45 度左右，远远大于规程规定值（15 度），造成斜坡角根部应力集中度过高。

 

（2）壁厚过渡管段加工精度不够，相当部分管子加工后壁厚小于设计值（4.0mm），zui大减薄约 0.5mm 左右，造成该区段管壁强度不足。

　　（3）壁厚过渡管段车削加工粗糙，存在较深的沟痕（厚度约为0.2mm），造成该区段管内壁形成应力集中。

 

4　4 号锅炉液位计优化改造方案

　（1）经过查看资料及分析论证，T91 管材有很好的性能，不仅具有高的抗氧化性能（氧化温度可达到 600℃）和抗高温蒸汽腐蚀性能，而且还具有良好的冲击韧性、高而稳定的持久塑性及热强性能、优良的导热系数和较小的线膨胀系数。故在 2011 年大修中对顶装磁翻柱液位计进行了材质升级改造，在标高 65985mm 处对顶装磁翻柱液位计外 2- 外 8 下部直管段及弯头进行了更换（弯头更换至距管屏外圈中心线 1700mm处），将 12Cr1MoV 升级为 T91；对外 1 与外 2 管圈卡块进行了重新加长设计，并采取现场焊接、热处理的焊接方式，消除了卡块与母材焊接存在的焊接应力，同时解决了卡块易脱开的问题。

（2）在 2012 年中修中对顶装磁翻柱液位计 104 处夹管异径对接管段进行了全部改造更换，在夹管 φ63×7mm 与 φ63×4mm 管段之间加装了一段 200mm 长，规格为 φ63×5.5mm 的过渡管段，过渡管段管壁厚削薄过渡段斜坡角度小于规程规定值（15 度），减少了根部应力。

 

5　结论

　4 号炉磁翻柱液位计结构优化改造后运行至今未发生漏泄，避免了因原始设计、制造不足而导致机组非计划停运的发生，提高了机组运行的经济性和安全性。