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1、第21卷 第3期动 力 工 程Vol.21No.32001年6月 POWERENGINEERINGJune2001·1229· 文章编号:100026761(2001)0321229204大型电站锅炉分隔屏过热器超温爆管原因的分析122匡江红, 陈端雨, 史平洋(1.上海工程技术大学机械工程学院,上海200336;2.上海发电设备成套设计研究所,上海200240)摘 要:在试验数据的基础上,通过理论分析和编程计算,对某电厂分隔屏过热器超温爆管的原因进行了分析,并提出了相应的改进措施,以确保电厂安全运行。图3表2参2关键词:电站锅炉;屏式过热器;爆管;热偏差;壁温计算+中图分
2、类号:TK223.32文献标识码:A因,提出短期应急措施及长期整改措施,以确保当0 前言年夏季用电及今后电厂的安全运行。某台配300MW机组的亚临界压力UP型直流锅炉,出力为1025töh,炉型为传统的П型布置,四角切圆燃烧粉煤固态排渣炉,燃烧器共5层,炉膛上部布置分隔屏过热器,共有4片,平行于侧墙,沿炉宽对称分布。由炉前看:从左至右分别为左一屏、左二屏、左三屏、左四屏(图1)。每片分隔屏由前、后2个回路组成,分别称为前回路和后回路。每个回路由25根管子并联组成。这25根管子自内圈向外圈分别编号为第1根、第2根⋯⋯第25根管子(图2)。分隔屏所用材料大部分为12Cr1MoV,
3、个别管段采用了TP304H2SA213。各回路的第25根管子(外圈管)管径为<57mm×7mm,其余管子管径为<51mm×6mm。该炉1994年3月投运至今,其分隔屏多次发图1 屏式过热器布置图生爆管。尤其是在1999年间,接连发生3次爆管事故。2000年5月,分隔屏再次爆管。这4次爆管1 试验结果的位置分别位于:左二屏后回路第19根管子出口为全面摸清分隔屏过热器爆管的原因,在分段、左一屏后回路第24根管子出口段、左二屏后隔屏进、出口炉外管段上加装了温度测点,在不同回路第25根管子出口段、左二屏后回路第1根管工况下测量了分隔屏各片管屏前、后回路中单管子出口段。几次爆管的相同之
4、处是:都是左侧屏后的进、出口工质温度。将测量结果分析整理后,发回路的出口段管子发生爆管。现有如下特点:分隔屏的频繁爆管给电厂安全经济运行带来(1)在300MW、220MW和150MW工况下,了不利影响。为此,必须尽快找出分隔屏爆管原左侧分隔屏内工质的温升均大于右侧分隔屏内工质的温升,即左侧分隔屏内工质的吸热量大于右收稿日期:2000202214作者简介:匡江红(1967-),女,现为上海工程技术大学侧分隔屏内工质的吸热量(表1)。其中尤以左二机械工程学院热力与动力系教师。1990年毕业于清华大屏内的工质温升最大。学,1993年在上海发电设备成套设计研究所获硕士学位。(2)试验
5、中测得的分隔屏单管出口工质最高·1230· 动 力 工 程第21卷 图2 分隔屏结构图表1 各工况下分隔屏的吸热量B——管子外径与内径的比值单位:kcalösqmax——计算点管壁上的热负荷负荷左一屏左二屏左三屏左四屏D——管子壁厚300MW3561360929472610A2——管壁向工质的放热系数250MW2520264326372175Km——管壁金属导热系数220MW2697272924242229 计算结果表明:左二屏后回路相应单管出口温度范围在490°C～506°C间(按设计,分隔屏出处的炉内管壁温度最高。图3为150MW、口工质平均温度为460°C～47
6、6°C)。220MW、300MW这3个试验工况下左二屏后回(3)在试验中测得的分隔屏入口温度范围在路的工质出口温度测量值和计算壁温值。由图3400°C～410°C之间(设计参数为402°C～404可看出:在300MW负荷下,分隔屏左二屏后回路°C)。第25根管子出口壁温为最高,达到550°C,该管(4)各片分隔屏同一回路中并联着的25根管径为<57mm×7mm。而<51mm×6mm管子的管子内工质的温升不等,存在着同屏热偏差。所谓最高壁温为536°C。热偏差,是指并联管组中各根管子内工质的焓增与管组平均焓增的比值。通过计算发现:在同一片屏中,热偏差系数大于1的管子有:第1、1
7、7、18、19、20、21、22、23、24、25根管子,其中尤以第1、19、23、24、25根管子的热偏差系数较大。2 爆管原因分析根据试验结果,我们按下式计算了各工况下分隔屏单管出口段的炉内管壁温度:tbw=tgz+LBqmax{Dö[Km(1+B)]+1öA2}图3在各工况下分隔屏左二屏后回路出口处工质温度(测量值)和炉内管壁温度(计算值)式中tbw——计算点的管壁平均温度,°C 表2列出了按照GB9228288《水管锅炉受压tgz——管件计算截面上管内工质平均温度元件强度计算》标准计算得到的1
