CFB锅炉外置式换热器耐磨浇注料脱落故障分析及处理

我国的三年夜汽锅厂(东锅、哈锅和上锅)2003年配合引进法国Alstom公司200～350MW品级轮回流化床汽锅技术，采纳该技术，东锅设计制作了秦皇岛三期工程2台燃用褐煤的300MWCFB汽锅，于2006年11月投入运行;哈锅设计制作了云南开远电厂2台燃用褐煤的300MWCFB汽锅，于2006年6月投入运行;上锅设计制作云南小龙潭电厂三期2台燃用褐煤的300MWCFB汽锅，于2007年1月投产。这一批300MW级的亚临界CFB汽锅采纳的是统一种技术，均设计有外置式换热器。机组投入运行后，因为外置式换热器布局紧凑、布局繁杂，对设计、制作、安装技术要求高，加之我国各汽锅制作厂对相关技术细节看重不够，导致在汽锅投产后外置式换热器运行故障频仍，严重影响了机组的平安运行。

外置式换热器布局及事情原理

300MW级引进型亚临界轮回流化床汽锅共设计有4台外置式换热器，汽锅前墙左右各一台多仓式换热器，分离在仓内布置高温再热器管和低温过热器管，在空仓室、高温再热器管、低温过热器管之间用耐磨耐温资料浇筑两道隔墙;汽锅后墙左右各布置一台多仓式换热器，分离在仓内布置中温过热器Ⅰ和中温过热器Ⅱ，在空仓室和中温过热器管之间用耐磨耐温资料浇筑有一道隔墙。如图1。

图1 外置式换热器布局示意图

外置式换热器内的换热管被弯制成蛇外形，多根换热管并列组合成管屏，用换热管或实芯吊杆悬空悬吊于外置式换热器顶部壳体。如图2。换热管内流通再热蒸汽和过热蒸汽，换热管外部被聚积的细颗粒床料和由分别器分别下来的高温灰完全堆埋。换热器底部布置有流化风帽，流化风颠末风帽后吹入换热器底部吹动床料、高温灰作上下鼓泡活动，床料、高温灰与换热管形成强烈相对活动，外置式换热器本色上是一个低速鼓泡床，流化风速一样平常小于0.5m/s，通常在0.3~0.5m/s间变化。

图2 外置式换热器内部布局示意图

外置换热器典型故障及缘故原由阐发

2.1 蛇形换热管管卡固定功效失效

外置式换热器内部蛇形换热管管屏用悬吊管悬空悬吊于换热器顶部，床料、高温轮回灰被流化风吹动做上下鼓泡活动，活动动能通报到被床料、高温轮回灰堆埋的换热管管屏后造成管屏产生强烈振动，因为垂直安装的悬吊管(悬吊杆)活动幅度小，而程度安装的蛇形管尺寸长，活动幅度年夜，导致用来衔接悬吊管(悬吊杆)和蛇形管的“蝴蝶管卡”(图3)蒙受了较年夜应力，在高温情况中蝴蝶管卡与半圆板之间的焊缝容易开裂使半圆板丢失对蛇形管的固定功效，蛇形换热管失去束缚而振动位移增年夜，与蝴蝶管卡互相碰磨导致换热管管壁减薄透露。如图4中箭头所示部位即为半圆板与蝴蝶管卡焊缝裂开后半圆板失去对蛇形管的固定，导致蛇形管移位与蝴蝶管卡产生碰磨。

图3 蝴蝶管卡布局示意图

图4 蝴蝶管卡半圆板脱落

2.2 耐磨耐温浇注料脱落

外置式换热器为了抗磨和保温，在金属外壳内部安装了耐磨耐温浇注料。因为换热器运行中温度高、空间内细颗粒浓度年夜，高温细颗粒对耐磨耐温浇注料的冲洗磨损和撞击磨损很严重。同时换热器温度场跟着汽锅负荷和燃料变化响应变化，导致浇注料频仍膨胀、收缩，极易发生裂纹导致浇注料脱落。今朝海内在运的轮回流化床汽锅的外置式换热器，均产生过分歧水平的浇注料脱落。

某公司300MW机组轮回流化床汽锅2019年11月26日8号机组运行中外置式换热器产生高温再热蒸汽管透露，紧迫停炉后反省发现81号外置式换热器顶部耐磨耐温浇注料有1.4×5m2的区域产生崩塌，壳体顶部钢板有1×5m2产生碳化弯曲变形，重约5吨的浇注料跌落到高温再热蒸汽管上，砸坏了蒸汽管导致透露，见图5。

图5 外置式换热器顶部浇注料脱落

故障缘故原由阐发：汽锅安装时，为相识决耐磨耐温浇注料受热膨胀问题，采纳分块浇筑的施工工艺，即浇注料块与块之间留有1-2cm的膨胀缝，该膨胀缝在长周期运行进程中，密封性慢慢低落，高温烟气穿过膨胀缝后对浇注料后头的爪钉及金属顶板形成高温烘烤，导致金属顶板碳化，爪钉断裂，浇注料坍塌;因为爪钉为Φ8不锈钢圆钢弯制而成，爪钉根部折角较小，弯制进程中会在折角处形成压力集中。爪钉在高温烟气的历久烘烤下强度低落，终极不克不及蒙受耐磨耐温浇注料重量而在压力集中的折角处产生断裂。本次脱落区域的浇注料爪钉年夜部门是从爪钉根部折角处断裂。

外置式换热器典型故障处置

3.1 蛇形换热管管卡固定功效失效

蝴蝶管卡和半圆板的使用状态对维持外置式换热器的平安运行十分紧张，必需保持逢停必检，发现蝴蝶管卡和半圆板毁坏要实时进行修复或调换，防止因为管卡固定功效失效而导致程度蛇形换热管运行中振动幅渡过年夜与其他换热管、管卡产生碰磨。因为每一根悬吊管(悬吊杆)对应两组程度蛇形换热管，在相邻的两个悬吊管(悬吊杆)固定的程度蛇形换热管之间的裂缝间，用垫板塞紧程度蛇形换热管，当半圆板和蝴蝶管卡毁坏，固定功效失效时能有用限定程度蛇形换热管的振动幅度，防止程度蛇形换热管互相之间产生碰磨或与蝴蝶管卡产生碰磨，导致换热管透露。安装垫板时，在程度蛇形管上与垫板相对应的地位安装防磨瓦掩护换热管，防止垫板与程度蛇形换热管直接碰磨导致换热管透露。垫板的安装地位和布局如图6所示。

图6 垫板布局示意图

3.2 耐磨耐温浇注料脱落

外置式换热器壳体耐磨耐温浇注料的脱落是一个逐渐成长的历久进程，在此进程中通常表示为换热器壳体故障部位运行温度逐渐升高。日常运行中要树立壳体重点部位的温度监测档案，发现超温要实时申报，并对超温部位进行连续跟踪测温。待机组停运检修时，拆除超温部位的外部保温资料，对壳体金属资料变形、碳化环境进行反省。

当必要进行耐磨耐温浇注料调换时，应把惯例浇注料施工工艺由分块浇筑改为整体浇筑，避免因为分块浇筑时所预留的膨胀缝漏高温烟气导致高温烟气对爪钉和换热器壳体进行烘烤;同时应把浇注料爪钉由本来的多折角圆钢型爪钉改为一次成型扁钢型爪钉，办理折角处应力集中及爪钉根部焊接面过小的问题。如图7所示。

图7 爪丁改良示意图

结 语

蛇形换热管管卡固定功效失效和耐磨耐温浇注料脱落是轮回流化床汽锅外置式换热器的典型故障。而颠末发电企业在现实事情中的摸索，采纳以下两方面的处理步伐后，能有用办理外置式换热器的典型故障。

一方面，经由过程增强装备检修治理，在故障早期实时发现故障源并进行有用处理避免故障扩展;另一方面，经由过程完美装备安装工艺来进步装备使用寿命：①对蛇形换热管固定工艺进行改良，可有用避免因为蛇形换热管管卡固定功效失效导致换热管透露;②对耐磨耐温浇注料的施工工艺和爪钉布局进行革新，可避免耐磨耐温浇注料的脱落。

作者：张子明

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