220t/h鍋爐二級噴水減溫器隱患分析與改造
　　　　[摘要]鍋爐噴水減溫器對控制鍋爐主汽溫度具有重要意義，實(shí)際運行中減溫器主要故障就是泄漏，今天連云港振輝公司針對某熱電站220t/h高溫高壓鍋爐噴水減溫器在運行初期發(fā)現的減溫器泄漏問(wèn)題進(jìn)行分析，從根本上找到了泄漏原因并采取必要措施，成功消除了這一隱患。
一、概述
　　　　某熱電站兩臺220t/h高溫高壓鍋爐主要燃燒高爐產(chǎn)生的廢氣—高爐煤氣，并摻燒一定比例焦煤，利用鍋爐產(chǎn)生的蒸汽送入汽輪機發(fā)電，或通過(guò)減溫減壓器向煉鋼廠(chǎng)供汽。該電站為高煤消耗大戶(hù)，每小時(shí)消耗高煤40萬(wàn)Nm3,為公司減少高煤放散、節能減排發(fā)揮了重要作用，為循環(huán)經(jīng)濟典型實(shí)例。
　　　　該220t/h鍋爐系制造WGZ220-9.81/18型，噴水器為混合式減溫器，采用噴水減溫方式，減溫器分兩級，一級粗調，二級微調。投運時(shí)，減溫器將高壓給水（二級除鹽水）通過(guò)笛形噴管上的7個(gè)小孔，直接噴入集箱內的保護襯套，與過(guò)熱蒸汽混合并換熱，對汽溫進(jìn)行調節（如圖1）。2013年5月25日，巡檢人員發(fā)現1#爐甲側二級減溫器處大量漏水，經(jīng)檢查發(fā)現減溫器集箱與保護套管結合處的焊縫（A點(diǎn)）有兩條裂紋，分別有4～5cm和8～9cm長(cháng)，進(jìn)一步對減溫器分解檢查發(fā)現噴管與保護套管對接處的焊縫（B點(diǎn)）破裂，大量給水從焊縫溢出，流入保護襯套和集箱壁面之間的縫隙中，由于在運行工況下給水溫度與蒸汽溫度相差高達350℃，集箱壁面反復不斷被高溫蒸汽和低溫減溫水沖刷,溫度變化頻繁而劇烈,材料內部產(chǎn)生交變的熱應力而疲勞破壞。若不能及時(shí)消除該隱患，極有可能損壞整個(gè)減溫器，造成緊急停機停爐,影響主體廠(chǎng)生產(chǎn)。由于二級減溫器懸吊布置在煙道內，位置高,連接管道繁雜，裝拆不便，工期長(cháng)，施工人員操作起來(lái)也很危險。長(cháng)期停爐造成的損失也是巨大的。

二、攻關(guān)措施
　　　　對此重大隱患，工廠(chǎng)技術(shù)人員人員與連云港振輝機械設備有限公司的技術(shù)人員作進(jìn)一步核實(shí)，對隱患產(chǎn)生的根源進(jìn)行分析，并提出了一套整改措施。
1.減溫器噴管與保護套管對接焊縫破裂的原因
　　　　通過(guò)對該減溫器內部結構分析和計算，并結合現場(chǎng)運行經(jīng)驗，我們認為原因有以下幾點(diǎn)：
（1）減溫器工作條件惡劣
　　　　二級減溫器位于鍋爐水平煙道內，高溫過(guò)熱器冷段和熱段之間，在運行工況下，此處汽溫高達470～480℃，蒸汽壓力達到9.8MPa，減溫水額定流量4.17t/h,但隨汽溫變化要不斷調節甚至停/投運，它的流量變化會(huì )產(chǎn)生熱沖擊。在高溫高壓和熱沖擊下，材料內部就產(chǎn)生交替變化的熱應力，而A、B兩處焊縫存在殘余應力，它與熱應力疊加，使這兩處應力最大，強度最差，是整個(gè)結構中的弱點(diǎn)。
（2）減溫器內部有共振現象
　　　　經(jīng)過(guò)流體力學(xué)計算得知，蒸汽流量200t/h時(shí)，減溫器集箱內蒸汽流速在50m/s左右，雷諾數為9.77×106，是典型的湍流狀態(tài)，汽流速度不規則的劇烈變化，對噴管產(chǎn)生激振力。而蒸汽流經(jīng)噴管處因集箱流通截面突變而產(chǎn)生渦流，也能引起振動(dòng)，此外二級減溫水從噴管小孔以每秒數百米的速度噴射，這種高速射流對噴管產(chǎn)生很大的反沖力（如圖2）。這三種因素使整個(gè)噴管發(fā)生受迫振動(dòng)，當振動(dòng)頻率與噴管固有頻率一致時(shí),整個(gè)噴管就發(fā)生共振。

圖2  渦流及減溫水反沖力對噴管的作用（俯視圖）
（3）噴管結構設計上存在問(wèn)題
　　　　二級減溫器噴管為一長(cháng)540mm，直徑42mm，壁厚5mm的細長(cháng)、薄壁管道，剛性很差，容易發(fā)生撓性變形。此外噴管僅靠底部一個(gè)定位螺栓定位,其他地方?jīng)]有加固件,類(lèi)似懸臂布置,當噴管處于共振狀態(tài)時(shí),B點(diǎn)焊縫處受到的彎矩最大,如前所述,焊縫是噴管最薄弱的部分，受到共振就容易斷裂，減溫水溢出，和蒸汽反復沖刷集箱處最薄弱的A點(diǎn)，使之疲勞破壞產(chǎn)生大裂縫。
2.整改方案的提出與實(shí)施
　　　　針對上述分析，確定了具體整改方案:
（1）將二級減溫器噴管抽出，將B點(diǎn)焊縫的破裂部分補焊好，
　　　　對A點(diǎn)處的裂縫也進(jìn)行了修補。
（2）將噴管進(jìn)行加固。做一有錐度的托盤(pán)，托盤(pán)材料為
　　　　12Cr1MoV鋼。為便于安裝和為熱膨脹留下余量，托盤(pán)與噴管，套管之間留有0.25～0.5mm的間隙，并沿管長(cháng)方向開(kāi)有2mm寬的口（如圖4）。將托盤(pán)套上噴管，并焊于噴管和集箱連接點(diǎn)（A點(diǎn)）附近（如圖3）。

圖4   托盤(pán)的結構
　　　　2013年6月5日，該方案在現場(chǎng)實(shí)施完畢。
三、攻關(guān)效果
　　　　通過(guò)上述措施，重新運行后發(fā)現二級減溫器漏水現象得到很好消除，確保了鍋爐汽溫的穩定，有利于機組的安全運行。該措施從根本上消除了減溫器集箱漏水可能導致其報廢這一危險因素，避免了拆換整個(gè)減溫器這一繁雜的修理工作。有效控制了事故停爐停機的次數，對有效消耗高煤和保證主體廠(chǎng)生產(chǎn)起了重要作用。