【正文】 低質(zhì)量流速，就要增加管屏寬度，兩者對(duì)減輕熱偏差都不利。 垂直管屏內(nèi)螺紋管水冷壁 垂直管屏內(nèi)螺紋管水冷壁變壓運(yùn)行技術(shù)已經(jīng)成熟，日本已經(jīng)有采用這種技術(shù)的 1 000 MW超臨界鍋爐投入運(yùn)行，國(guó)內(nèi)浙江玉環(huán)電廠 1 000MW超臨界鍋爐采用這一技術(shù)。垂直管屏內(nèi)螺紋管水冷壁技術(shù)可以降低質(zhì)量流速，新一代超臨界鍋爐水冷壁的質(zhì)量流速已經(jīng)降低到 2 150 kg/(㎡內(nèi)螺紋管的批量生產(chǎn)已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化，完全有條件實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)。國(guó)內(nèi)石洞口電廠超臨界鍋爐采用帶擴(kuò)容器的啟動(dòng)系統(tǒng)，水冷壁為光管，最低質(zhì)量流速設(shè)計(jì)值為 980 kg/ (㎡因?yàn)樵诘拓?fù)荷時(shí)水冷壁中有循環(huán)流量通過(guò)，因此易于保持低負(fù)荷時(shí)有足夠的流量并達(dá)到水冷壁冷卻要求的質(zhì)量流速，高負(fù)荷時(shí)的質(zhì)量流速就不至于過(guò)高。 s)。本文簡(jiǎn)要敘述主要的技術(shù)方向。 4 金屬材料 超臨界機(jī)組的主要技術(shù)特征是隨著蒸汽參數(shù)的大幅度提高，鍋爐、汽輪機(jī)、蒸汽管道、高壓加熱器等需要采用新材料，以提高耐高溫、抗蠕變能力和承受超臨界壓力的強(qiáng)度，并減小壁厚，提高機(jī)組對(duì)快速負(fù)荷變化的適應(yīng)能力。熱偏差為 ～ 。 (4)合理選擇各集箱內(nèi)徑，在進(jìn)口集箱設(shè)計(jì)節(jié)流孔 。采用引進(jìn)技術(shù)國(guó)產(chǎn)化超臨界機(jī)組，可以彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)超臨界機(jī)組技術(shù)單純依靠進(jìn)口設(shè)備造成的價(jià)格過(guò)高，又及時(shí)引人新技術(shù)以縮短國(guó)內(nèi)超臨界技術(shù)與世界先進(jìn)技術(shù)的差距。 (3)大型超臨界汽輪機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究 :包括超臨界機(jī)組轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性，固體顆粒沖蝕特性和防護(hù)措施，末級(jí)長(zhǎng)葉片振動(dòng)應(yīng)力和疲勞壽命，高溫高壓部件溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和蠕變疲勞壽命 。 (7)超臨界機(jī)組主要輔機(jī)設(shè)備研制 :包括超臨界機(jī)組鍋爐給水泵組，超臨界機(jī)組鍋爐再循環(huán)水泵，超臨界機(jī)組高壓閥門國(guó)產(chǎn)化 。經(jīng) 過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行之后，我國(guó)已積累了常規(guī)超臨界機(jī)組較好的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。該項(xiàng)目填補(bǔ)了 600 MW超臨界機(jī)組國(guó)產(chǎn)化空白，使我國(guó)在 600 MW超臨界發(fā)電機(jī)組這一重大技術(shù)裝備國(guó)產(chǎn)化方面實(shí)現(xiàn)了“零”的突破。國(guó)際上超臨界機(jī)組的發(fā)展已經(jīng)歷了 40余年，無(wú)論從理論上還是從實(shí)際應(yīng)用來(lái)講，都有了相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，有較為成熟的設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。此外，超 (超 )臨界技術(shù)與循環(huán)流化床 (CFB)燃燒技術(shù)的結(jié)合，也將同時(shí)成為這一 主要發(fā)展方向的一支重要力量。 第三節(jié) 600MW 超臨界鍋爐與亞臨界機(jī)組比較 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和電力負(fù)荷的迅速增長(zhǎng) , 電網(wǎng)容量將隨之增長(zhǎng) , 必須采用大容量、高參數(shù)機(jī)組。 15 1 蒸汽參數(shù)與爐型 水的臨界壓力為 , 臨界溫度為 347. 12 ℃。如采用亞臨界參數(shù) , 則直流爐、自然循環(huán)和控制循環(huán)汽包爐都是可選用的方案。 采用超臨界參數(shù)時(shí)均采用強(qiáng)制循環(huán)直流鍋爐。石洞口二廠兩臺(tái) 600 MW超界參數(shù)鍋爐采用的是超臨界螺旋管圈直流鍋爐 , 過(guò)熱蒸汽 (鍋爐出口 ) 壓力為 , 溫度為 541 ℃ , 中間再熱級(jí)數(shù)為一次 ,再熱蒸汽溫度為 569 ℃。據(jù)美國(guó) EPRI 的統(tǒng)計(jì) , 容量為 600～835 MW具有兩次中間再熱的超臨界機(jī)組整機(jī)可用率已達(dá) 90 %。目前運(yùn)行的超臨界機(jī)組的運(yùn)行可靠性已經(jīng)不低于亞臨界機(jī)組的數(shù)值 , 有的甚至還要更高一些。但超臨界壓力機(jī)組熱效率一般要高于亞臨界壓力機(jī)組 , 從亞臨界提高到超臨界 , 機(jī)組整體循環(huán)效率可提高 3 %～ 4 % , 供電煤耗從 331 g/( kW 石洞口二廠兩臺(tái) 600 MW超臨界機(jī)組兩臺(tái)機(jī)組 1996 年平均供電煤耗為 311 g/ (kW h) 33. 87 36. 13 33. 319 29. 189 39. 96 25 發(fā)電煤耗/ g h) 1 314 314 354 355 324 328 1996 等效可用系數(shù) / % 90. 38 83. 47 82. 82 76. 20 85. 5 67. 98 發(fā)電量 / 105 (MW (kW例如石洞口二廠的 600 MW機(jī)組 , 在 85 %負(fù)荷以上 , 采用定壓運(yùn)行 , 保持汽輪機(jī)進(jìn)口汽壓為 。 水冷系統(tǒng) 北侖電廠 1 號(hào)爐和平圩電廠鍋爐都是 CE 型亞臨界控制循環(huán)鍋爐。鍋爐汽包的工作水位比一般自然循環(huán)鍋爐低 , 可運(yùn)行 19 范圍達(dá) 300 mm, 這是因?yàn)橛醒h(huán)水泵來(lái)產(chǎn)生循環(huán)動(dòng)力 , 水位已不是產(chǎn)生循環(huán)動(dòng)力的重要因素 , 而且給水直接引入下降管入口處 , 欠焓較大 , 水位低時(shí)該處亦不易產(chǎn)生汽化。W公司的 F amp。水冷壁采用光管焊成膜式壁從冷灰斗盤旋上升 , 到爐膛出口折焰角中間集箱 , 然后有集箱引入上部垂直上升水冷壁 , 另一部分引入折焰角 , 然后全部進(jìn)入置于前墻的汽水分離器。圈數(shù)太少會(huì)喪失螺旋管圈減少吸熱量偏差方面的優(yōu)點(diǎn) , 而太多會(huì)增加水的流通阻力 , 一般推薦圈數(shù)為 ～ 圈 , 石洞口二廠鍋爐的圈數(shù)為 圈。根據(jù)美國(guó)經(jīng)驗(yàn) , 采用 5%小旁路系統(tǒng) , 可使鍋爐熱態(tài)啟動(dòng)從點(diǎn)火到汽機(jī)沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)僅 40 min 即可完成。但考慮到啟動(dòng)熱損失和分離器容量 , 原則上在可靠冷卻前提 下質(zhì)量流量盡量選得小些 , 通常為 25 %～ 35 %MCR。當(dāng)負(fù)荷到 37 %MCR 時(shí) , 汽水分離器由濕態(tài)切換到干態(tài)。啟動(dòng)時(shí)汽水分離器能起固定蒸發(fā)終點(diǎn)的作用 , 啟動(dòng)完畢后不從系統(tǒng)中切除 , 而是串聯(lián)在汽水流程內(nèi)。汽機(jī)沖轉(zhuǎn)后帶上少量負(fù)荷時(shí) , 隨著汽機(jī)進(jìn)汽量的增加 , 高壓旁路閥逐漸關(guān)小。由于該旁路只具備 65 %容量 , 不能作為安全閥 , 故再熱器前后均另設(shè)安全閥。 4．結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò) 40 多年的不斷完善和發(fā)展 , 超臨界機(jī)組的發(fā)展已進(jìn)入成熟和實(shí)用階段 , 運(yùn)行可靠性和熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)不低于亞臨界機(jī)組 , 運(yùn)行靈活性也大為提高。 我們小組通過(guò)各方面調(diào)研，對(duì)全國(guó)的超臨界機(jī)組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)列表，詳情見(jiàn)附表 1。 圖 6 國(guó)內(nèi)超臨界鍋爐生產(chǎn)廠家鍋爐比較表 第三章 超臨界鍋爐四管泄露問(wèn)題概述 水的臨界壓力為 ,臨界溫度為 ℃ .在臨界點(diǎn)上，水與汽的參數(shù)完全相同 ， 兩者的差別消失 。 對(duì)提高超臨界鍋爐的設(shè)計(jì)水平 、 設(shè)備可用率及安全運(yùn)行具有重要價(jià)值 。 第一種情況管子內(nèi)進(jìn)入異物主要是基建安裝時(shí)造成 ,短時(shí)間內(nèi)就發(fā)生爆管 。 機(jī)組在停機(jī)和啟動(dòng)時(shí) ， 以及負(fù)荷 、溫度 和壓力變化較大時(shí) ， 鍋爐受熱面上達(dá)到剝離條件的氧化皮 26 開(kāi)始逐漸剝離下來(lái) ， 堆積在鍋爐過(guò)熱器蛇行管受熱面底部 。 爆破口特征為 ： 爆破口外壁顏色較深 ， 表面有多道蠕變縱向裂紋 ， 爆破口處無(wú) 明顯脹粗 ， 邊緣減薄不明顯 。 分析引起水冷壁撕裂的原因?yàn)?： 該電廠鍋爐屬于典型的 “ 一爐兩鍋”， 27 兩個(gè)流道的沿程受熱面汽水互不混合 ， 運(yùn)行中易形成溫度偏差 ，前后墻水冷壁的熱膨脹程度與側(cè)墻水冷壁熱膨脹程度不同 ， 但整個(gè)水冷壁通過(guò)鰭片焊 接成一個(gè)整體 ， 造成前后墻與側(cè)墻連接處焊縫存在拉應(yīng)力 ， 而且這種拉應(yīng)力在鍋爐停爐時(shí)表現(xiàn)得尤為劇烈 。 5. 異種鋼接頭失效造成爆管 某直流爐過(guò)熱器的異種鋼焊口布置在爐頂 ， 珠光體鋼12CrlMoV和奧氏體鋼 12Cr18Ni12Ti， 兩種鋼的耐熱能力相差很大 ， 當(dāng)爐 內(nèi)管出現(xiàn)過(guò)熱時(shí)一定首先體現(xiàn)出 12CrlMoV材質(zhì)脹粗過(guò)熱和泄漏 ， 因此檢查爐內(nèi)異種鋼過(guò)熱器超溫情況時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查熱室中的異種鋼焊口及 12CrlMoV管材的過(guò)熱和脹粗。在該區(qū)可能還存在馬氏體相組織。 第二節(jié) 四管泄露問(wèn)題檢修及預(yù)防的主要措施 1. 解決鍋爐四管泄漏方法 設(shè)計(jì)與材質(zhì)選用 超臨界機(jī)組高壓蒸汽管道 、 過(guò)熱器 、 再熱器 、 水冷壁 、 聯(lián)箱等部件的工作條件相對(duì)較為苛刻 ， 對(duì)材料要求也比較嚴(yán)格 ，其常見(jiàn)的典型失效機(jī)制最主要表現(xiàn)為蠕變 ： 疲勞 、 腐蝕和磨損等 。 大量的研究 和試驗(yàn)工作還表明 :細(xì)晶 TP347FG鋼管在 550 ℃以上時(shí)的抗蒸汽氧化性能較強(qiáng) ， 其蒸汽側(cè)氧化皮生長(zhǎng)速度較低 ，已在國(guó)內(nèi)外電廠開(kāi)始應(yīng)用 。 (3)受蒸汽吹灰器的汽流沖擊的管子及水冷壁或包墻管上開(kāi)孔裝吹灰器部位的近鄰管排 。 2. 運(yùn)行操作的主要預(yù)防措施 (1) 注意主汽溫及鍋爐金屬壁溫的監(jiān)視與調(diào)整 ， 啟動(dòng)時(shí)嚴(yán)格按運(yùn)行規(guī)程控制好升溫速度 ， 防止運(yùn)行中超溫 。 (2)做好停爐防腐工作 ， 防止過(guò)熱器 、 再熱器彎頭積水造成停運(yùn)期間腐蝕 。 1 設(shè)備概況 廣東大唐國(guó)際潮州發(fā)電廠 2 號(hào)爐系哈爾濱鍋爐廠引進(jìn)英國(guó)三井巴布科克能源公司 (MB) 技術(shù)生產(chǎn)的 HG21890/ 25142YM4 型鍋爐 , 為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運(yùn)行帶內(nèi)置式再循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)的本生 (Be nson) 直流鍋爐 , 單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、π 型露天布置。 （ 4) 折焰角處吊掛管由 95 根規(guī)格為 ∮ 76 mm mm 、材料為15CrMoG 的管組成。 20xx 年 6 月 27 日 2 號(hào)機(jī)組啟動(dòng)進(jìn)行 168 h 試運(yùn)時(shí) , 爐管泄漏裝置開(kāi)始報(bào)警 , 白天各方人員到鍋爐進(jìn)行查看、聽(tīng)聲 , 發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)末級(jí)過(guò)熱器區(qū)域聲音有異常 。 末級(jí)過(guò)熱器左數(shù)第 15 排、內(nèi)數(shù)第 2 管泄漏 , 損壞 12 根管。在鍋爐頂部將左數(shù)第 第 第 30 屏式過(guò)熱器入口集箱手孔和左數(shù)第 1第 16 末級(jí)過(guò)熱器入口集箱手孔割開(kāi) , 進(jìn)行檢查 , 未發(fā)現(xiàn)異常。 本次泄漏發(fā)生后 , 對(duì)屏式過(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器、高溫再熱器、尾部低溫再熱器、低溫過(guò)熱器、省煤器、水冷壁進(jìn)行了全面檢查。 折焰角部位左 43 根懸吊管 , 在本次爆破中發(fā)生密封焊處撕裂 , 位于折焰角密封焊熔合線處。其中 , 懸吊管原材料規(guī)格為 ∮ mm , 材質(zhì)為 15CrMoG。 2)左數(shù)第 43 根懸吊管熱疲勞裂紋產(chǎn)生的原因 由于左數(shù)第 129 根水冷壁管拉裂后已出現(xiàn)少量泄漏 , 泄漏的蒸汽對(duì)左 52 、左 54 懸吊管產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷激作用 , 在應(yīng)力集中的熔合線部位產(chǎn)生裂紋 ,并加快氧化疲勞裂紋的擴(kuò)展速度 , 在末級(jí)過(guò)熱器爆破引發(fā)高溫再熱器連鎖爆破后產(chǎn)生的氣流 擾動(dòng)和正壓下隨即爆破。 (2) 根據(jù)圖紙要求采用雙面密封 , 提高焊縫強(qiáng)度 , 增強(qiáng)抗疲勞斷裂的能力。為此 , 檢修中該部位及其他類似密封焊部位應(yīng)作為防磨防爆的重點(diǎn)檢查部位。 (2) 懸吊管穿過(guò)水冷壁采用剛性焊接密封形式 ,設(shè)計(jì)上存在不合理處。 目前超臨界參數(shù)火力發(fā)電機(jī)組在可靠性和調(diào)峰靈活性等方面都可以得到保證，發(fā)電效率可達(dá) 43%～ 47%，最高可到 49%，這對(duì)煤炭資源的節(jié)約、發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)境改善，都顯示了相當(dāng)?shù)?