高效亚临界锅炉制造工艺技术

高效亚临界锅炉制造工艺技术

叶柏正 李兴江 李银霞

杭州锅炉集团股份有限公司 ， 浙江 杭州 310000

摘要：高效清洁煤炭发电技术受到越来越多的关注，百万级高效亚临界锅炉比传统亚临界锅炉效率高出0.92%，由于蒸汽压力和温度的增加，这些机组使用大量不锈钢内衬，这使得生产非常困难。同时，合金钢水冷壁在制造过程中避免了裂纹的产生，高温段管屏密封板在制造中增加了不锈钢过渡，减少了焊接难度，提高了产品质量。通过试验和生产研究，现对生产制造技术进行简要论述。

关键词：亚临界锅炉；制造工艺；技术；

引言

　随着我国经济的快速发展，国家对节能减排的要求不断提升，火电机组经营形势变得日益严峻；特别是对于早期的亚临界进口机组，提效和延寿的需求越来越迫切。另外，国家出台的“到2020年，现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310g/(kW.h)”的节能改造工作方案，为在役机组将来的生存和发展提出新的要求和课题。与新建机组不同，老机组改造技术难度更大，技术要求更高；各大主机厂经过近十年的亚临界发展、总结和完善，已经有足够的技术积淀，能够满足升级改造的要求。

1水冷壁制造工艺方面

1.1材料特点

水冷壁组件主要使用12Cr1MoVG材料，其中包括11个组件，包括前壁顶部、后壁顶部、侧壁顶部。 中水冷壁散射管屏(前/后/左/右)和燃烧盲文风管屏(一/二/三/四)，占锅炉水冷壁组件总数的41%。 12Cr1MoVG钢属于合金耐热钢，由于碳当量较大，钢本身的硬度趋势较大——即使产品结构非常狭窄，在氢作用下，也会引起冷裂纹。12Cr1MoVG钢中Cr和Mo化学成分均为碳化物形成成分，具有沉淀强化效果，但Cr-Mo钢中添加V会增加加热裂纹的趋势，如果预热温度低，焊丝能量过大，也容易产生裂纹。

1.2屏式过热器的制造

a .制造管屏时采用绝缘法和对称法控制管屏的焊接变形。同时，组装时，应采用型材加固管屏区域和两端，并在焊接后用强化支架进行热处理。b .视管屏结构而定，通过将管屏末端固定在下框，增加管屏内支架，沿管屏方向加强管屏，可有效减少热处理变形。管屏热处理后，管屏受到控制，几乎没有变形。c .生产前对冷镦螺栓进行热处理试验，确保冷镦螺栓的整体强度和螺纹强度符合设计要求。通过调整热处理支架，避开螺栓位置，最终确认螺栓在装配新螺栓片之前焊接到法兰上。d .管屏在热处理支架舱内稳定，单屏进行热处理。

2再热系统改造

墙式再热器受热面管原设计仅布置在炉膛上部的前墙水冷壁上。本次改造在炉膛上部的侧墙水冷壁上增加侧墙再热器，同时前墙和侧墙再热器受热面炉内高度在原设计基础上增加高度，进口集箱位置下移3480mm。增加侧墙再热器进出口集箱和连接管道，新增的侧墙再热器管子与原来的前墙再热器管子在蒸汽侧并联布置，原来的墙式再热器旁路管道取消。由于水冷壁与墙式再热器组装成一体，墙式再热器的改造将影响水冷壁，因此，全部墙式再热器以及墙式再热器区域的水冷壁需要同步改造。低温再热器受热面布置在炉膛出口的水平烟道内，本次改造维持受热面横向节距和横向排数不变，通过调整管径增加每排并联管子数，同时受热面管子材料升级。末级再热器受热面布置在炉膛出口的折焰角上部，本次改造通过调整受热面横向节距增加管子排数，总的并联管子数有所增加，同时受热面管子材料升级。再热器集箱和连接管道，由于再热蒸汽温度提升、受热面积增加、结构布置及连接方式调整，再热器系统原有的集箱和连接管道需要做相应的改造。因增加侧墙再热器，原墙式再热器的旁路管道将取消，因此结构布置可得到简化。低温再热器与末级再热器受热面之间增加中间混合集箱和连接管道，并在连接管道上设置微量喷水减温器，以减少受热面的热偏差，降低受热面管子的壁温。再热系统的安全阀原设计全部布置在再热器出口管道上，锅炉改造后，因再热蒸汽的设计参数变化，为使再热器安全阀能满足相关规范的要求，确保锅炉安全运行，再热器安全阀通过核算做相应的改造。

3机组运行中采取的控制氧化皮脱落措施

1. 锅炉运行中应加强汽温和受热面管壁温度监视和控制，严禁蒸汽或管壁温度超限运行。（2）锅炉升温升压时应进行锅炉燃烧预调整，给煤机维持最小煤量，注意监视炉膛出口烟温的变化。尤其是在投第二台、第三台磨煤机时应重点监视末级过热器的汽温和温升速率，如果温升速率大于5℃/min，应降低升温、升压的速率。冷态启动点火后从机组升温升压至并网前，升温速率一般控制在2.5℃/min以内，机组并网后的升温速度一般控制在1.5℃/min以内。（3）根据直流炉的特性，燃料投入速度较快，工质膨胀现象较明显。在压力1.1MPa左右工质膨胀明显，分离器水位控制宜投入自动，若在手动情况下要注意储水箱水位的变化。

4蛇形管管屏的变形控制

蛇形管管屏组件很大，在装配、运输和热处理过程中可能会导致管屏变形。因此，在实际生产中采取了一些防变形措施，其中包括:a .在管屏传热和热处理的零件表中提到包装用的紧固钢。与此同时，对于隔离屏元件，用技术材料在隔离屏中间提供的铁丝增强了锁扣的强度。b .根据技术司编制的车间不锈钢热校正统计数据，空间弯曲结构校正和弯头校正都很重要。在生产过程中，车间加强了对传入材料状态、焊接、提升、弯头、热处理和装配过程的控制，从而减少了管屏的校正量。

5分级省煤器改造

根据锅炉运行情况和脱硝装置调试时的烟气温度要求，现有节能器分几个阶段进行改造。为了提高脱硝设备的烟气温度，必须根据计算结果和锅炉当前的受热面积减少部分受热面积，同时考虑到由于长期运行的严重磨损，原燃气管道需要翻新，因此，在对旧省煤器进行现代化改造时，考虑到了分级改造的必要性。旧煤炭保护装置受热面减小后，进入脱硝设备的烟气温度会升高，但会导致锅炉排气温度升高，锅炉热效率降低。因此，有必要在脱硝设备后建立煤炭保护装置的受热面，以吸收烟气的热量，确保进入空气预热器的烟气温度和烟气排出温度基本保持不变。

6高温段管屏中密封板的焊接问题

对于SA-213T91材料上焊接的齿形密封板结构，反馈设计人员在密封板位置添加不锈钢过渡件，以避免密封板焊接后SA-213T91管出现延迟裂纹问题。b .对于难以装配的问题，试验确定密封板下材料的更精确尺寸，减小密封板装配时管与密封板之间的间隙，减少焊接困难，避免强制装配。如果密封板和管道之间的间隙在焊接时足够大，需先填充间隙，然后将其焊接到所需的焊接角度尺寸，然后填充闭合圆弧中的圆弧孔，以防止闭合圆弧断裂。此结构熔接需要在熔接前后进行预热，以便准备相应的焊前预热和焊后加热过程。

结束语

经过一系列试验和制造技术的不断改进，积累了大量生产经验，同时满足了产品设计要求，确保了使用性能，成功地应用于多个锅炉的生产和制造。

参考文献

［1］张翱，诸育枫，武振新．700℃超超临界塔式切圆燃烧锅炉水冷壁设计［J］．锅炉技术，2021，52(2):1－4．

［2］张鸿武，冯楠楠，陈阳．锅炉高温过热器管失效分析［J］．中国铸造装备与技术，2021，56(3):69－72．

［3］赵志宏，黄利明，李焕君，等．600MW机组锅炉后屏过热器泄漏原因分析和预防［J］．东北电力技术，2021，42(5):59－62．