0引言

目前我国的火力发电机组主要以高参数、大容量的超临界、超超临界机组为主，由于蒸汽参数的增加以及设计、制造、安装、检修、运行及煤种等多方面，使得锅炉的“四管”泄漏成为现代火电厂中常见性、多发性故障，是长期困扰火电厂安全生产的一大难题，其引发事故率高，通常需停炉处理，故对发供电和技术经济指标影响很大。为此，文中重点介绍了超临界锅炉受热面的典型缺陷，针对发现的问题，采取了相应的治理方案。

1锅炉设备介绍

某电厂4×600MW超临界机组采用哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进英国三井巴布科克能源公司（MB）锅炉技术生产的HG-1890/25.4-YM4型锅炉。锅炉为一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的本生（Benson）直流锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、π型布置。本锅炉采用π型布置、单炉膛、尾部双烟道、全钢架、悬吊结构、露天布置、燃烧器前后墙布置、对冲燃烧。

锅炉的汽水流程以内置式启动分离器为界设计成双流程，从冷灰斗进口一直到标高46.459m的中间混合集箱之间为螺旋管圈水冷壁，再连接至炉膛上部的水冷壁垂直管屏和后水冷壁吊挂管，然后经下降管引入折焰角、水平烟道底包墙和水平烟道侧墙，再引入汽水分离器。从汽水分离器出来的蒸汽引至顶棚和包墙系统，再进入低温过热器中，然后再流经屏式过热器和末级过热器，最终进入汽轮机做功。

2 锅炉受热面典型缺陷与处理方案优化

2.1 末级过热器典型缺陷与处理方案优化

2.1.1末级过热器的设备介绍

末级过热器入口汇集集箱引出30根φ168mm×25mm的连接管连接到φ219mm×35mm、SA-335 P91的末级过热器入口集箱。末级过热器位于折焰角上方，沿炉宽方向排列共30片管屏，管屏间距为690mm。每片管组由20根管子绕制而成，入口段的管子φ44.5mm×7.5mm、SA-213 T91，底部和出口段的管子为φ44.5mm×7.5mm、SA-213 TP347H。每片末级过热器均连接有入口及出口集箱各一只，在车间内焊接完成出厂。从φ273mm×65mm、SA-335 P91的末级过热器出口集箱引出的蒸汽通过φ219mm×40mm的出口连接管引至φ508mm×100mm、SA-335 P91的末级过热器出口汇集集箱，并经出口汇集集箱两端引出的两根φ508mm×80mm、SA-335 P91的主蒸汽管道引向汽轮机。

2.1.2末级过热器典型缺陷及处理

缺陷一：管组由20根管子绕制而成，并且每片管屏的上部和下部都装有稳屏管，起到防止管屏由于高温作用导致变形出列的作用。

长时间运行管排出现弯曲变形，出列的现象。由于管屏上、下部的稳屏管处安装有定位卡块，运行中由于管排的震动导致管子与定位卡块的机械磨损。(如图1)

图1  管屏夹屏管的定位卡块与管子磨损

处理方案: 在管屏稳屏管的另一侧增加波形板（材料选用Cr20Ni14Si2高镍不锈耐热钢）[1]，增大波形板与管子接触面积，且将波形板与稳屏管定位卡块焊接固定，这样不仅有效地改善了管子变形出排，也避免了定位卡块对管子的碰磨。（如图2所示）

2.2 屏式过热器典型缺陷与处理方案优化

2.2.1屏式过热器的设备介绍

图2    固定管排采用波形板的结构图

屏式过热器布置在上炉膛，沿炉宽方向共有30片管屏，管屏间距为690mm。每片管屏由28根并联管弯制而成，根据管子的壁温不同，入口段的管子为φ38mm×5.6mm、SA-213 T91，屏底部及出口外15

根管为φ38mm×6.6mm、SA-213 TP347H，管屏底部及出口内13根管采用φ38mm×6.6mm、SA-213 T91。从φ219mm×45mm、SA-335 P91的屏式过热器出口集箱引出的蒸汽通过φ168mm×30mm的出口连接管引至φ508mm×80mm、SA-335 P91的屏过出口汇集集箱，并经2根左右交叉的同规格的连接管及二级喷水减温器，进入φ508mm×70mm、SA-335 P91的末级过热器入口汇集集箱。为均匀分配集箱内的蒸汽，在末级过热器入口汇集集箱中间位置装设有隔板。

为防止屏底部管子翘出而挂焦，屏过底部尖端的15根管子间通过加焊方钢而形成膜式结构，确保热态运行时的平整，并且在管屏入口和出口段沿高度方向均采用了三层环绕管；同时，为保持屏间的节距而采用了汽冷的间隔管沿炉宽方向分别穿过屏过的入口和出口段。间隔管从屏式过热器入口汇集集箱引出，结束至末级过热器出口汇集集箱。

2.2.2屏式过热器典型缺陷

缺陷一：由于屏式过热器穿屏管的定位板较短，管子在运行过程中出现晃动，导致穿屏管的定位板与屏式过热器入口前数第一根管的卡块脱开，长时间运行导致水平横管与立管出现磨损，管子壁厚减薄，影响受热面管的强度。（如图3所示）

处理方案：加长屏式过热器穿屏管定

图3  屏式过热器穿屏管的定位板与立管

的磨损

位板底部的长度，并且将定位板底部进行焊接封闭（如图4所示）。防止由于管子的晃动导致穿屏横管与立管的定位板脱开，经过试验，可以有效治理上述现象。

改造前             改造后

图4  屏式过热器穿屏管定位板改造图示

2.3  高温再热器典型缺陷与处理方案优化

2.3.1高温再热器的设备介绍

     高温再热器沿炉宽排列95片，横向节距为230mm，每片管组采用10根管，入口段管子为φ57×4mm、材料为12Cr1MoVG，中间段管子为φ51×4mm、材料为SA-213 T91，出口段的管子为φ51×4mm、材料为SA-213 TP347H。除一片高温再热器管组出口段与一根出口集箱相接外，其余管组均为两片与一根出口集箱相连接。高温再热器出口集箱的规格为φ273mm×30mm、材料为SA-335 P91，共48根。每根出口集箱引出一根φ219mm×18mm的连接管与φ864mm×55mm、SA-335 P91的高温再热器出口汇集集箱相接。

2.3.2高温再热器典型缺陷及处理

缺陷一：高温再热器出口异种钢焊口位于顶棚下方50mm部位，在服役条件下温度高，且承受一定的介质内压，实际运行过程中因温度、压力波动存在交变应力，另外该焊口还要承受因炉内管排运行时晃动引起的振动应力。多种应力因素的叠加使焊接接头的熔合线附近受到应力幅值较高的疲劳载荷[2]。长时间运行则会造成异种钢焊口处产生裂纹，造成爆管。（如图5所示）

图5 高温再热器出口异种钢焊口裂纹

处理方案：将高温再热器出口的异种钢焊口移至炉顶大包内，减少交变应力的作用，提高锅炉受热面运行的可靠性。

 缺陷二：由于高温再热器管排固定装置梳形卡强度不够，在高温环境中受晃动冲击变形，烧损变形后挤压管子出排、变形。（如图6所示）

图6 高温再热器管排固定梳形卡脱开

处理方案: 对原设计用来固定高温再热器的梳形卡进行结构改造，采用吊箍卡来固定管排，增加固定管排的受力面积，有效治理高温再热器管排固定梳形卡脱开以及管排的乱排现象。改造后的固定装置及效果如图7、8、9所示。

图7 高温再热器管排吊箍卡

图8 高温再热器管排连接销

图9  高温再热器改造后的管卡结构

2.4 低温过热器典型缺陷与处理方案优化

2.4.1低温过热器的设备介绍

低温过热器布置于尾部双烟道中的

后部烟道中，由3段水平管组和1段立式管组组成，第1、2段水平低温过热器沿炉宽布置190片、横向节距为115mm，纵向节距为79mm，每片管组由4根φ57×8.0mm或8.5mm、材料为15CrMoG的管子绕成。至第3段水平低温过热器，管组变为95片，横向节距为230mm，纵向节距为71.1mm，每片管组由8根φ51×8.7mm、材料为12Cr1MoVG的管子绕成，立式低温

过热器采用相同规格的管子和横向节距，纵向节距为75mm，并穿过后烟道顶棚管连接至φ508mm×95mm、材料为12Cr1MoVG的低温过热器出口集箱。

2.4.2低温过热器典型缺陷及处理

缺陷一：第1、2段水平低温过热器与省煤器悬吊管的连接处，由于吹灰器喷出的蒸汽旋转进入低温过热器，在该处形成负压，大量的蒸汽与烟气在该处被卷吸，从而对该部位形成磨损（如图10所示）。若吹灰器喷入蒸汽中含有疏水，则会形成蒸汽带水，加剧该部位的磨损，严重影响受热面的正常运行。

图10 水平低温过热器与省煤器悬

吊管连接处吹损

处理方案：对该部位采用超音速电弧NiCrAlMo-Cr3C2合金材料进行热态防磨喷涂，提高该部位的耐磨性。同时，加装角钢将烟气与吹灰蒸汽的混合气流进行疏导，防止混合气流直接冲刷受热面管，可以有效治理该缺陷，从而提高设备的利用率。

3结语

随着电力行业的发展，高效、节能成为未来发展的趋势，因此超临界机组锅炉得到了广泛应用，但由于安装、设计、运行等原因，使得锅炉的“四管”泄露成为频发故障，严重影响机组的安全可靠运行。针对锅炉防磨防爆过程中发现的典型问题，需要认真分析，采取切实有效的方法进行处理，做到机组“封停必查”，做好锅炉受热面泄露的防止工作，保证机组的安全可靠，长周期运行。

参  考  文  献

[1] 吴承建. 金属材料学 [M]．北京：冶金工业出版社．2009.

 [2]陈保国．焊接技术[M]．北京：化学工业出版社．2009.