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水室式减温器故障分析
发布时间:2019/5/21 17:26:19

为了保证机组的安全运行,维持稳定的蒸汽温度非常重要,因为过高的蒸汽温度会降低金属的容许应力,危及机组的安全运行。锅炉运行中过热蒸汽和再热蒸汽的温度受多种因素的影响,其温度波动是不可避免的。为了保证机组安全经济运行,必须安装可靠的蒸汽温度调节装置,以校正某些运行因素对蒸汽温度波动的影响。

喷水式热水器:蒸汽温度调节有蒸汽侧调节和烟气侧调节。现代大型锅炉的过热蒸汽温度主要通过喷水减温器改变蒸汽的焓来调节。喷头减温器有多种,如单喷头减温器、水室减温器、涡旋喷嘴减温器和多孔喷嘴减温器。

水室减温器喷水的原设计为自制冷凝水,水温为饱和蒸汽温度,过热蒸汽与水室减温器温差小。现在大多数发电厂被设计为使用水作为给水泵出口的温度降低的水。切割冷却器头的头部,从头部的外侧松开混合温度管的固定螺钉,并拔出喷雾冷却器。结果表明,水室表面开裂,头部内壁无裂纹。环形水室在文丘里喷嘴喉部焊接,焊缝接地,环形水室拆除。冷却水进水管附近出现大量裂纹。文丘里喷嘴喉部未发现裂纹。

从减温器的结构和材料方面分析:水室减温器结构复杂,横截面和焊缝变化较大。在可变喷水条件下,容易产生较大的温差应力。减温器进口管道采用螺纹连接水室。螺纹尺寸为36 mm×2 mm。接头和螺纹回缩槽有较大的应力集中。在中间。水室和喷淋管的设计材料为20G钢,光谱分析为碳钢,文丘里喷嘴材料为12Cr1MoV。相关数据表明,在相同的交变应力下,12Cr 1Mo材料的疲劳寿命是20g钢的两倍。在设计中,如果单独考虑温度,20G钢可以在不考虑疲劳强度的情况下满足要求。

调峰机组,由于负荷变化大和运行的不稳定性,燃烧的变化滞后于负荷的变化,过热蒸汽的温度会存在一定程度的上升,为保护过热器管壁不超温,势必要求频繁调节减温水量,而减温水量的变化势必引起减温水引进管、环形水室壁温的变化,设计上,Ⅱ级喷水减温器蒸汽介质温度为486 ℃,减温水温度为156 ℃。壁温的变化取决于减温水流量的变化,当减温水流量达最大时,壁温接近于减温水温度;当减温水流量为零时,壁温接近于蒸汽介质温度。由此来看,减温水引进管、环形水室壁温的变化在156~486 ℃之间,存在较大的温差应力。

 

综上所述,减温水引进管裂纹原因是由于在连接处和螺纹退刀槽存在较大应力集中,在较大的温差应力作用下,产生应力裂纹。环形水室裂纹原因是结构不合理,减温水是首先引入喉口处的环形水室,承受较大的温差交变应力,加上设计上选择材质未考虑抗疲劳强度,采用抗疲劳强度较低的20G钢,长期运行过程中,在高的温差交变应力作用下,环形水室内壁产生热疲劳裂纹。

针对上述情况,可以采取以下相应的改进措施:

a) 为提高材料抗疲劳寿命, 2号炉大修时,把Ⅱ级喷水减温器水室、喷水管材料更换为12Cr1MoV,这样不仅提高水室抗疲劳强度,而且文丘里喷管材质为12Cr1MoV, 在水室与文丘里喷管焊接工艺上更佳,同材质膨胀系数一样,可相对降低膨胀应力。

b) 为了降低连接处和退刀槽的应力集中,把减温水引进管的螺纹规格改为M36 mm×1mm。

c) 通过可行性分析,了解到有些大机组是采用高温加热器后给水作为减温水,把来自给水泵出口的减温水改为来自高温加热器后给水管道。采用高温加热器后给水作为减温水,可提高减温水温度90 ℃,资料表明,温差降低90 ℃,材料使用寿命约提高一倍。

d) 改进检验方法,以往大修,某厂对减温器的检查,是采取割开联箱手孔后,用手电筒检查,检查部位是混温管,对水室表面和喷水管连接螺纹是检查不到的。每次大修应采用内窥镜对水室表面和喷水管连接螺纹进行检查。

由于减温器的损坏最终引起联箱产生热疲劳裂纹,许多电厂都会经常发生,关键是处理方法是否正确,应采用内窥镜检查方法。水室表面和喷水管连接螺纹是检查的重点,混温管的下部、喉口附近部位也应列为检查重点。一旦减温器的损坏造成联箱裂纹,后果严重,因此,运行中应加强减温器的监督工作。

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