300MW循环流化床锅炉爆管事故分析研究.pdf

第 5期 2 0 1 5年 9月 锅炉制造 BOI L ER MANUFACTURI NG No ． 5 S e p ． 2 01 5 3 0 0 MW 循环流化床锅 炉爆管事故分析研 究 肖志前 ， 曹 通 ， 林友新 1 ． 广东电网有限责任公司电力科学研究院， 广东 广州 5 1 0 0 8 0； 2 ． 华北电力大学， 河北 保定 0 7 1 0 0 3 摘要 循环流化床锅炉被公认为极具发展前途的炉型之一， 但其爆管频率比其他炉型频率高得多。本文针 对广东省某循环流化床锅炉中隔墙爆管事故进行分析研究， 结果表明 此次蒸汽泄露应是热胀推 拉 力产生 的交变弯曲应力导致的疲劳开裂， 并且开裂在炉前后两个方向都有可能产生。同时根据相关经验及理论知识 推断出炉前侧的开裂多发生在降负荷 停炉 过程 中， 炉后侧的开裂多发生在升负荷 启炉 过程中。根据分 析结果及现场实际情况， 提出了三项处理措施 ， 有效控制了爆管问题。 关键词 循环流化床锅炉 ； 中隔墙； 爆管 ； 事故原因； 处理措施 中图分类号 T K 2 2 3 ． 3 文献标识码 A 文章编号 C N 2 31 2 4 9 2 0 1 5 0 5 0 0 0 5 0 3 Ana l y s i s o f Tu b e Ru p t u r e Ac c i d e n t o n a 3 0 0 M W Ci r c u l a t i n g Fl u i d i z e d Be d Bo i l e r Xi a o Zhi q i a n ，Ca o T o n g ，Li n Y o u xi n 1 ．E l e c t ri c P o w e r R e s e a r c h I n s t i t u t e o f G u a n g d o n g P o w e r G r i d C o ． ，L t d ． ，G u a n g z h o u 5 1 0 0 8 0， C h i n a ； 2 ．N o r t h C h i n a E l e c t ri c P o w e r U n i v e r s i t y ， B a o d i n g 0 7 1 0 0 3 ， C h i n a Abs t r a c t Ci r c u l a t i n g flu i d i z e d b e d b o i l e r i s r e c o g n i z e d a s o n e o f t he pr o mi s i ng b o i l e r i n t h e f u r n a c e ． B u t t h e t u b e r u p t u r e f r e q u e n c y i s mu c h h i g h e r t h a n o t h e r s ．T h i s p a p e r a n a l y z e t u b e r u p t u r e o n t h e p a rti t i o n wa l l o f a CFB bo i l e r i n Gua n g d o n g Pr o v i n c e ． Th e r e s u l t s s h o w t h a t t he s t e a m l e a k a g e s h o u l d b e f a t i g u e c r a c k i n g c a u s e d b y a l t e r n a t i n g b e n d i n g s t r e s s o f e x p a n s i o n p u s h p u l 1 f o r c e a n d t w o d i r e c t i o n s b e f o r e a n d a f t e r c r a c k i n g a r e l i k e l y t o b e p r o d u c e d ．A t t h e s a me t i me ，we c a n c o n - c l ud e a c c o r d i n g t o t h e r e l e v a n t e x p e rie n c e a n d t h e o r e t i c a l k n o wl e d g e t h a t c r a c ki ng f u rna c e f r o n t o e - c u rs i n t h e l o w e r l o a d s h u t d o w n p r o c e s s ， c r a c k i n g f u r n a c e r e a l o c c u r s i n t h e l o a d i n g r e v f u r ． n a c e p r o c e s s ．A c c o r d i n g t o t h e a n al y s i s r e s u l t s a n d t h e a c t u al s i t u a t i o n ，t h i s p a p e r p u t s f o r w a r d t h r e e me a s u r e s wh i c h e f f e c t i v e l y c o n t r o l l e d t he t u b e r u p t u r e p r o b l e m． Ke y wo r d s c i r c u l a t i n g fl u i d i z e d b e d b o i l e r ；t h e p a r t i t i o n wall ；t u b e r u p t u r e ；t h e c a u s e o f t h e a c c i ． d e n t ；me a s u r e s 0 引 言 循环流化床燃烧技术是一项近年发展起来的 清洁煤燃烧技术 ， 循环流化床锅炉是继链条炉、 煤 粉炉之后发展起来 的高效率 、 低污染的新炉型 ， 并 以其大量的运行实践被公认为极具发展前途的炉 型之一 ， 成为今后电站锅炉 的发展趋势 ⋯。但循 收稿 日期 2 0 1 5 0 41 2 作者简 介 肖志前 ， 工作于广东 电网有限责任公司电力科 学研 究院。 环流化床锅炉爆管频率 比其他炉型频率高得多， 如兖矿南屯电力分公司循环流化床锅炉顶棚水冷 壁爆管 J 、 伊 泰煤 制油公 司水冷 壁爆管_ 3 ] 、 兖 矿 集团峄化公 司膜式壁爆管 J 、 印度某 电厂锅炉 8 次爆 管等 J ， 以上事故 均给企业 造成 了一定 损 失 。因此如何预防循环流化床锅炉爆管已成为电 厂急需解决 的问题。本文从 实际出发 ， 针对广东 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第5期 肖志前， 等 3 0 0 M W循环流化床锅炉爆管事故分析研究 7 后侧受拉 ； 在中隔墙 比侧包墙冷却较快时 ， 前侧受 拉 ， 后侧受压 ， 说 明该 弯曲应力是交变弯 曲应力。 因此 ， 此次蒸汽泄露应是热胀推 拉 力产生的交 变弯 曲应力导致的疲 劳开裂 ， 并且开裂在炉前后 两个方向都有 可能产生。根据 以上分析 ， 可以推 断出 升负荷 启炉 时 ， 中隔墙受热快 ， 且管 内介 质在下游 ， 温度较高 ， 因此 中隔墙膨胀量较大 ， 此 时管屏表现为热胀推力 ， 产生 向前拱 的弯 曲变形 后 ， 在管座炉前侧为压应力 ， 在炉后侧位拉应力 ； 降负荷 停炉 时， 情况则刚好相反 ， 此时炉前侧 为拉应力 ， 炉后侧为压应力。因此 ， 炉前侧的开裂 多发生在降负荷 停炉 过程 中， 炉后侧 的开裂多 发生在升负荷 启炉 过程中。 2 ． 2 循 环 流 化 床 锅 炉 其 他 常 见 爆 管原 因 分 析 圳 锅炉爆管指锅炉水冷壁 、 再热器 、 过热器 等 处 的管子破损 。循环流化床锅 炉 由于物料处 于 流化状态 ， 其风 速高 、 磨损 大 ， 发生 爆管 事故较 其他锅炉更为常见 。发生爆管 的原 因主要有 以 下几点 1 升火 、 停 炉操作程序不 当， 使管子 的加 热 或冷却不均匀， 产生较大的热应力 ； 2 运行过程 中， 汽压 、 汽温超过规定范 围或 热偏差过大 ， 使管子蠕胀速度加快 ； 3 负荷变动率 过大 ， 引起汽压 突变 ， 引起 交 变应力而造成管子疲劳破坏 ； r 4 飞灰磨损是导致省煤器爆管 的主要原 因； 燃烧器出 口气流偏斜是引起水冷壁爆管的原因之 一 5 制造 、 安装 、 检修质量不 良。 3 处理建 议 根据上述分析 ， 由于胀差客观存在 ， 并且没有 很好 的方法消除胀差 ， 因此必须从炉管本身来 寻 求解决方案。可 以从三个途径着手解 决 一是增 加炉管的柔性 ； 二是增加管座根部的刚度和强度 ， 减少该处的应力集 中； 三是要定期检查易泄露部 位 ， 定制专 门的备件 。 3 ． 1 增加炉管的柔性 1 在满足炉管强度 的要求下 ， 由于该处管子 不需要承受蛇形管管束 的重量 ， 所需的炉管壁厚 可以大 幅度减 少 注意 管 座 处 的壁 厚 不 宜减 少 。因此 ， 减少中间段 的壁厚 ， 有助于 中间段 的 变形 ， 从而减少热胀推力 ， 减少热胀推力对管座产 生的弯曲应力 。但这种方法会有两个不等厚管 口 的焊接 ， 对现场焊接要求较严格 ， 特别是过渡段要 满足有关规程的要求。 2 对炉管增设弯曲曲率半径较大的弯头 。 3 将炉管上部 的鳍 片割 开也 可 以增加炉管 的柔性 ， 有助 于中间段 的变形 ， 从而减少热胀推 力 ， 减少热胀推力对管座产生 的弯 曲应力 。但割 开管座根部的鳍片 ， 则会减少管座根部 的强度和 刚度。因此 ， 上部 的鳍片可 以割开， 管座根部的鳍 片不能割除 ， 相反 ， 应焊接牢固。 3 ． 2 增加管座根部的刚度和强度 1 在炉前后方 向增加形状 、 大小和厚度合适 的筋板 ， 筋板的角部和管座角焊缝之 间留间隙。 焊接时 ， 尽量降低焊接线能量， 减少焊接对炉管和 集箱 的影响 ， 同时和集箱、 管子过渡处应圆滑 ， 尽 量避免应力集中。 2 左右方 向管座根部无鳍 片的， 建议增加鳍 片， 以增加管座的刚性 。 3 ． 3 定期检查。 定制备件 1 电厂应对该位置在运行 中进行持续监控 ， 参照上次换管到 目前的运行时间为 t 周期 ， 则该 位置开机后再 次运行时间超过 0 ． 8t 后 ， 依据 机组的启停次数进行评估 ， 及时更换该处管子。 每次停炉检修时 ， 对该位置打磨后进行 M T磁 粉 表面探伤。 2 由于临时弯管从效率上 和精 度上影 响换 管时的对 口和疏散应力 ， 建议电厂对该位置的弯 头定制 专 门的备 件 要 注意弯头 库存 中的防腐 蚀 ， 并定期更换该弯头。 参考文献 [ 1 ] 孙献斌 ， 黄中． 大型循环流化床锅炉技术与工程 应用[ M] ． 北京 中国电力出版社， 2 0 1 3 ． [ 2 ] 孙立新 ， 范寻理， 王文峰． 兖矿南屯电力分公司某 锅炉顶棚水冷壁爆管的分析与治理[ J ] ．锅炉制 造 ， 2 0 1 1 ， 7 4 ． [ 3 ] 刘全国， 郭宁． 循环流化床锅炉爆管原因分析及 预防措施 [ J ] ． 内蒙古石油化工， 2 0 1 1 ， 1 1 5 7 5 9． [ 4 ] 申德峰， 商海智， 田民格， 等．7 5 t ／ h循环流化床锅 炉爆管事故原因分析及处理[ J ] ． 清洗世界， 2 0 1 0 ， 2 6 6 4 2 4 4 ． [ 5 ] 梁坚 ， 梅春仙． 锅炉爆管成因及对策[ J ] ． 东方电 气评论 ， 2 0 1 3 ， 2 7 1 0 5 5 96 5 ． [ 下转第 1 3页] 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m