低温再热器磨损原因分析及防磨措施

低温再热器

磨损原因分析及防磨防爆措施

丁宇峰华能国际电力股份有限公司长兴电厂

摘要

低温再热器管子磨损超标、爆管泄漏在燃煤锅炉中是比较常见的锅炉受热面重大缺陷。特别是采用蒸汽吹灰的低温再热器，在吹灰通道范围内，其中管夹卡件部位以及水平段管子区域的吹损尤为严重。这些区域，空间狭小、管排结构紧凑、管距小、水平布置的受热面集中等等。那么低温再热器作为尾部受热面的检查重点之一，如果检查不当造成漏检，检修处理不当造成缺陷应消未消，那么低温再热器爆管、甚至大面积换管都将是大概率事件。

关键词

低温再热器飞灰磨损机械磨损蒸汽吹灰器吹损

本文根据我厂锅炉本体专业于2008-2014年间在浙能长兴发电公司承接的各级计划检修中发现的低温再热器磨损，吹损的情况，以#3、#4锅炉为典型，分析原因，并从检修技术角度提出了部分解决方法。以供今后在本体检修时作为参考。

1 设备概况

浙能长兴发电有限公司现有4 台300MW 机组运行， #1-#4 锅炉均为北京巴威按引进的美国B&W公司RB锅炉技术标准设计制造，并符合美国ASME标准。为亚临界参数、自然循环、一次中间再热、固态排渣、单炉膛单锅筒锅炉，露天戴帽布置。设计燃料为淮南烟煤，采用正压直吹MPS中速磨系统，前后墙对冲燃烧方式。

低温再热器位于尾部竖井后部，低温再热器四个水平管组由管径为Φ60，壁厚为4.5、5，材质为20G和15CrMoG钢管组成，S1=112.5mm，4管圈并绕，沿炉宽布置122片，每个管组的管片下端焊有上支承，架在位于相应的前包墙和隔墙的下支承上，全部重量通过包墙管传递到前包墙、隔墙的上集箱。装设16支长伸缩式吹灰枪。设计防磨瓦尺寸：R32、材质：1Cr20Ni14Si2。管夹：B&WB72120-96。

2 低温再热器磨损主因分析及检查对策

低温再热器缺陷主要成因为：飞灰磨损、机械磨损、蒸汽吹灰器吹损等。2.1 飞灰磨损

对于燃煤锅炉来说，由于大量的灰粒流经尾部受热面，因此，这些受热面的磨损几乎是不可避免的。特别在尾部受热面中的省煤器、低温再热器和低温过热器等更容易遭受此类磨损。低温再热器受热面位于尾部竖井，烟气经过水平受热面后由于经过高温过热器及高温再热器换热后烟温降低，灰粒硬度提高，高速烟气携带的固体灰粒，对受热面管子的每次撞击都会削去极微小的金属屑。磨损的位置通常发生在管子中心线与烟气流夹角35°-40°处。同时由于烟气惯性作用，灰粒在烟气流的外侧浓度相对更高一些，在浓相区域的低温再热器管子磨损更大。

据实验结果表明，磨损与烟气流速的3.22次方成正比 。影响飞灰磨损的主要因素有：烟气流速、烟气携带的灰粒的浓度及其平均直径、灰粒的物理化学性质、管子材料的性能、管壁金属温度、烟气冲刷管束的角度、管束的排列方式等。

根据观察，燃煤锅炉低温再热器绝大部分管子的飞灰磨损都是局部性质的。发生区域一般在包墙和隔墙附近的蛇形管排弯头上、水平段管束上下1-6排的管子、定位管夹或挂卡件与管壁贴合存在间隙处的小面积磨损、紧靠两侧墙附近1-5排的管子、个别出列在管排之外的管子和弯头上。

因此我们在锅检工作中针对飞灰磨损的检查：是否存在烟气走廊，查验管束节距是否布置均匀，节流梳型板安装是否正确牢固，尽量做到烟气的速度场均匀；蛇形管排弯头部位防磨瓦是否有变形、脱落、错位等；检查管排是否有变形出列；对迎烟气面直管段，重点检查防磨瓦安装到位情况，是否变形、脱落、错位、翻转。定位管夹或挂卡件与管壁贴合处是否存在间隙等。

2.2 机械磨损

实践证明，锅炉烟道是一个很容易引起共振的结构。烟气流过管束时，卡门涡流必然产生，亦就是引起共振的激振力总是存在。另一方面，烟气流的声驻波具有无限的谐波，只要卡门涡流引起的激振频率与烟气流声驻波任一谐波频率相

耦合，共振就要发生 。低温再热器蛇形管排都有管夹、挂卡件等附件，在锅炉运行的过程中，由于烟气的流动，使受热面管子或管排发生共振，或者因为附件的损坏，使本来不相接触的管子与管子或管子与附件发生磨擦，从而使管子受到机械磨损。

低温再热器蛇形管排的管夹、挂卡件等附件，主要是定位管排，使管排平整，控制烟气流速，防止出现烟气走廊的固定措施。但同时也会因振动形成与钢管间的碰磨。因管夹安装不当，与钢管贴合不紧密形成微小烟气通道加速飞灰磨损等情况。

因此我们在锅检工作中针对机械磨损的检查：管排的管夹、挂卡件等附件是否松脱，错位；管夹与钢管贴合处是否有碰磨形成的凹坑；管夹与钢管贴合处是否紧密，是否有小面积的飞灰磨损加剧等。

2.3 蒸汽吹灰器吹损

蒸汽吹灰器的吹扫对低温再热器钢管形成的吹损，相较于飞灰磨损和机械磨损来说更严重。蒸汽吹灰器造成的吹损是一个复合作用的过程，除了吹灰蒸汽带水对低温再热器管壁存在一定损伤之外，蒸汽的吹扫主要加快了飞灰磨损的进程，次要加快了机械磨损的进程。一般来看，蒸汽吹灰器的运行频率，吹灰蒸汽的品质、参数，很大程度上决定了吹损量的大小。

根据检修经验，低温再热器正常的飞灰磨损和机械磨损一般来说是可控的。通过对一台锅炉低温再热器连续的检查检修后，对磨损位置和磨损量及磨损速率相关数据的分析来看，基本上稳定的，一般不会产生突然恶化的情况。而蒸汽吹灰器的吹损，就显得非常不稳定了。某电厂甚至发生过C级检修完复役后第14天，低温再热器因蒸汽吹灰器吹灰时卡枪，吹损致使低温再热器受热面失效的情况。

因此我们在锅检工作中针对蒸汽吹灰器吹损的检查：仔细检查吹损的程度、位置、并要着重检查吹灰通道内上下水平管束第2至第5排管子的情况、检查吹灰枪与低温再热器仓室连接的密封钢板处是否有锈迹，裂纹、管夹与管子贴合处处是否有吹损等。

3 低温再热器检修的一些磨损案例

现代大型电站锅炉由设计安装时就在尾部烟道受热面设置较为全面的防磨

瓦用以控制飞灰磨损，加之尾部烟道烟温较低，所以防磨瓦（材质：1Cr20Ni14Si2）不会烧损，只要安装得当一般来说在长期运行后仍可保持较好的状态。所以低温再热器的一些严重的缺陷通常是蒸汽吹灰器吹损和机械磨损引起的。

3.1 水平段管子吹损

2012年浙能长兴发电公司#3炉B级检修。蒸汽吹灰蒸汽流形成高流速涡流携带飞灰造成对防磨瓦两侧边后部位的低温过热器管沿轴向的范围形成冲刷，致使钢管严重磨损。总计测厚检查失效钢管83根（图1）、轻度吹损的记录400余处。

图1（2012年浙能长兴发电公司#3炉低温再热器管子吹损失效数量统计表）由于低温再热器的结构紧凑，加上一部分需更换的钢管处于管排的第二、第三列，换管施工非常困难。所以实际割管换管超过150根。经济损失较大。