為了保證機組的安全運行,維持穩定的蒸汽溫度非常重要,因為過高的蒸汽溫度會降低金屬的容許應力,危及機組的安全運行。鍋爐運行中過熱蒸汽和再熱蒸汽的溫度受多種因素的影響,其溫度波動是不可避免的。為了保證機組安全經濟運行,必須安裝可靠的蒸汽溫度調節裝置,以校正某些運行因素對蒸汽溫度波動的影響。
噴水式熱水器:蒸汽溫度調節有蒸汽側調節和煙氣側調節?,F代大型鍋爐的過熱蒸汽溫度主要通過噴水減溫器改變蒸汽的焓來調節。噴頭減溫器有多種,如單噴頭減溫器、水室減溫器、渦旋噴嘴減溫器和多孔噴嘴減溫器。
水室減溫器噴水的原設計為自制冷凝水,水溫為飽和蒸汽溫度,過熱蒸汽與水室減溫器溫差小?,F在大多數發電廠被設計為使用水作為給水泵出口的溫度降低的水。切割冷卻器頭的頭部,從頭部的外側松開混合溫度管的固定螺釘,并拔出噴霧冷卻器。結果表明,水室表面開裂,頭部內壁無裂紋。環形水室在文丘里噴嘴喉部焊接,焊縫接地,環形水室拆除。冷卻水進水管附近出現大量裂紋。文丘里噴嘴喉部未發現裂紋。
從減溫器的結構和材料方面分析:水室減溫器結構復雜,橫截面和焊縫變化較大。在可變噴水條件下,容易產生較大的溫差應力。減溫器進口管道采用螺紋連接水室。螺紋尺寸為36 mm×2 mm。接頭和螺紋回縮槽有較大的應力集中。在中間。水室和噴淋管的設計材料為20G鋼,光譜分析為碳鋼,文丘里噴嘴材料為12Cr1MoV。相關數據表明,在相同的交變應力下,12Cr 1Mo材料的疲勞壽命是20g鋼的兩倍。在設計中,如果單獨考慮溫度,20G鋼可以在不考慮疲勞強度的情況下滿足要求。
調峰機組,由于負荷變化大和運行的不穩定性,燃燒的變化滯后于負荷的變化,過熱蒸汽的溫度會存在一定程度的上升,為保護過熱器管壁不超溫,勢必要求頻繁調節減溫水量,而減溫水量的變化勢必引起減溫水引進管、環形水室壁溫的變化,設計上,Ⅱ級噴水減溫器蒸汽介質溫度為486 ℃,減溫水溫度為156 ℃。壁溫的變化取決于減溫水流量的變化,當減溫水流量達最大時,壁溫接近于減溫水溫度;當減溫水流量為零時,壁溫接近于蒸汽介質溫度。由此來看,減溫水引進管、環形水室壁溫的變化在156~486 ℃之間,存在較大的溫差應力。
綜上所述,減溫水引進管裂紋原因是由于在連接處和螺紋退刀槽存在較大應力集中,在較大的溫差應力作用下,產生應力裂紋。環形水室裂紋原因是結構不合理,減溫水是首先引入喉口處的環形水室,承受較大的溫差交變應力,加上設計上選擇材質未考慮抗疲勞強度,采用抗疲勞強度較低的20G鋼,長期運行過程中,在高的溫差交變應力作用下,環形水室內壁產生熱疲勞裂紋。
針對上述情況,可以采取以下相應的改進措施:
a) 為提高材料抗疲勞壽命, 2號爐大修時,把Ⅱ級噴水減溫器水室、噴水管材料更換為12Cr1MoV,這樣不僅提高水室抗疲勞強度,而且文丘里噴管材質為12Cr1MoV, 在水室與文丘里噴管焊接工藝上更佳,同材質膨脹系數一樣,可相對降低膨脹應力。
b) 為了降低連接處和退刀槽的應力集中,把減溫水引進管的螺紋規格改為M36 mm×1mm。
c) 通過可行性分析,了解到有些大機組是采用高溫加熱器后給水作為減溫水,把來自給水泵出口的減溫水改為來自高溫加熱器后給水管道。采用高溫加熱器后給水作為減溫水,可提高減溫水溫度90 ℃,資料表明,溫差降低90 ℃,材料使用壽命約提高一倍。
d) 改進檢驗方法,以往大修,某廠對減溫器的檢查,是采取割開聯箱手孔后,用手電筒檢查,檢查部位是混溫管,對水室表面和噴水管連接螺紋是檢查不到的。每次大修應采用內窺鏡對水室表面和噴水管連接螺紋進行檢查。
由于減溫器的損壞最終引起聯箱產生熱疲勞裂紋,許多電廠都會經常發生,關鍵是處理方法是否正確,應采用內窺鏡檢查方法。水室表面和噴水管連接螺紋是檢查的重點,混溫管的下部、喉口附近部位也應列為檢查重點。一旦減溫器的損壞造成聯箱裂紋,后果嚴重,因此,運行中應加強減溫器的監督工作。
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