#3锅炉三、四角水冷壁裂缝处理

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　　[摘要]：华电新疆发电有限公司红雁池电厂#3锅炉运行中出现了炉膛水冷壁裂缝现象。裂缝位置主要集中在锅炉炉膛的#3角，从最上层喷燃器开始一直到后墙水冷壁折焰角处，裂缝长度大约20米。经过详细分析，确定此缺陷出现的原因，并制定出了详细的施工方案，在2009年#3锅炉大修中予以实施。最终消除了此缺陷。本文对此缺陷的分析处理过程进行总结，对类似的缺陷有现实的借鉴意义。
　　[关键词]：水冷壁，裂缝处理
　　一、设备简介
　　我厂#3、#4锅炉采用东方锅炉厂生产的型号为DG670/13.7-21超高压锅炉，基本型式为：一次中间再热超高压自然循环汽包炉、П型布置、单炉膛、燃烧器四角布置，切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、采用管式空气预热器、钢构架（双排柱）。在炉膛上部垂直分布辐射式全大屏过热器和辐射-对流式后屏过热器，水平烟道布置高温过热器和高温再热器；尾部竖井烟道由中隔墙分隔成前后两部分，前竖井中布置低温再热器，后竖井中布置低温过热器；在低温再热器及低温过热器下方均布置有省煤器管组，由省煤器垂直悬吊管悬吊低温再热器和低温过热器。空气预热器一、二次风分开，均为单级管式布置。（图1为我厂#3锅炉的基本形式）
　　
　　图1
　　二、问题的出现
　　2009年1月，运行人员巡检时发现#3锅炉27米层#3角处温度较高，并伴有火星从保温中喷出。通过现场拆除保温后发现#3锅炉出现了炉膛水冷壁裂缝现象。裂缝位置主要集中在锅炉炉膛#3角，从最上层喷燃器开始一直到后墙水冷壁折焰角处，裂缝长度大约20米。
　　在#3机组临停时进入炉内后检查发现，该裂缝处鳍片已经烧裂。裂缝处鳍片板已经发黑。主要裂缝位置是在锅炉后墙与乙侧墙转角处。同时在#3炉#4角同样位置也发现了鳍片烧黑的现象。由于当时临停时间较短，无法进行处理，故在裂缝处灌注耐火塑料后用保温棉包覆，然后外包铝皮，就进行了开机操作。
　　开机运行后一周，#3炉#3#4角冒火星情况又出现，确认以上处理方法不能够彻底解决水冷壁鳍片烧损问题，需要分析后确定可行的方案去处理。
　　三、水冷壁裂缝原因分析
　　根据我厂#3#4炉运行情况，结合东方锅炉厂图纸，分析有如下原因。
　　1）、水冷壁管节距选定问题
　　膜式水冷壁管节距选定根据经验公式，相对节距S/D大约在1.3~1.35倍之间，我厂#3锅炉水冷壁管直径为φ60×6.5mm,水冷壁管节距计算值应为S=78~81mm之间。目前#3锅炉水冷壁在角部节距选定值S=113mm超出了水冷壁管节距选定经验公式的选定值，导致在运行中鳍片处温度过高所致。增加图2的介绍
　　
　　图2
　　2）、水平刚性带稳定性问题
　　水平刚性带在运行中如果圆柱销断裂、支撑板断裂或支撑板间距过大都有可能造成水冷壁抗干扰性较差，而水冷壁角部处于应力集中部位，加上运行过程中水冷壁各部位温差产生应力，因此该部位支撑板或连接板非常容易出现裂口。
　　四、确定水冷壁裂缝处理方案：
　　4.1、处理方案从调整节距和稳定性加固两个方面考虑，经分析后处理方案有以下三种。
　　方案1：
　　1）、将管子1向火焰中心进行调整，减小与管子2和3之间节距，使管子节距达到89.33mm，鳍片宽度为29.33mm（参考下图3）。2）、进行角部加固处理，在裂缝处沿高度每2米加一道死腰带。3）、对原有的刚性连接设施，包括圆柱销、支撑板、连接板，断裂、胶焊的进行焊接，间距过大增加连接支撑的数量。
　　方案2：
　　1）、将管子1和3同时向火焰中心进行调整，减小1、2之间、1、3之间、3、4之间水冷壁管的节距，使管子节距达到84.35mm，鳍片宽度为24.35mm（见下图3）2）、进行角部加固处理，在裂缝处沿高度每2米加一道死腰带。3）、对原有的刚性连接设施，包括圆柱销、支撑板、连接板，断裂、胶焊的进行焊接，间距过大增加连接支撑的数量。
　　
　　图3
　　方案3：
　　对变型水冷壁管进行校正，维持原节距不变，去除烧坏鳍片，在裂缝两侧水冷壁管分别加焊鳍片，保证鳍片互不连接，同时进行角部加固处理。在裂缝两侧2根水冷壁管背火侧焊接耐热钢筋格，做密封盒，内部填充高温耐火复合料。
　　4.2、以上方案比较
　　调整管子方案1和方案2，可以有效局部调整管节距，使烧损的水冷壁鳍片宽度达到30mm以下，方案2施工工作量相对大，但效果更佳。方案1和方案2均是只对烧损鳍片的水冷壁管进行调整，相邻的水冷壁管节距未做变动，仍维持在113mm。方案1和方案2施工工作量相对大，难度及要求较高。方案3加密封进行外部封堵方式，相比方案1和方案2，不需要在承压部件上做太多工作，鳍片互不相连，释放了应力，同时施工难度不大，但处理后的效果不一定理想，锅炉运行一段时间后，仍有继续烧损的可能，以后的检修中需对密封进行检查消漏。
　　4.3、方案的确定
　　根据现场的实际运行情况以及咨询锅炉制造厂家的意见，决定采用方案2：将管子1和3同时向火焰中心进行调整，使管子节距达到84.35mm，鳍片宽度为24.35mm。同时进行角部加固处理。角部加固处理方法为：在后墙两根和角部四根管子上焊接三角铁板，用100×10mm的扁铁将每块三角铁板连为一体。如下图所示：
　　
　　五、项目的实施
　　经过上述的论证和准备工作，在2009年5月开始的#3锅炉大修中，我公司委托检修单位按照确定的方案进行了施工。从锅炉27米开始至47米将四根水冷壁管进行了割除。然后进行了坡口制作，将四根水冷壁管进行间距调整，并重新进行了焊接。实施过程中的关键环节，是上下水冷壁管的弯管角度的确定，即在27米、47米部位，将直的水冷壁管同时向火焰中心偏移的弯管角度，根据经验，我们初步将弯管角度定在135度，经过现场比对，基本满足方案2的要求。
　　六、改造的效果
　　通过改造，在锅炉启动后连续进行了6个月的观察，没有发现有裂缝的痕迹。在2010年#3锅炉小修中进入炉膛后再次检查没有发现任何异常。证明处理方案是正确的，处理结果是令人满意的。
　　七、结论
　　水冷壁裂缝问题，尤其是在锅炉各角结合处尤其容易出现。很多电厂、不同厂家的锅炉也存在类似的隐患。我公司#3锅炉经过科学论证，结合现场实际，最终解决了水冷壁裂缝。其过程和分析思路对锅炉设计和运行维护都值得借鉴。
　　
　　参考文献
　　[1] 潘国传.锅炉运行探讨.浙江电力.2006（5）:16-18.