220t/h鍋爐二級噴水減溫器隱患分析與改造
　　　　[摘要]鍋爐噴水減溫器對控制鍋爐主汽溫度具有重要意義，實際運行中減溫器主要故障就是泄漏，今天連云港振輝公司針對某熱電站220t/h高溫高壓鍋爐噴水減溫器在運行初期發現的減溫器泄漏問題進行分析，從根本上找到了泄漏原因并采取必要措施，成功消除了這一隱患。
一、概述
　　　　某熱電站兩臺220t/h高溫高壓鍋爐主要燃燒高爐產生的廢氣—高爐煤氣，并摻燒一定比例焦煤，利用鍋爐產生的蒸汽送入汽輪機發電，或通過減溫減壓器向煉鋼廠供汽。該電站為高煤消耗大戶，每小時消耗高煤40萬Nm3,為公司減少高煤放散、節能減排發揮了重要作用，為循環經濟典型實例。
　　　　該220t/h鍋爐系制造WGZ220-9.81/18型，噴水器為混合式減溫器，采用噴水減溫方式，減溫器分兩級，一級粗調，二級微調。投運時，減溫器將高壓給水（二級除鹽水）通過笛形噴管上的7個小孔，直接噴入集箱內的保護襯套，與過熱蒸汽混合并換熱，對汽溫進行調節（如圖1）。2013年5月25日，巡檢人員發現1#爐甲側二級減溫器處大量漏水，經檢查發現減溫器集箱與保護套管結合處的焊縫（A點）有兩條裂紋，分別有4～5cm和8～9cm長，進一步對減溫器分解檢查發現噴管與保護套管對接處的焊縫（B點）破裂，大量給水從焊縫溢出，流入保護襯套和集箱壁面之間的縫隙中，由于在運行工況下給水溫度與蒸汽溫度相差高達350℃，集箱壁面反復不斷被高溫蒸汽和低溫減溫水沖刷,溫度變化頻繁而劇烈,材料內部產生交變的熱應力而疲勞破壞。若不能及時消除該隱患，極有可能損壞整個減溫器，造成緊急停機停爐,影響主體廠生產。由于二級減溫器懸吊布置在煙道內，位置高,連接管道繁雜，裝拆不便，工期長，施工人員操作起來也很危險。長期停爐造成的損失也是巨大的。

二、攻關措施
　　　　對此重大隱患，工廠技術人員人員與連云港振輝機械設備有限公司的技術人員作進一步核實，對隱患產生的根源進行分析，并提出了一套整改措施。
1.減溫器噴管與保護套管對接焊縫破裂的原因
　　　　通過對該減溫器內部結構分析和計算，并結合現場運行經驗，我們認為原因有以下幾點：
（1）減溫器工作條件惡劣
　　　　二級減溫器位于鍋爐水平煙道內，高溫過熱器冷段和熱段之間，在運行工況下，此處汽溫高達470～480℃，蒸汽壓力達到9.8MPa，減溫水額定流量4.17t/h,但隨汽溫變化要不斷調節甚至停/投運，它的流量變化會產生熱沖擊。在高溫高壓和熱沖擊下，材料內部就產生交替變化的熱應力，而A、B兩處焊縫存在殘余應力，它與熱應力疊加，使這兩處應力最大，強度最差，是整個結構中的弱點。
（2）減溫器內部有共振現象
　　　　經過流體力學計算得知，蒸汽流量200t/h時，減溫器集箱內蒸汽流速在50m/s左右，雷諾數為9.77×106，是典型的湍流狀態，汽流速度不規則的劇烈變化，對噴管產生激振力。而蒸汽流經噴管處因集箱流通截面突變而產生渦流，也能引起振動，此外二級減溫水從噴管小孔以每秒數百米的速度噴射，這種高速射流對噴管產生很大的反沖力（如圖2）。這三種因素使整個噴管發生受迫振動，當振動頻率與噴管固有頻率一致時,整個噴管就發生共振。

圖2  渦流及減溫水反沖力對噴管的作用（俯視圖）
（3）噴管結構設計上存在問題
　　　　二級減溫器噴管為一長540mm，直徑42mm，壁厚5mm的細長、薄壁管道，剛性很差，容易發生撓性變形。此外噴管僅靠底部一個定位螺栓定位,其他地方沒有加固件,類似懸臂布置,當噴管處于共振狀態時,B點焊縫處受到的彎矩最大,如前所述,焊縫是噴管最薄弱的部分，受到共振就容易斷裂，減溫水溢出，和蒸汽反復沖刷集箱處最薄弱的A點，使之疲勞破壞產生大裂縫。
2.整改方案的提出與實施
　　　　針對上述分析，確定了具體整改方案:
（1）將二級減溫器噴管抽出，將B點焊縫的破裂部分補焊好，
　　　　對A點處的裂縫也進行了修補。
（2）將噴管進行加固。做一有錐度的托盤，托盤材料為
　　　　12Cr1MoV鋼。為便于安裝和為熱膨脹留下余量，托盤與噴管，套管之間留有0.25～0.5mm的間隙，并沿管長方向開有2mm寬的口（如圖4）。將托盤套上噴管，并焊于噴管和集箱連接點（A點）附近（如圖3）。

圖4   托盤的結構
　　　　2013年6月5日，該方案在現場實施完畢。
三、攻關效果
　　　　通過上述措施，重新運行后發現二級減溫器漏水現象得到很好消除，確保了鍋爐汽溫的穩定，有利于機組的安全運行。該措施從根本上消除了減溫器集箱漏水可能導致其報廢這一危險因素，避免了拆換整個減溫器這一繁雜的修理工作。有效控制了事故停爐停機的次數，對有效消耗高煤和保證主體廠生產起了重要作用。