220t/h锅炉二级喷水减温器隐患分析与改造
　　　　[摘要]锅炉喷水减温器对控制锅炉主汽温度具有重要意义，实际运行中减温器主要故障就是泄漏，今天连云港振辉公司针对某热电站220t/h高温高压锅炉喷水减温器在运行初期发现的减温器泄漏问题进行分析，从根本上找到了泄漏原因并采取必要措施，成功消除了这一隐患。
一、概述
　　　　某热电站两台220t/h高温高压锅炉主要燃烧高炉产生的废气—高炉煤气，并掺烧一定比例焦煤，利用锅炉产生的蒸汽送入汽轮机发电，或通过减温减压器向炼钢厂供汽。该电站为高煤消耗大户，每小时消耗高煤40万Nm3,为公司减少高煤放散、节能减排发挥了重要作用，为循环经济典型实例。
　　　　该220t/h锅炉系制造WGZ220-9.81/18型，喷水器为混合式减温器，采用喷水减温方式，减温器分两级，一级粗调，二级微调。投运时，减温器将高压给水（二级除盐水）通过笛形喷管上的7个小孔，直接喷入集箱内的保护衬套，与过热蒸汽混合并换热，对汽温进行调节（如图1）。2013年5月25日，巡检人员发现1#炉甲侧二级减温器处大量漏水，经检查发现减温器集箱与保护套管结合处的焊缝（A点）有两条裂纹，分别有4～5cm和8～9cm长，进一步对减温器分解检查发现喷管与保护套管对接处的焊缝（B点）破裂，大量给水从焊缝溢出，流入保护衬套和集箱壁面之间的缝隙中，由于在运行工况下给水温度与蒸汽温度相差高达350℃，集箱壁面反复不断被高温蒸汽和低温减温水冲刷,温度变化频繁而剧烈,材料内部产生交变的热应力而疲劳破坏。若不能及时消除该隐患，极有可能损坏整个减温器，造成紧急停机停炉,影响主体厂生产。由于二级减温器悬吊布置在烟道内，位置高,连接管道繁杂，装拆不便，工期长，施工人员操作起来也很危险。长期停炉造成的损失也是巨大的。

二、攻关措施
　　　　对此重大隐患，工厂技术人员人员与连云港振辉机械设备有限公司的技术人员作进一步核实，对隐患产生的根源进行分析，并提出了一套整改措施。
1.减温器喷管与保护套管对接焊缝破裂的原因
　　　　通过对该减温器内部结构分析和计算，并结合现场运行经验，我们认为原因有以下几点：
（1）减温器工作条件恶劣
　　　　二级减温器位于锅炉水平烟道内，高温过热器冷段和热段之间，在运行工况下，此处汽温高达470～480℃，蒸汽压力达到9.8MPa，减温水额定流量4.17t/h,但随汽温变化要不断调节甚至停/投运，它的流量变化会产生热冲击。在高温高压和热冲击下，材料内部就产生交替变化的热应力，而A、B两处焊缝存在残余应力，它与热应力叠加，使这两处应力最大，强度最差，是整个结构中的弱点。
（2）减温器内部有共振现象
　　　　经过流体力学计算得知，蒸汽流量200t/h时，减温器集箱内蒸汽流速在50m/s左右，雷诺数为9.77×106，是典型的湍流状态，汽流速度不规则的剧烈变化，对喷管产生激振力。而蒸汽流经喷管处因集箱流通截面突变而产生涡流，也能引起振动，此外二级减温水从喷管小孔以每秒数百米的速度喷射，这种高速射流对喷管产生很大的反冲力（如图2）。这三种因素使整个喷管发生受迫振动，当振动频率与喷管固有频率一致时,整个喷管就发生共振。

图2  涡流及减温水反冲力对喷管的作用（俯视图）
（3）喷管结构设计上存在问题
　　　　二级减温器喷管为一长540mm，直径42mm，壁厚5mm的细长、薄壁管道，刚性很差，容易发生挠性变形。此外喷管仅靠底部一个定位螺栓定位,其他地方没有加固件,类似悬臂布置,当喷管处于共振状态时,B点焊缝处受到的弯矩最大,如前所述,焊缝是喷管最薄弱的部分，受到共振就容易断裂，减温水溢出，和蒸汽反复冲刷集箱处最薄弱的A点，使之疲劳破坏产生大裂缝。
2.整改方案的提出与实施
　　　　针对上述分析，确定了具体整改方案:
（1）将二级减温器喷管抽出，将B点焊缝的破裂部分补焊好，
　　　　对A点处的裂缝也进行了修补。
（2）将喷管进行加固。做一有锥度的托盘，托盘材料为
　　　　12Cr1MoV钢。为便于安装和为热膨胀留下余量，托盘与喷管，套管之间留有0.25～0.5mm的间隙，并沿管长方向开有2mm宽的口（如图4）。将托盘套上喷管，并焊于喷管和集箱连接点（A点）附近（如图3）。

图4   托盘的结构
　　　　2013年6月5日，该方案在现场实施完毕。
三、攻关效果
　　　　通过上述措施，重新运行后发现二级减温器漏水现象得到很好消除，确保了锅炉汽温的稳定，有利于机组的安全运行。该措施从根本上消除了减温器集箱漏水可能导致其报废这一危险因素，避免了拆换整个减温器这一繁杂的修理工作。有效控制了事故停炉停机的次数，对有效消耗高煤和保证主体厂生产起了重要作用。