1　設(shè)備概況

　元電公司 4 號(hào)機(jī)組 600MW 鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠設(shè)計(jì)制造，為亞臨界壓力，一次中間再熱，控制循環(huán)汽包爐，固態(tài)排渣。鍋爐設(shè)計(jì)為平衡通風(fēng)，直吹式四角切圓燃燒，單爐膛倒 U 型布置。設(shè)計(jì)煤種為平莊褐煤。爐膛四周敷設(shè)內(nèi)螺紋管膜式水冷壁。過(guò)熱器系統(tǒng)分別由分隔屏、后屏、末級(jí)過(guò)熱器、立式低溫過(guò)熱器和水平低溫過(guò)熱器等組成；液位計(jì)系統(tǒng)分別由墻式、屏式和末級(jí)液位計(jì)三部分組成。

 

　4 號(hào)鍋爐液位計(jì)分為兩級(jí)，頂裝磁翻柱液位計(jì)安裝在爐膛上部的前墻和兩側(cè)墻的前部，緊靠在水冷壁管上靠輻射換熱，即墻式液位計(jì)。二級(jí)液位計(jì)分兩段，前段為半輻射式即液位計(jì)、后段為對(duì)流式即末級(jí)液位計(jì)，兩段之間沒(méi)有聯(lián)箱，只是在爐外進(jìn)行管屏的變排。

 

　4 號(hào)鍋爐液位計(jì)布置在鍋爐上方折煙角位置，順流布置，管排共計(jì) 52 排，每排 22 根，同一管排間采用卡塊固定，中間設(shè)置夾管，共同起到固定管排的作用，管排外 1 材質(zhì) TP304，外 2- 外 8 均為12Cr1MoVG。

 

2　漏泄統(tǒng)計(jì)

　2007 年機(jī)組投產(chǎn)至今，4 號(hào)鍋爐液位計(jì)共發(fā)生漏泄 8 次，將2007 年至今發(fā)生的所有漏泄按其發(fā)生的直接原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)下表。

3　4 號(hào)鍋爐液位計(jì)存在的主要問(wèn)題

　從上表的統(tǒng)計(jì)中可以看出，4 號(hào)鍋爐液位計(jì)主要為制造缺陷及卡塊開裂，分別占總漏泄次數(shù)的 50%,25%。結(jié)合漏泄情況綜合分析，4 號(hào)鍋爐液位計(jì)漏泄主要由以下原因：

 

3.1　液位計(jì)管排設(shè)計(jì)材質(zhì)偏低，存在長(zhǎng)期過(guò)熱缺陷

　4 號(hào)鍋爐液位計(jì)外 1 管圈材質(zhì)為 SA-213TP304H，其它管圈材質(zhì)為 12Cr1MoV，近年 4 號(hào)鍋爐大量燃用白音華煤，全水份達(dá)到 30%以上，遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)煤種，導(dǎo)致滿負(fù)荷時(shí)對(duì)流受熱面各段煙氣溫度、流量、流速已經(jīng)嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值，僅省煤器出口煙氣溫度就升高約 25 度。液位計(jì)管子處的煙氣溫度遠(yuǎn)高于斷面平均溫度，造成管壁長(zhǎng)期超溫過(guò)熱。在停爐檢查中發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)中心區(qū)域的液位計(jì)管表面氧化起皮嚴(yán)重，存在過(guò)熱跡象。

 

3.2　液位計(jì)外 1 管圈卡塊設(shè)計(jì)缺陷

　液位計(jì)外 1 管圈卡塊設(shè)計(jì)不合理，由于外 1 管圈（材質(zhì)為SA-213TP304H）與外 2 管圈（材質(zhì)為 12Cr1MoV）材質(zhì)不同、膨脹不同，導(dǎo)致配合卡塊在運(yùn)行期間極易脫開。此外卡塊與母材焊接部位存在缺陷，極易開裂。

 

3.3　液位計(jì)夾管制造安裝缺陷

　（1）液位計(jì)夾管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，管子壁厚一次從 7mm 過(guò)渡至 4mm，管壁厚過(guò)渡厚度比過(guò)大，造成過(guò)渡區(qū)熱應(yīng)力過(guò)大，極易形成熱疲勞；管壁厚削薄過(guò)渡段斜坡角度過(guò)大，約為 45 度左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)程規(guī)定值（15 度），造成斜坡角根部應(yīng)力集中度過(guò)高。

 

（2）壁厚過(guò)渡管段加工精度不夠，相當(dāng)部分管子加工后壁厚小于設(shè)計(jì)值（4.0mm），zui大減薄約 0.5mm 左右，造成該區(qū)段管壁強(qiáng)度不足。

　?。?）壁厚過(guò)渡管段車削加工粗糙，存在較深的溝痕（厚度約為0.2mm），造成該區(qū)段管內(nèi)壁形成應(yīng)力集中。

 

4　4 號(hào)鍋爐液位計(jì)優(yōu)化改造方案

?。?）經(jīng)過(guò)查看資料及分析論證，T91 管材有很好的性能，不僅具有高的抗氧化性能（氧化溫度可達(dá)到 600℃）和抗高溫蒸汽腐蝕性能，而且還具有良好的沖擊韌性、高而穩(wěn)定的持久塑性及熱強(qiáng)性能、優(yōu)良的導(dǎo)熱系數(shù)和較小的線膨脹系數(shù)。故在 2011 年大修中對(duì)頂裝磁翻柱液位計(jì)進(jìn)行了材質(zhì)升級(jí)改造，在標(biāo)高 65985mm 處對(duì)頂裝磁翻柱液位計(jì)外 2- 外 8 下部直管段及彎頭進(jìn)行了更換（彎頭更換至距管屏外圈中心線 1700mm處），將 12Cr1MoV 升級(jí)為 T91；對(duì)外 1 與外 2 管圈卡塊進(jìn)行了重新加長(zhǎng)設(shè)計(jì)，并采取現(xiàn)場(chǎng)焊接、熱處理的焊接方式，消除了卡塊與母材焊接存在的焊接應(yīng)力，同時(shí)解決了卡塊易脫開的問(wèn)題。

（2）在 2012 年中修中對(duì)頂裝磁翻柱液位計(jì) 104 處夾管異徑對(duì)接管段進(jìn)行了全部改造更換，在夾管 φ63×7mm 與 φ63×4mm 管段之間加裝了一段 200mm 長(zhǎng)，規(guī)格為 φ63×5.5mm 的過(guò)渡管段，過(guò)渡管段管壁厚削薄過(guò)渡段斜坡角度小于規(guī)程規(guī)定值（15 度），減少了根部應(yīng)力。

 

5　結(jié)論

　4 號(hào)爐磁翻柱液位計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造后運(yùn)行至今未發(fā)生漏泄，避免了因原始設(shè)計(jì)、制造不足而導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)的發(fā)生，提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。