1、第 37 卷 第 6 期2022 年 12 月Vol.37 No.6Dec.2022电力学报JOURNAL OF ELECTRIC POWER文章编号：1005-6548（2022）06-0576-06 中图分类号：TK229.6 文献标识码：B 学科分类号：47040DOI：10.13357/j.dlxb.2022.069开放科学（资源服务）标识码（OSID）：660 MW 超临界 CFB锅炉非金属膨胀节整改谢卫国，陶丁，贾克用，陈东伟，蔺伟东（苏晋朔州煤矸石发电有限公司，山西 朔州，036800）摘要：介绍了 660 MW 超临界 CFB锅炉非金属膨胀节的运行情况，重点剖析了高温、正压部位
2、安装的非金属膨胀节的结构，分析了点火风道非金属膨胀节和灰道非金属膨胀节运行后因框架间隙变化频繁出现泄漏的问题，阐述了将非金属膨胀节替换为常规金属膨胀节面临的困难，针对非金属膨胀节存在的问题提出了改进措施，如采取加装防坠板、防脱柱等措施，同时规范非金属膨胀节的安装工序，解决了非金属膨胀节的泄漏问题，为同类型锅炉非金属膨胀节的设计优化和性能提升提供参考和支持。关键词：660 MW 超临界 CFB锅炉；非金属膨胀节；泄漏Modification of Non-metallic Expansion Joint of 660 MW Supercritical CFB BoilerXIE Wei-guo，
3、TAO Ding，JIA Ke-yong，CHEN Dong-wei，LIN Wei-dong（Sujin Shuozhou Gangue Power Generation Co.，Ltd.，Shuozhou 036800，China）Abstract：The operation of non-metallic expansion joints of 660 MW supercritical CFB boiler is introduced.The structure of non-metallic expansion joint installed at high temperature a
4、nd positive pressure is analyzed，The leakage problem of non-metal expansion joint in ignition duct and non-metal expansion joint in ash duct due to the change of frame clearance is analyzed.The difficulties of replacing non-metallic expansion joints with conventional metal expansion joints are descr
5、ibed.Effective improvement measures are put forward to solve the problems of non-metallic expansion joints，such as installing anti-falling plate and anti-falling column.At the same time,the installation process of non-metallic expansion joints is standardized to solve the leakage problem of non-meta
6、llic expansion joints,providing reference and support for the design optimization and performance improvement of non-metallic expansion joints of the same type of boiler.Key words：660 MW supercritical CFB boiler；non-metal expansion joint；leak 收稿日期：2022-08-20作者简介：谢卫国（1982），男，高级工程师，主要从事热能与动力工程方面的工作，；陶
7、丁（1976），男，工程师，主要从事热能与动力工程方面的工作；贾克用（1965），男，工程师，主要从事热能与动力工程方面的工作；陈东伟（1987），男，工程师，主要从事热能与动力工程方面的工作；蔺伟东（1986），男，工程师，主要从事热能与动力工程方面的工作。引文格式：谢卫国，陶丁，贾克用，等.660 MW 超临界 CFB 锅炉非金属膨胀节整改 J.电力学报，2022，37（06）：576-581.DOI：10.13357/j.dlxb.2022.069.第 6 期谢卫国，等：660 MW 超临界 CFB锅炉非金属膨胀节整改0 前言 苏晋朔州煤矸石发电有限公司 2660 MW 超临界 CFB
8、锅炉是第一台大容量的超临界 CFB 锅炉，其设计与常规 300 MW 级循环流化床机组结构区别较大，其锅炉容量翻倍，锅炉结构尺寸大幅增加，因而在 300 MW 级循环流化床锅炉中使用的金属膨胀节无法在新设计的 660 MW 锅炉中继续使用。在设计 660 MW 大型循环流化床机组时，因受金属膨胀节位移量方面的限制，在一次风道、炉膛回灰通道等处设计使用了非金属膨胀节。通过对我公司 2660 MW 超临界 CFB锅炉点火风道非金属膨胀节和灰道非金属膨胀节的运行情况进行分析，找到非金属膨胀节频繁故障的原因，为我公司 660 MW 超临界锅炉非金属膨胀节设计改进以及后续锅炉性能优化，提供参考和借鉴。2
9、 锅炉简介 本机组为东方锅炉厂生产的 DG2162.3/25.4-1超临界直流炉，双布风板、单炉膛、H 型布置、平衡通风、一次中间再热、循环流化床燃烧方式，采用外置式换热器调节床温及再热蒸汽温度，采用高温蒸汽冷却式旋风分离器进行气固分离。锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上1。再热器系统按蒸汽流程依次分为低温再热器和高温再热器二级。低温再热器布置在后竖井烟道内，高温再热器布置在外置床，低温再热器与高温再热器前均布置有喷水减温系统2-3。苏晋朔州电厂两台机组大量使用了非金属膨胀节，一台锅炉本体就有 142个4。安装在高温、正压部位的非金属膨胀节分别有：空预器热一次风出口、空预器热二次风出口、
10、锅炉点火风道、回料器至炉膛回料腿、外置床至炉膛灰道。3 非金属膨胀节介绍 非金属膨胀节又称非金属补偿器，主要作用：一是吸收两个具有相对位移部件由热胀冷缩或震动引起的相对位移，二是保证两个具有相对位移部件之间连接通道的密封。它在循环流化床（CFB）锅炉中应用广泛，是锅炉的重要组成部分，其质量直接影响循环流化床锅炉的密封效果，进而影响到锅炉运行的安全稳定性5-7。非金属膨胀节金属构件由保持框架、蒙皮紧固件、耐火保温材料支撑部件、导流板等组成，部分膨胀节内有迷宫结构和活动滑移部件，金属部件起支撑、保持、导流作用。膨胀节的非金属部件由浇注料、防灰层、密封绳、隔热层、蒙皮等组成，其作用是隔绝内外热传导、
11、密封、吸收膨胀位移。3.1点火风道非金属膨胀节点火风道非金属膨胀节内部结构包括活动折边板、限位板（限制活动折边板运行轨迹与活动板间隙，吸收横向和纵向位移）和导流板（留有间隙吸收轴向位移）。在框架内填充隔热棉（陶瓷纤维棉），导流板、支撑板外侧焊有抓钉，便于浇注料紧密固定，其结构见图 1。3.2回炉膛灰道非金属膨胀节回料器回料管、外置床非金属膨胀节依据锅炉厂所规定的膨胀节安装位置来设置，各位置的连接尺寸及各方向产生的热位移量尺寸由锅炉厂提供。回料器回料管非金属膨胀节依据锅炉厂提供连接型式的要求，左框架安装在炉膛侧接管上（离接管端口180 mm 处），右框架安装在灰道侧接管上（离接管端口 180 m
12、m 处），而内部左侧板与炉膛侧接管端口焊接固定，内部右侧板与灰道接管端口焊接固定。图 1点火风道膨胀节结构图Fig.1Ignition duct expansion joint structure577第 37 卷电力学报外置床灰道（高温再热器、中温过热器 1、中温过热器 2）非金属膨胀节依据锅炉厂提供的连接型式要求，左框架安装在灰道侧接管上（离接管端口 170 mm 处），右框架安装在炉膛侧接管上（离接管端口 170 mm处），而内部左侧板与灰道侧接管端口焊接固定，内部右侧板与炉膛侧接管端口焊接固定。因锅炉厂对外置床、回料器膨胀节与灰道连接设计的特殊要求（膨胀节内部有灰道插入），非金属膨胀节
13、产品以部件型式散装发至电厂；由施工单位依据说明书描述的步骤，依次将非金属膨胀节金属结构部件与炉膛侧接管、灰道侧接管现场安装、焊接定位后，再依次填充内部密封绳、防灰层、绝热套，并最终完成蒙皮及整体的安装。结构如图 2所示。4 锅炉投产运行后非金属膨胀节存在的问题 自机组试运行到投产后一年，发生多次非金属膨胀节泄漏事件，进行过多次检修更换蒙皮等部件或临时堵漏，影响机组正常运行，有些部位更是多次重复发生泄漏事件，严重时导致停机事故。非金属膨胀节泄漏事件，集中发生在带有正压、温度较高的热风道和返料腿区域。4.1点火风道膨胀节存在的问题根据设计图纸与现场检查情况对比发现，膨胀节设计要求轴向间距为 650
14、 mm，现场实际测量为 710 mm，轴向间距超出设计范围，导致炉侧活动内板不满足与点火风道侧钢板搭接 80 mm 要求，炉侧活动内板不能跟随锅炉膨胀自由运动，膨胀节主要产生以下损坏：（1）内支撑板断裂、变形；膨胀节侧板固定浇注料销钉断裂，浇注料损坏，内部 L 型滑动组件脱落，角焊缝开裂（见图 3）。图 2外置床灰道非金属膨胀节Fig.2Non-metallic expansion joint of outer bed ash passage图 3点火风道膨胀节活动板焊缝开裂Fig.3The movable plate welding seam of ignition air duct exp
15、ansion joint is cracked578第 6 期谢卫国，等：660 MW 超临界 CFB锅炉非金属膨胀节整改（2）膨胀节内胆大面积暴露在一次热风中，锅炉运行期间热风直吹点火风道膨胀节内胆，加之投入床下点火油枪时，防高温内胆更是在 1 000 甚至更高的温度下烘烤，使包袱布袋强度下降，导致内侧密封层吹损，在大风压和高温下最终引起蒙皮撕裂。（3）外框架下部轴向距离小于上部，膨胀节框架轴向的各尺寸存在不同程度地偏离设计值的问题，且四周偏离度不均匀。（4）从现场检查情况看，点火风道膨胀节活动板四角焊缝均有开焊情况，膨胀节金属框架均严重变形（变成波浪形）（见图 4），活动板与框架缝隙有杂物
16、（浇注料块）填塞的情况。（5）原设计膨胀节内胆并非暴露在一次热风中，但因现场膨胀节框架变形严重，间隙巨大，导致膨胀节内胆大量暴露在一次热风中，这就导致膨胀节蒙皮受力加大，易出现吹损的情况，同时易黏附未燃尽的油滴、热灰等出现老化损坏。4.2灰道膨胀节存在的问题锅炉投产运行后，由于支吊系统产生轻微变化，引起与锅炉本体相连的非金属膨胀节框架上下、左右、前后各个方向产生位移（锅炉全冷态），各方向尺寸均在一定程度上偏离设计值，使预留的均匀膨胀缝变得不均匀，膨胀节内部产生间隙，导致防灰层往往起不到密封效果，进而引起膨胀节框架内部间隙变大、内侧板变形，主要产生以下损坏：（1）根据现场检查，膨胀节处浇注料施工未按要求在膨胀节导流板附近制作浇注料凹槽（膨胀空间），导流板位移受阻易碰撞脱落。（2）非金属膨胀节框架内侧板变形，加之导流板脱落，炉膛内高温细灰会通过缝隙进入保温棉内部，长期冲刷使防灰层、密封绳、隔热棉损坏，最终引起蒙皮破裂。（3）回料器灰道支架有变形情况，引起膨胀节间隙发生变化，实际预留间隙尺寸偏离设计尺寸，四周间隙呈不均匀变大。5 非金属膨胀节整改措施 针对非金属膨胀节频繁泄漏的情况，曾设想将