某电站末级过热器、末级再热器穿顶棚密封结构开裂受力分析及防治

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1、技术交流与应用一0了ni0aJm×o了@》0_O3菜毫站来缀过热器、泰级再热器穿顶棚密封结构开裂受分析及防治王必宁，马红，康豫军，王军民(西安热工研究院有限公司，陕西西安710032)摘要：针对某电厂l号炉朱级过热器、术级再热器穿顶棚密封部位开裂问题进行了现场检验，对顶棚密封处结构进行了各种工况下的受力分析和计算，指出了造成该问题的主要原因，并提出了防治措施。关键词：过热器；再热器；顶棚；密封结构；开裂；受力分析．中图分类号：TU312文献标志码：A文章编号：1673—7598(2008)11-0074—05过热器悬吊屏、低温过热器水平段及后烟井包墙和炉顶过热器组成。末级过热器位于

2、炉膛上部后分隔屏的后面，由25片垂直于前墙的管屏构成，顶棚下部某电厂1号机组锅炉为美国燃烧_丁程公司制造每片屏(顶棚上部各管外径有所不同)由22根外径为的2100．1t／h亚临界一次再热、单汽包、控制循环、四50．8mill的管子弯成u形的管组，两端分别与一个进籀36角喷燃双切圆燃煤锅炉，汽轮机为法国GECAlsthom口联箱和两个出口联箱连接。各管屏间节距为卷公司制造的T2A一650—30—4—46型汽轮机。该机组于762mm屏内各管问节距为60mill，末级过热器穿顶第1996年6月24日投运，至2004年9月30日机组检修时棚密封结构形式见图1。11期启停112次。累汁运行6

3、2672h。MCR工况下过热器锅炉再热器由末级再热器、后屏式再热器和墙的冉N温度为540cc，出口压力为18．2MPa。锅炉投式辐射再热器组成末级再热器位于末级过热器和运以来，末级过热器、末级再热器管穿顶棚密封部位后墙水冷壁悬吊管之间，由后屏式再热器受热面通多次发生开裂泄漏，并多次出现较大范围的裂纹缺过再热器交叉管延伸而成。末级再热器由38片垂直豳陷，已影响到机组的安全、经济运行l】1。于前墙的管屏构成，每片屏由20根外径为63．5n31Tl的管子弯成U形管组各管屏问节距为508mill，屏内各≥穿疆嘲密封结构的检查与分析管问节距为73mlTl。高温段与一个出口联箱连接。末级再热器

4、穿顶棚密封结构形式见图2。j譬乏主；_毒2．1．1穿顶棚密封结构情况锅炉顶部的大屏、后屏、高压过热器、高压再热器采用高顶板吊挂结构，大屏、后屏、高压过热器、高压再热器顶棚以下的载荷通过高顶板采用刚吊悬吊在顶板粱上，顶棚以上的载荷南集箱上耳板用弹簧吊架吊于顶板梁上。由于顶棚刚度很大，因此顶棚处是膨胀和受力的分界线，顶棚以上的管屏向上膨胀，蔓1夏量t罨管毒蔓2写≯雾簧顶棚以下的管屏向下膨胀l21了：誓警{彗囊了薯誊枣2．1．2末级过热器、末级再热器基本情况2．13结构检查锅炉过热器由末级过热器、过热器分隔屏、低温(1)悬吊结构检查。末级过热器进、}{I口集箱收稿日期：2008—06—1

5、9作者简介：王必宁(1979一)，男，湖南宁乡人，硕I，从事电站关键部件结构强度分析、管道振动治理、乃容器和压管道心力计算及安全性坪定研究1作和末级再热器出口集箱均分别由4只弹簧吊架悬吊据ASME“BoilerandpressureVesselCode”Section在炉顶钢梁上．经检查各弹吊状态正常。末级过热Ⅷ，Div．2中的应力分类定义，该最大等效应力为一器和末级再热器管屏分别由平行于前墙的两排刚吊次应力+二次应力。因为有限元模型中管子与脊板悬吊在炉顶刚梁上，经检查各刚吊状态正常l3l。的连接尺寸和形状与实际连接焊缝有所不同，考虑(2)管屏结构检查。为保持管屏的平面形态，顶到有

6、限元模型中管子与脊板的未过渡连接，计算出棚以下各管屏设有夹持管和管问滑动钩卡，经检查的应力大于实际情况。各夹持管状态正常、滑动钩卡基本正常，只有个别钩卡脱开，但对管子的热膨胀基本无影响，即顶棚以下各管屏向下热膨胀没有发现异常。(3)末级过热器、末级再热器顶棚以上管段中，与集箱连接的管子及与后屏式再热器连接的管子、管线均有弯折。管子柔度较大，可充分吸收热膨胀。22顶棚密封结构分析2．2．1模型选取及计算参数由于末级过热器、末级再热器顶棚以上管段柔度较大，可充分吸收热膨胀，因此这里不再详细计算圈3工况一几何模型和有限元网格分析顶棚以上管段的热膨胀所产生的应力，主要对顶棚密封部位受力情况

7、分别进行有限元分析计算，并以出现问题较多的末级再热器顶棚密封处往炉前数第21-30~管为对象，这部分管子规格为~b63．5x3．38(mm)，材料为SA一213T12，材料的物理性能及许用应力分别见表1和表2。表1SA一213T12钢的材料物理性能温度，℃20300400500600密度／(~103kg·m)7．857．857．857．857．85线膨胀系数／(xl0℃)12．813．213．714．014．12图4管重及水重应力72图热导率／(W·(m·K))44．