一、設(shè)備簡介
    我廠#3、#4鍋爐采用東方鍋爐廠生產(chǎn)的型號(hào)為DC670/13.7-21超高壓鍋爐，基本型式為：一次中間再熱超高壓自然循環(huán)汽包爐、11型布置、單爐膛、燃燒器四角布置，切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、采用管式空氣預(yù)熱器、鋼構(gòu)架（雙排柱）。在爐膛上部垂直分布輻射式全大屏過熱器和輻射一對(duì)流式后屏過熱器，水平嫻道布置高溫過熱器和高溫再熱器；尾部豎井煙道由中隔墻分隔成前后兩部分，前豎井中布置低溫再熱器，后豎井中布置低溫過熱器；在低溫再熱器及低溫過熱器下方均布置有省煤器管組，由省煤器垂直懸吊管懸吊低溫再熱器和低溫過熱器。空氣預(yù)熱器一、二次風(fēng)分開，均為單級(jí)管式布置。（圖1為我廠#3鍋爐的基本形式）

二、問題的出現(xiàn)
    2009年1月，運(yùn)行人員巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)#3鍋爐27米層#3角處溫度較高，并伴有火星從保溫中噴出。通過現(xiàn)場(chǎng)拆除保溫后發(fā)現(xiàn)#3鍋爐出現(xiàn)了爐膛水冷壁裂縫現(xiàn)象。裂縫位置主要集中在鍋爐爐膛#3角，從最上層噴燃器開始一直到后墻水冷壁折焰角處，裂縫長度大約20米。
    在#3機(jī)組臨停時(shí)進(jìn)入爐內(nèi)后檢查發(fā)現(xiàn)，該裂縫處鰭片已經(jīng)燒裂。裂縫處鰭片板已經(jīng)發(fā)黑。主要裂縫位置是在鍋爐后墻與乙側(cè)墻轉(zhuǎn)角處。同時(shí)在#3爐#4角同樣位置也發(fā)現(xiàn)了鱗片燒黑的現(xiàn)象。由于當(dāng)時(shí)臨停時(shí)間較短，無法進(jìn)行處理，故在裂縫處灌注耐火塑料后用保溫棉包覆，然后外包鋁皮，就進(jìn)行了開機(jī)操作。
    開機(jī)運(yùn)行后一周，#3爐#3#4角冒火星情況又出現(xiàn)，確認(rèn)以上處理方法不能夠徹底解決水冷壁鰭片燒損問題，需要分析后確定可行的方案去處理。
    三、水冷壁裂縫原因分析
    根據(jù)我廠#3#4爐運(yùn)行情況，結(jié)合東方鍋爐廠圖紙，分析有如下原因。
    1)、水冷壁管節(jié)距選定問題
    膜式水冷壁管節(jié)距選定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，相對(duì)節(jié)距S/D大約在1.3～1.35倍之間，我廠#3鍋爐水冷壁管直徑為60×6.5 mm，水冷壁管節(jié)距計(jì)算值應(yīng)為S=78～81mm之間。目前#3鍋爐水冷壁在角部節(jié)距選定值S=113mm超出了水冷壁管節(jié)距選定經(jīng)驗(yàn)公式的選定值，導(dǎo)致在運(yùn)行中鰭片處溫度過高所致。增加圖2的介紹

2)、水平剛性帶穩(wěn)定性問題
    水平剛性帶在運(yùn)行中如果圓柱銷斷裂、支撐板斷裂或支撐板間距過大都有可能造成水冷壁抗干擾性較差，而水冷壁角部處于應(yīng)力集中部位，加上運(yùn)行過程中水冷壁各部位溫差產(chǎn)生應(yīng)力，因此該部位支撐板或連接板非常容易出現(xiàn)裂口。
四、確定水冷壁裂縫處理方案：
    4.1、處理方案從調(diào)整節(jié)距和穩(wěn)定性加固兩個(gè)方面考慮，經(jīng)分析后處理方案有以下三種。
  方案1：
  1)、將管子l向火焰中心進(jìn)行調(diào)整，減小與管子2和3之間節(jié)距，使管子節(jié)距達(dá)到89.33mm，鰭片寬度為29.33mm(參考下圖3)。2)、進(jìn)行角部加固處理，在裂縫處沿高度每2米加一道死腰帶。3）、對(duì)原有的剛性連接設(shè)施，包括圓柱銷、支撐板、連接板，斷裂、膠焊的進(jìn)行焊接，間距過大增加連接支撐的數(shù)量。
  方案2：
  1)、將管子l和3同時(shí)向火焰中心進(jìn)行調(diào)整，減小1、2之間、1、3之間、3、4之間水冷壁管的節(jié)距，使管子節(jié)距達(dá)到84.35mm，鰭片寬度為24.35mm（見下圖3）2）、進(jìn)行角部加固處理，在裂縫處沿高度每2米加一道死腰帶。3）、對(duì)原有的剛性連接設(shè)施，包括圓柱銷、支撐板、連接板，斷裂、膠焊的進(jìn)行焊接，間距過大增加連接支撐的數(shù)量。

  方案3：
  對(duì)變型水冷壁管進(jìn)行校正，維持原節(jié)距不變，去除燒壞鰭片，在裂縫兩側(cè)水冷壁管分別加焊鰭片，保證鰭片互不連接，同時(shí)進(jìn)行角部加固處理。在裂縫兩側(cè)2根水冷壁管背火側(cè)焊接耐熱鋼筋格，做密封盒，內(nèi)部填充高溫耐火復(fù)合料。
    4.2、以上方案比較
    調(diào)整管子方案1和方案2．可以有效局部調(diào)整管節(jié)距，使燒損的水冷壁鰭片寬度達(dá)到30mm以下，方案2施工工作量相對(duì)大。但效果更佳。方案1和方案2均是只對(duì)燒損鰭片的水冷壁管進(jìn)行調(diào)整，相鄰的水冷壁管節(jié)距未做變動(dòng)，仍維持在113 mm。方案l和方案2施工工作量相對(duì)大，難度及要求較高。方案3加密封進(jìn)行外部封堵方式，相比方案1和方案2，不需要在承壓部件上做太多工作，鰭片互不相連，釋放了應(yīng)力，同時(shí)施工難度不大，但處理后的效果不一定理想，鍋爐運(yùn)行一段時(shí)間后，仍有繼續(xù)燒損的可能，以后的檢修中需對(duì)密封進(jìn)行檢查消漏。
    4.3、方案的確定
    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況以及咨詢鍋爐制造廠家的意見，決定采用方案2：將管子1和3同時(shí)向火焰中心進(jìn)行調(diào)整，使管子節(jié)距達(dá)到84.35mm，鰭片寬度為24.35mm。同時(shí)進(jìn)行角部加固處理。角部加固處理方法為：在后墻兩根和角部四根管子上焊接三角鐵板，用100×10mm的扁鐵將每塊三角鐵板連為一體。如下圖所示：

五、項(xiàng)目的實(shí)施
    三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐等設(shè)備。
    經(jīng)過上述的論證和準(zhǔn)備工作，在2009年5月開始的#3鍋爐大修中，我公司委托檢修單位按照確定的方案進(jìn)行了施工。從鍋爐27米開始至47米將四根水冷壁管進(jìn)行了割除。然后進(jìn)行了坡口制作，將四根水冷壁管進(jìn)行間距調(diào)整，并重新進(jìn)行了焊接。實(shí)施過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是上下水冷壁管的彎管角度的確定，即在27米、47米部位，將直的水冷壁管同時(shí)向火焰中心偏移的彎管角度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們初步將彎管角度定在135度，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)，基本滿足方案2的要求。
    六、改造的效果
    通過改造，在鍋爐啟動(dòng)后連續(xù)進(jìn)行了6個(gè)月的觀察，沒有發(fā)現(xiàn)有裂縫的痕跡。在2010年#3鍋爐小修中進(jìn)入爐膛后再次檢查沒有發(fā)現(xiàn)任何異常。證明處理方案是正確的，處理結(jié)果是令人滿意的。
七、結(jié)論
    水冷壁裂縫問題，尤其是在鍋爐各角結(jié)合處尤其容易出現(xiàn)。很多電廠、不同廠家的鍋爐也存在類似的隱患。我公司#3鍋爐經(jīng)過科學(xué)論證，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，最終解決了水冷壁裂縫。其過程和分析思路對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)都值得借鑒。