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一、解决的关键问题
托克托发电公司在役的600MW级大容量煤粉电站锅炉，一直以来存在穿屏管连结结构失效导致汽水泄漏的问题。
锅炉厂为改善管子固定并减少结渣，屏式过热器管屏分别设有8根穿屏管；在高温过热器管屏，也设有4根穿屏管。穿屏管和过热器管子之间装有一种薄片状金属连结件，通过这种薄片插接在一起，固定了过热器管屏之间的距离，减小管屏在运行中的晃动。
在长期运行中，这种穿屏管连结件容易烧损、脱落，造成穿屏管和过热器管之间机械磨损，导致泄漏。近年来，仅8号炉因屏过穿屏管和管屏磨损而造成的泄漏事故已经发生了2次，分别在2014年后屏过热器入口段、2015年后屏过热器出口段发生泄漏，其他锅炉也存在相同的问题。
穿屏管频繁磨损还增加了检修成本，影响人身安全。因为穿屏管经常发生磨损，所以被迫采用“逢停必查”的对策，即每次停炉都需要在屏式过热器的穿屏管位置，搭设和拆除大量脚手架（至少120延长米），检查穿屏管位置和更换磨损的管道。这么做既增加了检修维护成本，更增添了高空作业发生坠落的安全风险。
本产品的应运可以替换原厂的这种薄片式连结结构，消除穿屏管磨损泄漏的隐患，提升锅炉安全运行的可靠性。
二、技术原理
经过文献查阅和咨询锅炉厂家，我国现役的大容量电站煤粉锅炉穿屏管与管屏之间的连结结构，普遍采用这种薄板插接连结结构，这种结构零件多，检修维护困难，运行中容易变形、脱落。但是改进的方案基本上是采用加固插板，或者增加管子外壁的防磨措施的，只能治标不治本。本成果分析了原件失效的根本原因，从全新的角度开发了新型产品，替代原有插板结构。
1.原来的穿屏管连结装置的失效原因
在原厂设计中，穿屏管和过热器管通过2块承插式钢板进行连结，见下图3左图所示。横向布置的穿屏管和竖向布置的屏过管道上，分别焊接了一块带通槽的薄片钢板，正常的状态下，两块钢板插在了一起，靠穿屏管的自重和上方的防窜板保证2块钢板始终卡在一起，不脱开。
但是，在锅炉运行中，由于得不到很好地冷却，在长期的高温烟气的炙烤下，薄片钢板老化、变形，甚至脱落，导致横向穿屏管失去支撑，在自重作用下向下弯曲，见图3中图所示，和竖向布置的过热器管道碰到一起，随着管屏的晃动，两者不断碰撞、摩擦，最终导致穿屏管管壁减薄泄漏，或过热器管泄漏，造成锅炉非计划停运，如图3右图所示。所以必须对其进行改造，彻底消除机械磨损导致泄漏的隐患。
2.本成果管夹的技术原理
随着新型耐高温合金的普及应用，近年来发展起来一种新的管道卡固方法，就是用新型耐高温合金制作两半的对开式管卡，通过管卡来固定管道之间的相对位移。但是这种管夹都是“一”字形的，只能用来固定并排在一个平面上的若干根管子。但是本成果开发设计了可以固定空间位置呈十字的管子，相当于把“一”字形对开管夹的端部拧转了90°。
使用这种“十字”抱箍管夹替代了插板式的连结结构，运行实践证明，这种方案比较可靠，经济性也好，优点十分突出，且没有严重缺陷，值得采用。
新型“十字”抱箍式管夹的结构特点：
1.“十字”抱箍结构。因为穿屏管横向布置，和竖向布置的过热器管呈空间“十字”交叉位置，所以管夹也必须设计成了“十字”交叉，整体铸造结构，它在过热器部分分成左右两半，在穿屏管部分又做成上下两半，所以这种管夹有两半组成，合起来使用，向个抱箍一样。这种结构一方面有利于管夹和管道紧密贴合在一起，可以得到过热蒸汽的充分冷却，延长使用寿命；另一方面，在过热器管热膨胀时，这种抱箍结构内腔受到膨胀作用向外挤压，反而越来越紧，具有一定的自锁紧特性。再者，通过增加定位块，可以实现空间三维方向限位，彻底消除穿屏管和过热器管之间的相对运动，杜绝这个部位的机械磨损。
2.材料先进，寿命延长。管夹采用了耐高温的不锈钢合金，在高温烟气的冲刷下，仍可保持强度和和刚度。
3.施工和维护方便。这种管夹施工十分方便，只要将两半管夹合在一起，两端焊接即可，不像原厂管夹那样，所有零件都要焊到管道上，焊前和焊后严格热处理，这样就降低了焊接工艺的难度。见图2所示。
三、成果的推广应用情况
从2016年7、8号炉开始改造，到2019年底，本成果已经陆续应用于托电公司10台发电机组上，产生了良好的效益。目前由中国大唐集团公司列入第一批推广目录，面向全国推广。本成果及产品专利未做转让。
四、效益、经费来源等
2017-2019年，托克托发电公司10台机组改造预计可以节约事故损失1540万元。全部改造经费来自企业自筹。
