600 WM超臨界機組過熱器局部超溫原因及控制

楊崚

摘 要：近年來，鍋爐高溫受熱面超溫爆管現象時有發生，嚴重危及到了機組的安全、經濟運行。為此，結合本廠過熱器局部超溫的例子，分析了高溫受熱面超溫原因，并提出了解決問題的相應技術措施，以供參考。

關鍵詞：大容量鍋爐；過熱器；燃燒器；管壁超溫

中圖分類號：TK229.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.123

1 鍋爐設備概況

華潤電力（常熟）有限公司鍋爐為超臨界參數變壓運行本生直流鍋爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風。

燃燒器布置方式采用前后墻布置，對沖燃燒。前后墻上各布置了4層燃燒器，每層各有4只。在最上層煤粉燃燒器上方，前后墻各布置了1層燃燼風口，每層布置7只，共14只燃燼風口。

2 運行過程中存在的問題

目前，3號爐末過13排19號管超溫報警，最高值為630 ℃，且與此溫度點相鄰管壁溫度顯示偏差達90 ℃，為了防止超溫導致爆管事件的發生，有必要對該現象進行分析，并采取措施進行調整。

3 過熱器局部管壁超溫原因分析

3.1 蒸汽工質流量分配不均或管內形成水阻

低負荷過熱器管內工質的流量分配不均勻，容易造成管壁超溫。在機組啟動過程中，由于給水調整不及時造成過熱器管內積水或低負荷運行時，投入減溫水不當會造成管內水塞，從而引起局部過熱。

3.2 管子內部嚴重結垢或異物堵塞管子

由于蒸汽不良，引起管內結垢嚴重。另外，在檢修過程中有遺留在管子內部的雜物或焊渣掉落在管子彎頭處，也易導致管壁溫超溫。

3.3 爐內局部熱負荷過高或燃燒中心偏離

爐內局部熱負荷過高或燃燒中心偏離，使附近管壁溫度超過設計的允許值，主要體現在以下兩個方面：①運行過程中對各層燃燒器配風不當，當工況發生變化時，沒有及時進行調整，使燃燒工況繼續惡化，導致爐膛出口煙道溫度場和速度場分布不均。②制粉系統出現故障，例如磨煤機單側分離器堵塞、部分粉管堵塞以及粉管風速偏差太大等造成的爐內燃燒偏斜。

3.4 受熱面結焦嚴重

由于燃燒揮發性高、灰熔點低的煤種或吹灰器故障等原因，過熱器受熱面表面容易積灰、結渣、結垢，這些都會造成管壁超溫。

3.5 過熱器管壁內氧化皮脫落

在鍋爐的頻繁啟動、停爐或升降負荷過程中，管子溫度變化幅度過大，導致氧化膜開裂脫落，積在U型彎的底部，堵塞了過熱器管，造成短期超溫爆管。

4 防止過熱器管壁局部超溫對策

防止過熱器管壁局部超溫對策主要有：①機組低負荷或機組啟動時應盡量減少用減溫水，防止管內形成水阻。②提高機組蒸汽品質，做好停爐后的鍋爐保養工作，尤其要注意停爐后不能在過熱器管內存積水，管道檢修后不留任何殘物。③做好運行調整工作，找出合理的運行方式，緩解超溫問題。當火焰中心偏斜時，參考鍋爐兩側的氧量值、減溫水流量和各受熱面壁溫偏差來判斷火焰中心偏斜程度，及時通過調整磨運行方式或臨時開啟粉管清掃風來進行調整；當火焰中心過高時，二次風采用倒三角型配風或采用寶塔型各磨給煤量，適當提高爐膛壓力、降低爐膛與二次風箱差壓或適當降低一次風壓。運行中，要嚴格控制好機組起停磨煤機升降負荷的調節速度，避免變化速度過快造成的超溫，減少因空氣預熱器和爐膛本體漏風而引起的超溫。根據過熱器個別管壁超溫情況適當開大一級減溫水量，控制后屏出口溫度。要緩慢減少負荷，使蒸汽流量的變化與爐內熱負荷的變化趨于平衡。使用摻燒揮發分高、灰熔點低的煤時，煤粉進入爐膛后提前著火，爐膛及屏過區域易結焦，后面的受熱面區域易產生熱偏差，從而造成管壁易超溫。所以，應做好燃燒調整工作，通過調整磨煤機分離器的出口溫度、提前一次風整等方法及時進行調整。④盡量對受熱面進行全面、連續的吹灰，避免因吹灰不當造成局部形成煙氣走廊。避免局部受熱面頻繁吹灰，造成吸熱量增大。⑤防范氧化皮的產生。氧化皮是金屬在高溫水汽中發生氧化的結果，氧化所消耗的氧來源于水汽本身，而非來源于溶解在水汽中的分子氧。因此，氧化皮的產生和剝離與水工況無關，氧化皮的剝離與機組采用的材質、鍋爐燃燒工況、機組啟停速率有關。首先，正確選材是解決氧化皮脫落最根本的措施，在鍋爐設計或投運以后的改造中，對高溫過熱器和再熱器采用抗高溫氧化性能和抗剝離性能更好一些的材質，可以使氧化皮的厚度顯著減小。大量的研究和試驗表明，細晶TP347 FG鋼管在550 ℃以上時的抗蒸汽氧化性能良好，其蒸汽側氧化皮生長速度較慢，因此，這一措施已在國內外電廠開始應用。其次，要做好氧化皮的定期檢測工作。在大、中修期間，采用氧化皮監測儀對過熱器、再熱器進行氧化皮檢測，同時對管材進行壽命評估，并及時更換氧化較嚴重的管材。再次，機組啟動時，要嚴格按規程控制好升溫速度，防止運行中超溫，盡可能地減緩機組溫度變化的速度，盡量避免緊急停爐，嚴禁停爐后通風快速冷卻，以防氧化皮脫落。機組大修停爐時快速停爐冷卻，使氧化皮盡快脫落，并在大修期間清除干凈。另外，還要做好停爐防腐工作，防止過熱器、再熱器彎頭積水而造成停運腐蝕。最后，采用汽輪機啟動旁路系統吹掃氧化皮。在機組啟動初期，利用機組本身的一、二級旁路系統對鍋爐的過熱器、再熱器進行蒸汽吹管，通過監測凝結水中鐵含量的變化，判斷是否有氧化皮脫落。⑥在運行過程中，過熱器管內有少量氧化皮的處理辦法是將負荷降至400～420 MW，通過增加100～120 MW的負荷進行擾動，負荷來回變化2次以上；將升負荷速率控制在20～25 MW/min之間，以達到快速增加蒸汽量和快速提高蒸汽壓力的目的，有利于蒸汽帶走脫落氧化皮。在擾動過程中保持主、再熱蒸汽溫度在額定范圍內，通過快速變動負荷吹掃氧化皮，效果明顯，該超溫點溫度恢復至正常值。該措施不僅防止了鍋爐受熱面爆管，也減少了機組非停次數，使運行機組的安全性、經濟性都得到了提高。

參考文獻

[1]朱全利.鍋爐設備及系統[M].北京：中國電力出版社，2011.

〔編輯：王霞〕