超超臨1000MW機(jī)組鍋爐水冷壁爆管原因探討

崔文杰　王曄

摘 要 超超臨1000MW機(jī)組鍋爐啟動(dòng)冷態(tài)時(shí)，水冷壁易出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，從而對(duì)水冷壁管材的壽命會(huì)產(chǎn)生一定的影響。通過(guò)對(duì)某電廠鍋爐水冷壁爆管試樣進(jìn)行室溫拉伸、金相組織、化學(xué)成分、EDS能譜、室溫沖擊、硬度等試驗(yàn)分析[1]。其結(jié)果表明，水冷壁爆管屬于短時(shí)過(guò)熱爆管。當(dāng)水循環(huán)不良時(shí)或者水冷壁管出現(xiàn)堵塞時(shí)，會(huì)比較容易造成水冷壁爆管。除此之外，煤中的腐蝕性硫元素含量過(guò)高、水冷壁管不在常溫下運(yùn)行以及燃燒不充分所引起的還原性氣氛也會(huì)加速水冷壁管失效。因此，為了避免發(fā)生爆管事件，在鍋爐運(yùn)行時(shí)必須加強(qiáng)監(jiān)控，控制煤含硫量以及入爐氧量。

關(guān)鍵詞 超超臨1000MW機(jī)組鍋爐；水冷壁；超溫

中圖分類(lèi)號(hào) TK2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2015）09-0110-01

某電廠超超臨1000MW機(jī)組進(jìn)行冷態(tài)啟動(dòng)，且鍋爐處于低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，其超超臨1000MW機(jī)組鍋爐水冷壁都出現(xiàn)了超溫現(xiàn)象[2]。在超超臨1000MW機(jī)組的壓力下，整個(gè)水冷壁的管路材質(zhì)、布置以及傳熱特點(diǎn)相對(duì)而言會(huì)變得特殊，通常，水冷壁的材質(zhì)呈現(xiàn)出石墨化都是由水冷壁超溫引起的，與此同時(shí)，使金屬的持久性強(qiáng)度以下降的趨勢(shì)呈現(xiàn)出來(lái)，因此，它影響了機(jī)組的正常運(yùn)行。本篇論文將結(jié)合某電廠超超臨1000MW機(jī)組鍋爐的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，探究超超臨在啟動(dòng)冷態(tài)時(shí)水冷壁超溫的特點(diǎn)及

原因。

1 超超臨1000MW機(jī)組鍋爐水冷壁超溫情況

該電廠超超臨1000MW鍋爐機(jī)組水冷壁的結(jié)構(gòu)為垂直管水冷壁，其采用的內(nèi)螺紋管曾被改進(jìn)過(guò)。通過(guò)查詢(xún)（SIS）生產(chǎn)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄，這組數(shù)據(jù)將電廠2009年1月12日到2010年1月22日所有機(jī)組5次水冷壁超溫的情況，2009年1月12日超溫點(diǎn)數(shù)有5個(gè)，超溫時(shí)負(fù)荷段為326-392MW；2009年4月16日超溫點(diǎn)數(shù)有4個(gè)，超溫時(shí)負(fù)荷段為325-372MW；2009年6月21日超溫點(diǎn)數(shù)有4個(gè)，超溫時(shí)負(fù)荷段為356-385MW；2009年12月19日超溫點(diǎn)數(shù)有2個(gè)，超溫時(shí)負(fù)荷段為326-395MW；2010年1月22日超溫點(diǎn)數(shù)有6個(gè)，超溫時(shí)負(fù)荷段為295-395MW。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知，鍋爐啟動(dòng)冷態(tài)時(shí)，其超溫有以下特點(diǎn)。1）超超臨1000MW機(jī)組鍋爐水冷壁超溫狀況是在冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)超超臨1000MW機(jī)組鍋爐由濕態(tài)轉(zhuǎn)為干態(tài)運(yùn)行后發(fā)生的。其負(fù)荷一般300-400MW的變壓運(yùn)行初期，其機(jī)組在（CCS）投入?yún)f(xié)調(diào)控制方式前。2）該電廠超超臨1000MW機(jī)組鍋爐的水冷壁超溫測(cè)點(diǎn)位置主要在其前墻超超臨1000MW機(jī)組鍋爐水冷壁中間的信箱入口處。3）超超臨1000MW機(jī)組鍋爐水冷壁超溫測(cè)點(diǎn)在水冷壁超過(guò)常規(guī)溫度限度前，一般都在340℃左右，并可在5分鐘內(nèi)迅速上升到540℃以上或更高，它有著突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)，可調(diào)節(jié)性與可預(yù)測(cè)性都較弱。

2 超超臨1000MW機(jī)組鍋爐水冷壁超溫的原因

1）超超臨1000MW機(jī)組鍋爐煤水比例失調(diào)。超超臨1000MW機(jī)組全鍋爐的水冷壁質(zhì)量流速不足或者熱負(fù)荷值過(guò)大，從而造成超超臨1000MW機(jī)組鍋爐煤與水的比例失調(diào)，此時(shí)，鍋爐的汽水分離器入口過(guò)熱度會(huì)導(dǎo)致其溫度迅速上升，從而造成了鍋爐水冷壁的超溫現(xiàn)象。

2）超超臨1000MW機(jī)組全爐熱負(fù)荷值過(guò)大。當(dāng)鍋爐處于干態(tài)運(yùn)行時(shí)，其負(fù)荷會(huì)快速增加。一般情況下，鍋爐濕態(tài)運(yùn)行是在其連續(xù)出力的25%時(shí)，當(dāng)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)為干態(tài)運(yùn)行時(shí)，會(huì)進(jìn)入鍋爐亞臨界的直流運(yùn)行，此時(shí)，鍋爐應(yīng)該以干態(tài)的形式運(yùn)行著，因此，當(dāng)鍋爐運(yùn)行轉(zhuǎn)干態(tài)時(shí)，負(fù)荷會(huì)以較快的速度增加。因此，為了維持當(dāng)前負(fù)荷和主蒸汽壓力必須要加大燃料量。由于快速增加鍋爐的蒸發(fā)量，從而會(huì)導(dǎo)致過(guò)快的加煤，這樣，全爐的熱負(fù)荷值也會(huì)隨之加大。

對(duì)鍋爐給水溫度過(guò)低也會(huì)引發(fā)超超臨1000MW機(jī)組全爐熱負(fù)荷值過(guò)大，在啟動(dòng)初期，除了高壓加熱器未投入或者投入過(guò)晚、氧器加熱不充分，其鍋爐省煤器的入口給水溫度會(huì)變低，因此，會(huì)延長(zhǎng)超超臨1000MW機(jī)組鍋爐水冷壁熱水段，為了保證加熱時(shí)的焓增含量，這樣就會(huì)投入過(guò)量的燃料量。

3）超超臨1000MW機(jī)組鍋爐水冷壁質(zhì)量流速不足。汽水分離器水位過(guò)高會(huì)影響超超臨1000MW機(jī)組鍋爐水冷壁質(zhì)量流速不足。當(dāng)超超臨1000MW機(jī)組鍋爐處于濕態(tài)時(shí)，其汽水分離器的水位會(huì)上漲，這會(huì)導(dǎo)致鍋爐給水泵所提供的流量相對(duì)減少，并將增大BCP中提供的再次循環(huán)流量。當(dāng)超超臨1000MW機(jī)組鍋爐轉(zhuǎn)干態(tài)運(yùn)行后，鍋爐汽水分離器的水位會(huì)隨之變高，為了不使過(guò)熱器進(jìn)水，只可利用減少省煤器入口給水量的方式來(lái)展開(kāi)運(yùn)作，這樣，便會(huì)造成水冷壁的質(zhì)量流速不足。

3 超超臨1000MW機(jī)組鍋爐水冷壁控制策略

1）控制鍋爐過(guò)熱度。由于煤與水的比例出現(xiàn)失調(diào)現(xiàn)象，失調(diào)后會(huì)使汽水分離器入口的過(guò)熱度上升，因此，鍋爐水冷壁會(huì)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。當(dāng)電廠超超臨1000MW機(jī)組鍋啟動(dòng)冷態(tài)時(shí)，其煤與水的比例如果徘徊在6-7時(shí)，鍋爐的過(guò)熱度會(huì)上升較快，根據(jù)SIS的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)分析，鍋爐處于冷態(tài)啟動(dòng)初期，其過(guò)熱度如果大于5℃，鍋爐水冷壁出現(xiàn)高溫率會(huì)上升。因此，在主蒸氣壓沒(méi)有到達(dá)13.0MPa前，也須將鍋爐過(guò)熱度控制在5℃以下，煤水比控制在8左右。

2）合理分配鍋爐的風(fēng)流量。為了增強(qiáng)鍋爐一次風(fēng)粉剛度，必須提高一次風(fēng)流量，減少鍋爐的二次風(fēng)流量。根據(jù)電廠超超臨1000MW機(jī)組鍋冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的狀態(tài)，鍋爐的前墻水冷壁的壁溫會(huì)有偏差，從而造成鍋爐的前墻水冷壁超溫，將前墻燃燒器區(qū)域的輔助風(fēng)擋板開(kāi)大，然后把后墻燃燒器區(qū)域的輔助風(fēng)擋板開(kāi)小，再將火焰的切圓的中心向后墻方向移動(dòng)，從而使前墻熱負(fù)荷值變小，減少壁溫偏差與吸熱偏差。

3）減少超超臨1000MW機(jī)組鍋爐汽水分享器的排水。控制好汽水分離器水位和省煤器的入口，找到汽水分離器的水位和給水泵提供的給水量，最低限度減少汽水分離器的排水，只有這樣，才能將工質(zhì)損失與熱量損失減到最低的程度，還能有效控制省煤器入口的給水

溫度。

4 結(jié)論

就以上原因來(lái)看，水冷壁之所以大面積超溫，這和煤水比例失調(diào)有很大的關(guān)聯(lián)，而且水冷壁受影響的面積相對(duì)來(lái)說(shuō)也很大.但就電廠鍋爐的冷態(tài)啟動(dòng)的多次記錄以及水冷壁超溫的位置來(lái)看，我們可知，只是由于某一局部位置的吸熱的偏差、流量偏差、熱負(fù)荷值過(guò)大等因素才導(dǎo)致了出現(xiàn)水冷壁的超溫現(xiàn)象，因此，當(dāng)壁溫偏差有所擴(kuò)大時(shí)，就會(huì)使水冷壁管溫度上升，從而引發(fā)超溫，導(dǎo)致水冷壁爆管。

參考文獻(xiàn)

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