關(guān)于鍋爐過熱器管壁超溫解決辦法的探討

范雎

摘 要：對(duì)某廠#1鍋爐高溫過熱器管屏長(zhǎng)期存在超溫現(xiàn)象進(jìn)行分析，經(jīng)運(yùn)行采取各種調(diào)整措施無效果的情況下，對(duì)引起超溫的原因進(jìn)行了論證，并提出了對(duì)設(shè)備的改造意見。

關(guān)鍵詞：超溫；過熱器出口集箱；更換

某廠#1鍋爐為武漢鍋爐廠制造的WGZ670/13.7-10型超高壓鍋爐，基本型式為：自然循環(huán)、一次中間再熱、倒U型布置、中速磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)、直流燃燒器四角切圓燃燒。

#1鍋爐高溫過熱器布置在折焰角上方水平煙道，屬于對(duì)流式傳熱方式。高溫過熱器受熱面蛇行管排沿爐膛寬度方向布置有97排，高溫過熱器材質(zhì)：T91，管子規(guī)格：Φ42×5.5，計(jì)算管壁溫度：579℃，允許管壁溫度：565℃。

1 設(shè)備現(xiàn)況

1.1存在問題

#1鍋爐高溫過熱器管屏長(zhǎng)期存在超溫現(xiàn)象。在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，不管任何磨的運(yùn)行組合方式，都存在著高過管壁超溫現(xiàn)象。主蒸汽溫度升至額定值535℃時(shí)，高過部分管壁溫度達(dá)565-570℃以上。高過管壁超溫嚴(yán)重影響鍋爐安全運(yùn)行，為防止鍋爐發(fā)生爆管事故，目前采取降低主汽溫度措施，來防止超溫。

1.2對(duì)設(shè)備危害

2000年6月#1鍋爐投運(yùn)以來，一直存在著高過管屏超溫情況。2001年4月大修中更換82、88、91排第一根管子。2006年3月發(fā)生爆管，爆管位于第50排第二圈迎火側(cè)的下彎頭處，并將第48、49、51、52排部分管子沖薄，從爆口的外觀判斷：管壁過熱是引起爆管的主要原因。2008年2月高過爆管，爆管位置高溫過熱器出口集箱第41排連接短管，并將大罩殼內(nèi)第38、39、40、42、47、51、58、59、61、62、72排第一根管子減薄。

經(jīng)過分析得知，某廠#1鍋爐爆管位置主要原因?yàn)楦哌^管屏超溫。而造成超溫的原因主要為設(shè)計(jì)上存在問題。為防止超溫爆管，某廠#1爐被迫采用降低主再熱汽溫的方法維持鍋爐運(yùn)行，一度將主再熱汽溫降低至520℃運(yùn)行。

2采取的運(yùn)行調(diào)整措施

2.1運(yùn)行調(diào)整減輕管壁超溫現(xiàn)象

正常運(yùn)行時(shí)，控制主蒸汽溫度在規(guī)定范圍內(nèi)，甲、乙側(cè)溫度偏差不大于15℃.如超出此限，應(yīng)該積極設(shè)法調(diào)整平衡；運(yùn)行調(diào)整中，控制一級(jí)減溫器后溫度在410℃左右，最高不宜超過425℃；二級(jí)減溫器后溫度在440℃，最高不宜超過460℃。為此在啟動(dòng)備用磨煤機(jī)時(shí)，應(yīng)加大運(yùn)行磨煤機(jī)的入爐煤量，并保證風(fēng)煤比適當(dāng)。啟動(dòng)后，減小運(yùn)行磨煤機(jī)的煤量，盡量保證入爐煤的平衡。也可以提前使汽溫緩慢降至525℃左右，隨后緩慢調(diào)整至正常值。嚴(yán)格控制升溫升壓速度。其次，在正常切換磨煤機(jī)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)爐內(nèi)、外二次風(fēng)的調(diào)整，防止出現(xiàn)火焰偏斜及跑邊現(xiàn)象。另外，爐膛結(jié)焦也可加以改善。

2.2防止?fàn)t內(nèi)結(jié)焦引起超溫的措施：

1）適當(dāng)降低一次風(fēng)速度。一次風(fēng)速度調(diào)整必須根據(jù)煤質(zhì)的變化來進(jìn)行，在額定負(fù)荷下，當(dāng)燃用優(yōu)質(zhì)煙煤時(shí)，將一次風(fēng)速度降低到30m/s以下；當(dāng)燃用一般煙煤時(shí)，將一次風(fēng)速度降低到26m/s以下。降低一次風(fēng)速度可降低一次風(fēng)射流的剛性，防止煤粉氣流沖擊對(duì)面爐墻從而防止?fàn)t膛結(jié)渣。

2）嚴(yán)禁機(jī)組超出力運(yùn)行，為防止汽機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動(dòng)或因電網(wǎng)影響，而致機(jī)組超出力，要求機(jī)組最大電負(fù)荷不超，鍋爐蒸發(fā)量不得大于670T/H。

3）各班應(yīng)加強(qiáng)對(duì)爐膛內(nèi)部結(jié)焦情況的檢查，每班不得少于2次，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)匯報(bào)。各班在保證每班吹灰一次的過程中，就地檢查吹灰蒸汽參數(shù)是否符合要求，各吹灰器進(jìn)出爐膛是否順暢，有無卡澀現(xiàn)象。

4）盡量減少上層磨的運(yùn)行時(shí)間，每周對(duì)上層磨進(jìn)行切換運(yùn)行一次。為保證火焰中心位置，應(yīng)對(duì)撈渣機(jī)關(guān)斷門、爐膛人孔等各部漏風(fēng)處檢查，發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)應(yīng)及時(shí)聯(lián)系處理，并保證水封的嚴(yán)密性。磨煤機(jī)出口分離器擋板開度現(xiàn)已重新調(diào)整，主控應(yīng)對(duì)磨煤機(jī)出力加以控制，在磨煤機(jī)出力不足時(shí)，應(yīng)根據(jù)磨出力電流、風(fēng)壓等參數(shù)判斷磨出力是否滿足要求，不得隨意變動(dòng)磨出口擋板開度。

5）應(yīng)重點(diǎn)對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視：氧量表、煙氣溫度、空預(yù)器入口煙溫、空預(yù)器出口煙壓、各管壁壁溫、減溫水量與給水量和主汽流量的分配，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)查找原因。

6）應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行吹灰器管理制度，不得隨意對(duì)吹灰器停運(yùn)，如排煙溫度偏高，減溫水量投入較大時(shí)，應(yīng)有針對(duì)性地增加吹灰區(qū)域和吹灰次數(shù)。

4、運(yùn)行調(diào)整效果

經(jīng)2007年華電集團(tuán)公司動(dòng)力技術(shù)研究中心節(jié)能評(píng)價(jià)專家組對(duì)我公司節(jié)能評(píng)價(jià)查評(píng)，發(fā)現(xiàn)#1鍋爐運(yùn)行至今主蒸汽溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)值，運(yùn)行值平均在531℃，如果再提高主、再熱蒸汽溫度，高過及高再管壁溫度就會(huì)超過565℃，也曾經(jīng)因?yàn)槌瑴匕l(fā)生過爆管現(xiàn)象，為保證機(jī)組的安全運(yùn)行，現(xiàn)階段采取降溫運(yùn)行。超溫的主要原因?yàn)闊煔馄睿浯问枪軆?nèi)蒸汽工質(zhì)流量不均勻。并提出整改建議：

1）加強(qiáng)吹灰；

2）加裝風(fēng)粉在線裝置；

3）建議在機(jī)組大修時(shí)刷涂料或?qū)⒏哌^、高再集箱、管接座、連接短管管材升級(jí)；

4）加設(shè)爐膛出口的煙溫測(cè)點(diǎn)，能有效地觀測(cè)實(shí)際運(yùn)行期間的煙氣溫度偏差，提高燃燒調(diào)整的及時(shí)和有效性。

5、高溫過熱器及進(jìn)出口集箱布置方式

武漢鍋爐廠在設(shè)計(jì)時(shí)考慮高過集箱及爐外管段非直接受熱面，故采用耐熱等級(jí)稍低的材質(zhì)，如圖1所示。

高溫過熱器集箱以及集箱上的連接短管為12Cr1MoV材質(zhì)，爐內(nèi)的高過出口管為SA-213T91材質(zhì)，在集箱連接短管與SA-213T91管之間一段管子材質(zhì)為鋼研102。

經(jīng)新疆電力調(diào)式研究所試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)過熱器存在管內(nèi)蒸汽工質(zhì)流量不均勻的現(xiàn)象，2004年03月在#1爐檢修中根據(jù)鍋爐制造廠家的意見將高過管屏最內(nèi)圈割除20米，可仍然存在管內(nèi)蒸汽工質(zhì)流量不均的現(xiàn)象，導(dǎo)致過熱器管壁有超溫現(xiàn)象。

6、改造的必要性

6.1運(yùn)行調(diào)整方面

通過這幾年的運(yùn)行情況，在運(yùn)行調(diào)整方面做了大量的工作，也因此制定了詳盡的技術(shù)措施，改變爐內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)，對(duì)煤粉細(xì)度進(jìn)行了調(diào)節(jié)，制定了在各種工況下的吹灰措施，在原煤煤質(zhì)較好的情況下，這些措施能有效控制管壁溫度不超溫，可在煤質(zhì)變化較大時(shí)，就不得不進(jìn)行降溫運(yùn)行。

6.2鍋爐設(shè)計(jì)方面

1）由于鍋爐設(shè)計(jì)原因及管壁結(jié)垢原因使過熱器各管阻不同，使得過熱器管內(nèi)蒸汽工質(zhì)流量不均的現(xiàn)象無法消除。

2）武漢鍋爐廠設(shè)計(jì)高溫過熱器集箱以及集箱上的連接短管為12Cr1MoV材質(zhì)，允許使用的溫度極限為580℃。爐內(nèi)的高過出口管為SA-213T91材質(zhì)，在集箱連接短管與SA-213T91管之間有一段管子材質(zhì)為鋼研102。鋼研102允許使用的溫度極限為620℃，SA-213T91材質(zhì)耐溫650℃。超溫爆管的部位主要集中高過出口聯(lián)箱連接短管部位（材質(zhì)12Cr1MoV處）。

為了防止過熱器管壁超溫，為了將主汽溫度調(diào)整至額定值以提高機(jī)組效率，我們決定采用將高過集箱、管接座、連接短管及連接短管與SA-213T91管之間一段管子材質(zhì)為鋼研102的管材升級(jí)的辦法，以達(dá)到防止因金屬管壁超溫而引起管壁爆破的事故。

7、高溫過熱器出口集箱改造方案

將過熱器出口集箱和集箱上的管座、短管，將出口集箱和管座、短管的材質(zhì)由12Cr1MoV全部更換成SA-213T91（耐溫650度）材質(zhì)，提高此部位的耐熱溫度。同時(shí)將高過出口管屏上鋼研102段也更換為SA-213T91材質(zhì)。

方案簡(jiǎn)述如下：

（1）在#1爐大罩殼內(nèi)將高過出口聯(lián)箱保溫拆除，將甲側(cè)大罩殼上開直徑3000mm以上孔，便于新舊聯(lián)箱的出入。

（2）從高過出口聯(lián)箱與兩側(cè)主蒸汽管道連接的焊縫處，將聯(lián)箱割除。同時(shí)從各高過管排連接短管焊縫處將12Cr1MoV管段和鋼研102管段全部割除。

（3）利用手拉葫蘆將舊集箱倒出大罩殼，將新集箱吊入就位。

（4）在現(xiàn)場(chǎng)完成582個(gè)高過管排破口制作，進(jìn)行原SA-213T91管與現(xiàn)SA-213T91管子的焊接。

（5）完成高過出口聯(lián)箱與甲乙側(cè)出口集汽管焊接工作，此項(xiàng)工作在破口制作完成后進(jìn)行，焊接工作不間斷進(jìn)行。以上各部位管子焊接完成后24小時(shí)必須進(jìn)行熱處理。同時(shí)要求每道焊口必須進(jìn)行焊縫金屬檢查拍片工作。

（6）在#1鍋爐水壓試驗(yàn)檢驗(yàn)合格后，拆除腳手架，恢復(fù)大罩殼鋼架和保溫，封閉人孔門，工作結(jié)束。

8、結(jié)束語

根據(jù)對(duì)#1鍋爐這幾年的運(yùn)行情況，管壁超溫現(xiàn)象嚴(yán)重，由于煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤種偏差的增大，從燃燒調(diào)整方面已無發(fā)減輕管壁超溫，加上鍋爐設(shè)計(jì)方面的缺陷，特提出更換高過出口集箱的改造方案，以徹底解決鍋爐管壁超溫的情況。

參考文獻(xiàn)：

《武漢鍋爐廠670t/h鍋爐說明書》