超臨界350MW機組直流鍋爐受熱面超溫問題分析

摘 要：350MW超臨界鍋爐在生產運行時，會產生過熱器、再熱器管壁等零件的超溫現象，因此對這些問題進行了分析，其問題產生原因是：一次風壓過高、再熱器蒸汽流量過低、控制氧量過高，因此本文對這些問題提出了一些有效的治理措施，只有解決這些問題才能從根本上解決超溫問題。

關鍵詞：超臨界鍋爐；超溫；運行調整；給水溫度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.133

1 概述

某電力企業的350MW超臨界機組使用的是巴威型直流鍋爐，其爐膛結構為螺旋結構、組成部分都是鋼材、鍋爐形式為半敞篷式、安有固態排渣系統、其內部還設有內置無循環泵。其原先設計的煤種其實是80%的陽泉產“無煙煤”和20%的壽陽產“貧瘦煤”相摻煤，但運行時使用的燃料是下層“神華煤”與上層“陽泉煤”混燒。過熱器的組成較復雜，組成部分大致有六部分：頂棚、包墻、低溫過熱器、屏式過熱器、后屏過熱器和末級過熱器。再熱器的布置位置有兩處，一處在機組尾端的豎井前煙道，為低溫再熱器，另一處在水平煙道，為高溫再熱器，低溫再熱器組成部分是四個水平管組，有一百二十五片。高溫再熱器的組成部分是垂直管組，有六十二片。

2 鍋爐的受熱面的超溫現象

此鍋爐在設備調試期時，存在許多問題，一是鍋爐使用前期，過熱器和再熱器存在超溫問題。二是使用噴水減溫器次數過多，調節閥開度還總是高負荷運行，導致出口蒸汽溫度不好控制。然而總是會有超溫現象，將會對受熱面的使用期限有影響，因為超溫現象頻發，過熱器以及再熱器將有炸裂風險，對機器設備的安全性十分不利。

3 超溫的幾點原因

（1）一次風壓偏高分析。磨煤機的風煤比變化不大，但是一次風壓過高會導致一次風量增加，從而使得爐內的煤粉過多，想要使其達到規定的熱量需要充分燃燒，但煤粉的過多，所燃燒用時也就更長，進而使爐膛的火苗高度增加，會導致過熱器以及低溫器受熱過度產生超溫現象。尤其是在剛運行時，鍋爐內的一次風壓過高，煤粉燃燒程度更低，超溫現象容易發生。在同一負荷實驗下，使用光學儀器對各層火焰溫度進行檢測后發現，調整一次風壓后的火焰溫度低于調整前的火焰溫度。（2）再熱器蒸汽流量偏小分析。通過對再熱器發生事故的噴水量以及減溫器前后的蒸汽溫度差的分析，整理再熱器蒸汽流量的數據，結果是蒸汽流量過小。其原因是臨機加熱器的抽汽量過大，會導致再熱器不易冷卻，從而發生超溫現象。（3）氧量控制偏高分析。二次風比過高是造成爐膛內含氧量偏高的原因，會導致出煙量加大進而使受熱面的受熱程度提高，這就會導致超溫問題。超溫發生時，適當合攏低溫過熱器的煙氣擋板，對減少屏式過熱器的超溫發生有益，但是擋板門的調節，也會導致再熱器側煙氣的排放增加，這將對再熱器減少超溫現象的發生不利。

4 治理措施

對過熱器的超溫問題，可以縮小二次風量以及調整含氧量來解決。想要解決冷卻不足的問題可以通過在運行前期，延長臨機加熱的時間，能夠基本緩解再熱器超溫的情況。

（1）嚴格遵循機組啟動曲線控制鍋爐升溫升壓速率。鍋爐在剛開始升壓時，且飽和溫度小于一百度的情況下，爐水的升溫速率應保持每分鐘一點一度以下。在機組升壓時，其速度不應大于每分鐘0.03MPa升溫速率控制在每分鐘一點五度以下，運行分離器出口時，其升溫速率應控制在每分鐘一點五度以下。在機組并網后，鍋爐的最大升壓速率應不大于每分鐘0.25MPa，其溫度變化速率控制在每分鐘一點五度以下。

（2）提升給水溫度。機器運行時，想要增加除氧器的加熱溫度，可以其加熱氣源加大功率以及提升蒸汽參數的措施。待爐水質量達到標準后，需要對高溫介質快速收集，這樣對提高給水溫度也有效。然而在合理情況下，降低給水流量也對提高給水溫度有作用。當參數達到一定值時，需要及時使用高溫低壓加熱系統。

（3）降低一次風壓和一次風率。依照制粉系統實際狀況，對一次風量和風速適當調整。調整完一次風量和風速后，再對二次風量進行適當調整，一次風率在16%到20%之間最適合煤粉充分燃燒。風率控制在該范圍時，會提高一次風量，對再熱器的溫度下降有益。

（4）減少二次風量，合理控制爐膛氧量。在鍋爐運行時要有充足的風量，但也不宜過大，因為太大的風量反而會導致過熱器和再熱器的金屬面超溫。在并網情況下，爐膛出口的氧氣含量應小于9%，伴隨機器運轉，其負荷也會慢慢增加，還需降低出口氧量，慢慢降低控制在3.5%到5%之間。

（5）加強鍋爐吹灰。加強空氣預熱器及爐膛吹灰，對降低各受熱面壁溫均有好處。應視鍋爐各處金屬壁溫情況，及時合理的進行鍋爐吹灰工作。例如：水平煙道屏式過熱器、高溫過熱器、高溫再熱器壁溫過高時，可加強水冷壁吹灰，同時適當放緩低溫過熱器與低溫再熱器的吹灰工作；當低溫過熱器，低溫再熱器金屬壁溫過高時，可加強空氣預熱器及爐膛吹灰外，還應加強水平煙道受熱面吹灰工作，增強該部分受熱面換熱，降低豎井煙道煙溫。

（6）合理投入制粉系統。啟動磨煤機后，要嚴格控制燃料投入率過快，當燃燒穩定后再逐步增加燃料量提高鍋爐熱負荷，防止出現燃料量突增導致無法進行水調節，煤水比失調導致超溫。根據不同負荷合理投停制粉系統，150MW 以下盡量不投上層制粉系統，利用加大下層燃燒器對應的 BD 磨煤機負荷，保證爐膛截面熱負荷最高處始終處于水冷壁下部區域，使鍋爐各受熱面介質通流較差時爐膛出口煙溫較低。

5 結束語

本文研究的是第一臺國產巴威3500MW型超臨界鍋爐，然而在輔機調試期間有許多問題發生，例如輔機運行前期會產生過熱器、再熱器不小的超溫問題。但是也通過了一些措施得以解決，例如有效控制一次風壓、合理規避爐膛火焰中心升高、合理使用臨機加熱、控制二次風壓等措施，這些措施實施后，許多問題都得到了有效解決，輔機也完好運行。本文的研究結果可以對相似輔機的實驗作為實例經驗。

參考文獻：

[1]趙曉光，李士軍，汪潮陽，劉志強.超臨界350MW機組直流鍋爐受熱面超溫問題分析及控制措施[J].河北電力技術，2014.

作者簡介：侯建軍（1977-），男，內蒙古烏蘭察布人，本科，工程師，研究方向：超臨界鍋爐運行技術管理。