某電廠實施氧化皮防控后的高壓再熱器對比研究

李亞軍

（國電寧夏能源銷售公司，寧夏 銀川 750001）

0 引言

我國火電機組不斷向高參數(shù)、大容量方向發(fā)展，蒸汽溫度和壓力的提高，使鍋爐高溫管材的蒸汽氧化問題日益突出。氧化皮的生成與溫度、時間、氧量、壓力、流速、鋼材成分等有關(guān)，脫落堆積后引起氣流阻塞易導(dǎo)致爐管過熱爆管[1]，開展對氧化皮問題的分析與研究并提出有效的防治措施十分必要，而運行與停爐期間，采用綜合性治理措施可有效防治鍋爐氧化皮的產(chǎn)生與脫落，該文就此進行研究分析。

1 啟動過程氧化皮檢測

該文以某燃煤電廠采用的2 臺單爐膛一次中間再熱四角切圓超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐為例，進行了有效檢測，2 臺機組分別于2010 年12 月和2011 年6 月投產(chǎn)。

2014 年#1 機C 修期間，開展#1 爐氧化皮檢測，發(fā)現(xiàn)高溫再熱器1-29 屏的外三圈奧氏體鋼（TP347H）共87 根管有明顯的氧化皮剝落堆積現(xiàn)象，對高溫再熱器氧化皮堆積管進行割管清理，同步對鍋爐“四管”進行了全面的酸洗和重新鈍化。#2 機C 修期間，同樣發(fā)現(xiàn)奧氏體鋼管屏氧化皮輕微堆積現(xiàn)象，在檢修時進行了清理，并利用機組啟動時對管道進行了吹管處理。

鍋爐氧化皮的綜合治理主要包含無油點火煤粉燃盡和穩(wěn)燃、防止鍋爐點火受熱面干燒、拓展等離子點火電弧功率、降低磨煤機最小出力、燃燒熱量與受熱面膨脹匹配、壁溫聲光報警優(yōu)化，停爐后進行悶爐，放水后進行抽濕，從源頭上控制鍋爐啟動、停止及正常運行期間受熱面溫度變化率、干燒與超溫，有效控制了鍋爐氧化皮生成與剝落。如圖1 所示。

圖1 總圖：高壓再熱器管道對比圖

2 啟動過程氧化皮防控方法

2.1 鄰機輔汽加熱給水

鍋爐冷態(tài)啟動時，將除氧器溫度加熱至110℃，鍋爐以130t/h 流量進行上水，上水時間1.833 h，汽水分離器見水后，鍋爐開始進行冷態(tài)變流量沖洗，合格后逐步提高除氧器溫度來提高爐水溫度，控制螺旋管及垂直管水冷壁溫升率≯1.1℃/min（起壓后≯1.5℃/min）。當(dāng)除氧器內(nèi)給水可加熱至145℃不能再提高時，通過技術(shù)研究改進，將鄰機輔汽通過二抽管道接入該機＃ 2 高加，進行加熱給水[2]，將爐水加熱到160℃左右，將水冷壁壁溫加熱到145℃，過熱器壁溫受傳熱影響同步上升至130℃。降低汽水膨脹時受熱面溫升率，使受熱面溫升均勻，防止受熱面因溫升過快導(dǎo)致氧化皮剝落。鍋爐沖洗期間提高了水冷壁溫度，強化了沖洗效果，爐水水質(zhì)提前合格回收，節(jié)約了除鹽水用量，減少熱態(tài)沖洗時間2 h，可延遲2 h 啟動鍋爐風(fēng)機，節(jié)約廠用電1.2×104kW·h 左右。同時爐內(nèi)溫度升高，為冷態(tài)點火創(chuàng)造了良好條件，具體參數(shù)見表1。

表1 輔汽至#2 高加加熱參數(shù)

2.2 點火初期為再熱器補汽防止干燒及溫升過快

技術(shù)改進前，鍋爐冷態(tài)點火至高壓旁路閥未開啟期間，再熱器處于干燒狀態(tài)。改進后，點火前一小時通過輔汽聯(lián)箱向冷再入口引入輔助蒸汽，將高溫再熱器及低溫再熱器金屬壁溫加熱至140 ℃，鍋爐點火后，壓力升至0.2 MPa 關(guān)閉空氣門后，逐漸開啟高、低旁，將輔汽至冷再電動門及手動門全關(guān)，防止蒸汽倒入輔汽聯(lián)箱。預(yù)暖初期溫升率≯1.1℃/min，點火后溫升率≯0.5 ℃/min，真正消除了鍋爐點火初期再熱器“干燒”及溫升過快的隱患。

2.3 鄰爐熱風(fēng)加熱爐膛

通過增設(shè)#1、#2 爐間增加熱一次風(fēng)聯(lián)絡(luò)風(fēng)道，引入鄰爐熱一次風(fēng)，經(jīng)A、B 磨煤機進入爐膛，加熱爐膛水冷壁、屏式過熱器等受熱面，提高爐膛溫度，大大降低加熱一次風(fēng)耗用的輔汽量，提高了點火初期的一次風(fēng)溫，提高了等離子點火煤粉燃燒率，有效防止點火初期鍋爐受熱面升溫率超限[3]。

2.4 減少點火煤量，降低點火初期溫升速率

經(jīng)過技術(shù)改造，將A、B 磨煤機加裝變頻器，鍋爐點火初期充分發(fā)揮變頻作用，該技術(shù)采用臨爐熱風(fēng)與蒸汽暖風(fēng)器相結(jié)合的方式，點火時空預(yù)器出口風(fēng)溫已提高至100 ℃，磨煤機使用變頻啟動，在20 t/h 煤量下點火成功后，逐漸將最小運行煤量由改造前的25t/h 降至改造后的7.87 t/h，燃燒穩(wěn)定，隨后每隔10 min 加煤一次（1 t/h～1.5 t/h），控制鍋爐受熱面溫升率≯1.5 ℃/min。見表2。

表2 鍋爐點火后汽溫、壁溫參數(shù)

由于A 磨煤機采用變頻啟動，在啟動B 磨煤機時，可將A 磨煤機煤量減至10 t/h，有效控制了第2 臺磨煤機啟動后的總煤量。B 磨煤機啟動后總煤量最小為28 t/h，有效避免了第2 臺磨啟動時的燃料量投入速度過快問題。磨煤機的變頻控制在機組啟、停期間為鍋爐熱負荷調(diào)整提供了充裕空間，能有效控制鍋爐受熱面的溫度變化率≯1.5 ℃/min。

2.5 拓展等離子點火電弧功率，提高點火能量

傳統(tǒng)等離子點火技術(shù)應(yīng)用存在一定障礙，電弧功率調(diào)節(jié)范圍窄導(dǎo)致點火能量偏低，需要的煤粉濃度相對增加，磨煤機的最低出力因此受限。鍋爐啟停時，因最小煤量受限會導(dǎo)致溫度變化速率過快，造成直流爐汽水分離器等元件熱應(yīng)力超標(biāo)、溫度超標(biāo)、氧化皮剝落。經(jīng)過點火邊界條件工況驗證，大功率可調(diào)等離子較傳統(tǒng)等離子提前20s 點燃煤粉[4]，最低穩(wěn)燃煤粉量僅為傳統(tǒng)等離子的25%，提高了點火成功率。機組點火初期，給煤量保持8t/h 鍋爐著火穩(wěn)定，大幅降低了初期燃燒率，避免受熱面溫度大幅變化。

2.6 壁溫聲光報警優(yōu)化技術(shù)

在積極組織開展技改項目防范氧化皮生成與剝落的同時，研究應(yīng)用聲光報警優(yōu)化技術(shù)，鍋爐受熱面壁溫報警值降低15 ℃，同時增加壁溫升速率（3 ℃/min）報警功能，充分應(yīng)用聲光報警及時提醒運行人員提前控制受熱面壁溫。報警優(yōu)化應(yīng)用后，壁溫超限時間同比下降30%，大大降低了壁溫超限產(chǎn)生氧化皮的概率[5]。

3 過程分析與改進措施

3.1 高加換熱考慮不足及改進措施

投運加熱后給水流量只考慮鍋爐側(cè)沖洗水量，對高加加熱考慮不足，導(dǎo)致#2 高加出口水溫變化較大，對高加安全運行和管板膨脹會產(chǎn)生不利影響。

改進措施：鍋爐建立啟動流量，穩(wěn)定給水流量后投運高加加熱，按升溫速率調(diào)整進汽電動門。當(dāng)進行變流量沖洗，或減小除氧器加熱，要重點關(guān)注#2 高加進出水溫度在允許速率范圍，杜絕因溫度急劇變化導(dǎo)致高加管板膨脹不均而泄漏的情況；當(dāng)啟動分離器將溢流回收至除氧器后，及時減小輔汽至除氧器加熱，控制除氧器出口溫度穩(wěn)定；當(dāng)#2 高加汽源由輔汽倒為冷再加熱時，控制加熱蒸汽量，確保高加出水溫度在允許溫升范圍。

3.2 再熱器局部兩側(cè)偏差及改進措施

輔汽至冷再補汽冷卻系統(tǒng)投運時由于初期蒸汽流量小，對再熱器局部冷卻，存在兩側(cè)偏差問題。

改進措施：冷再補汽冷卻系統(tǒng)投運初期，疏水暖管完畢后，控制低旁開度，建立一定壓差，保證蒸汽充滿整個換熱面，使冷卻均勻；當(dāng)主汽壓力建立后，及時開啟高旁，通入冷卻蒸汽；高旁開啟時，控制高旁開度與輔汽至冷再進汽開度，控制冷再入口溫度較小變化速率；鍋爐啟動點火前充分利用鄰爐熱一次風(fēng)（將#2 爐側(cè)熱風(fēng)聯(lián)絡(luò)門全開后，監(jiān)視好#2 爐風(fēng)煙系統(tǒng)，逐漸將#1 爐側(cè)熱風(fēng)聯(lián)絡(luò)門全開），通過#1爐A、B 磨煤機進入爐膛，加熱爐膛水冷壁、屏過等受熱面，盡可能提高爐膛溫度；為防止干燒造成再熱器管壁產(chǎn)生氧化皮，在鍋爐點火前2h 向再熱器通入一定量輔助蒸汽[6]，將輔汽至冷再手動門及電動門全開后（輔汽聯(lián)箱0.84 MPa，溫度364 ℃）后能將低溫再熱器及高溫再熱器金屬壁溫加熱至140 ℃左右。

4 結(jié)論

鍋爐氧化皮的防控，對鍋爐受熱面安全運行有十分重要的意義。該廠通過對氧化皮產(chǎn)生機理的研究，重點在電廠啟機、鍋爐啟動過程中采取防控措施，同時針對投運加熱后給水流量對高加加熱考慮不足、系統(tǒng)投運初期再熱器局部兩側(cè)溫度偏差等重點問題進行分析，提出了切實可行的改進措施，實現(xiàn)了對氧化皮的有效控制。

該廠通過長時間在運行管理方面的不斷摸索完善，并在近6 年運行驗證措施有效性，從2014 年起，該廠#1、#2 爐未發(fā)生過因氧化皮大量剝落堵管造成的鍋爐爆管問題，對電站大型超臨界及以上參數(shù)的鍋爐氧化皮防控及安全運行具有一定的借鑒意義。