600MW機(jī)組鍋爐起動(dòng)初期過熱器超溫的處理措施研究

李光輝

摘 要：近幾年來，我國(guó)由于鍋爐使用不當(dāng)導(dǎo)致的重大火災(zāi)爆炸事件頻頻出現(xiàn)，給鍋爐工作人員的生命造成了威脅，經(jīng)過專家分析，其中大多數(shù)的鍋爐燃燒爆炸事件是因?yàn)殄仩t起動(dòng)初期過熱器超溫的原因?qū)е碌?，本文針?duì)過熱器超溫的原理進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的處理措施，希望能給各位同仁帶來一定的研究意義，以減少此類事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：600MW機(jī)組；鍋爐起動(dòng)；過熱器；災(zāi)害事故

隨著我國(guó)電廠的不斷發(fā)展，火電機(jī)組發(fā)生事故的頻率也不斷加大，其中大多數(shù)的事故是發(fā)生在鍋爐側(cè)。究其原因，在整個(gè)火電系統(tǒng)復(fù)雜的運(yùn)作原理的影響下，出現(xiàn)了過熱器管道超溫的情況，在持續(xù)的增溫與降溫的同時(shí)，管道內(nèi)的金屬物質(zhì)發(fā)生了氧化作用，形成的新物質(zhì)隨即對(duì)管道產(chǎn)生堵塞，空氣流通不暢，導(dǎo)致了管道的爆裂，因此對(duì)過熱器超溫的原理進(jìn)行研究，對(duì)于從根本上防止事故的發(fā)生具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 超溫原因分析

過熱器吸受了大量的熱氣，這些熱氣通過過熱器傳給了管壁，管壁內(nèi)由于持續(xù)不斷的熱量供應(yīng)，會(huì)由于熱量不斷增加而出現(xiàn)超溫現(xiàn)象的發(fā)生，在鍋爐啟動(dòng)初期，由于水冷壁入口的水溫較低，而隨著時(shí)間的持續(xù)，水溫也持續(xù)增高，水溫在沒有達(dá)到一定的蒸發(fā)效果時(shí)，沒有出現(xiàn)應(yīng)有的水蒸氣進(jìn)入過熱器，過熱器由于在持續(xù)的高溫過程中，沒有水汽的供應(yīng)，一直處于干燒狀態(tài)，管道持續(xù)升溫，導(dǎo)致了管道壁的金屬物質(zhì)產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)，輕則由于管道壁脫落導(dǎo)致泄露，重則產(chǎn)生的化合物留在管道內(nèi)，阻礙了空氣的流通，發(fā)生了爆管。超溫的發(fā)生與以下因素有關(guān)。第一，給水量及給水溫度。在鍋爐啟動(dòng)的狀態(tài)下，一面要及時(shí)地供應(yīng)水源，另一方面將沒有被氣化的水通過分離器疏水閥進(jìn)行回收，為了保證水冷壁中有一定的熱汽，保證過熱器管道由于干燒而產(chǎn)生超溫，就必須要保證水冷壁能迅速產(chǎn)生大量的熱水汽，所以在進(jìn)行補(bǔ)給鍋爐水源時(shí)，應(yīng)以高溫沸水為主，使沸水在燃燒下迅速生成水汽，保證水冷壁及過熱器的順利運(yùn)行。如果用冷水供應(yīng)，這就大大增加了分離器疏水閥的工作，冷水壁內(nèi)無法迅速得到水蒸氣，在高溫烘烤下，過熱器產(chǎn)生了故障。第二，煙氣溫度。過熱器在整個(gè)鍋爐裝置中起著一個(gè)吸收煙氣的熱量的任務(wù)，而管道內(nèi)的蒸汽對(duì)過熱器內(nèi)高溫起著一個(gè)冷卻作用。如果管道停止運(yùn)作，或者通過管道輸送到過熱器中的熱氣不足時(shí)，導(dǎo)致了過熱器中的溫度無法產(chǎn)生對(duì)流效應(yīng)實(shí)施冷卻，過熱器中的熱量不斷增加，導(dǎo)致了超溫現(xiàn)象的出現(xiàn)。在對(duì)爐膛進(jìn)行燃燒時(shí)，由于點(diǎn)火的方式不對(duì)，或者燃燒材質(zhì)的原因?qū)е铝藷煔獾玫綗熕僭龈?，這就在一定程度上增加了過熱器的溫度。第三，水塞。在平常鍋爐啟動(dòng)之前，由于之前的燃燒，水蒸氣在過熱器內(nèi)進(jìn)行凝結(jié)，黏在壁內(nèi)，形成了小水滴。在進(jìn)行燃燒時(shí)，水滴處的受熱面由于無法形成對(duì)流，水滴的蒸發(fā)需要釋放大量的熱，這就在一定程度上形成了高溫。第四，氧化皮。在過熱器的管道內(nèi)，由于持續(xù)的高溫，導(dǎo)致了壁內(nèi)表皮發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，在表皮生成了氧化物，這就是氧化皮，氧化皮在導(dǎo)熱熱阻上有一定的能力，這反而增加了管道內(nèi)的溫度，氧化反應(yīng)加快，形成了惡性循環(huán)，增加了故障發(fā)生的可能性。

2 啟動(dòng)方式對(duì)過熱器壁溫的影響

2.1 傳統(tǒng)燃油點(diǎn)火啟動(dòng)方式

使用傳統(tǒng)燃油點(diǎn)火對(duì)鍋爐進(jìn)行啟動(dòng)具有非常巨大的優(yōu)勢(shì)。由于鍋爐具有復(fù)雜的運(yùn)行系統(tǒng)，每一個(gè)部件的故障都會(huì)造成整個(gè)鍋爐系統(tǒng)無法運(yùn)行，甚至在運(yùn)行過程中產(chǎn)生事故。在對(duì)冷卻之后的鍋爐進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)，如果突然增加爐膛內(nèi)的壓力及溫度，大有可能增加系統(tǒng)故障的發(fā)生頻率，所以在點(diǎn)火啟動(dòng)中，一定要有一定的控制力度，保證對(duì)整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的溫度及水壓進(jìn)行一定的調(diào)控。在這方面，傳統(tǒng)的燃油點(diǎn)火能極大保證這一點(diǎn)。利用傳統(tǒng)的油槍點(diǎn)火，火焰較短，使?fàn)t膛出口處的溫度不會(huì)迅速升高。傳統(tǒng)的點(diǎn)火方式，由于較低的燃燒強(qiáng)度，這就有利于留在管道內(nèi)受熱面的積水能被烘干，極大保證了對(duì)流受熱面的運(yùn)行安全。這種方法雖然有極大的安全性，大幅度降低了故障的發(fā)生，但是由于其成本較大，需要花費(fèi)大量的汽油，在整個(gè)經(jīng)濟(jì)效益中得不償失。

2.2 微油或等離子點(diǎn)火方式

這種方式雖然對(duì)耗油方面沒有過多的要求，但是對(duì)于鍋爐系統(tǒng)的額定安全保障具有極大的威脅。第一，煤粉由于燃燒強(qiáng)度大，燃盡率低，在燃燒過程中會(huì)導(dǎo)致火焰迅速增高，對(duì)過熱器進(jìn)行舔舐，過熱器由于在冷卻狀態(tài)下沒有水蒸氣，這就導(dǎo)致了過熱器的對(duì)流受熱面迅速升溫，溫度的升高導(dǎo)致了管道內(nèi)氧化皮的脫落，氧化皮脫落留在管道內(nèi)，沒有充足的熱流能夠有條件將氧化皮帶出管道外，這就導(dǎo)致氧化皮在管道內(nèi)越來越多，阻礙了管道里熱流的流通，在熱流堵塞到一定的情況下，便出現(xiàn)管道爆炸的情況。第二，微油及等離子含有大量的煤粉，煤粉燃燒迅速，質(zhì)量輕，極易傳入過熱器內(nèi)，煤灰也有可能出現(xiàn)二次燃燒，對(duì)整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供保障。

2.3 蒸汽加熱啟動(dòng)方式

采用蒸汽加熱啟動(dòng)方法一方面能保障整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行安全，另一方面，在啟動(dòng)時(shí)也不需要太多的成本支出，大大降低了耗油量。在啟動(dòng)時(shí)，采用鄰機(jī)抽汽對(duì)鍋爐內(nèi)的沸水進(jìn)行蒸發(fā)，使鍋爐啟動(dòng)過程中有著有利的燃燒環(huán)境，這就在一定程度上保障了鍋爐啟動(dòng)的安全性。

3 過熱器超溫的針對(duì)措施

（1）針對(duì)燃燒不合理現(xiàn)象，可以對(duì)燃燒材料進(jìn)行改進(jìn)。材質(zhì)燃燒不完全導(dǎo)致了在燃燒過程中施熱不高，蒸汽無法迅速到達(dá)水冷壁，在受熱面無法產(chǎn)生對(duì)流，加上對(duì)過熱器管壁的高溫持續(xù)供應(yīng)，對(duì)過熱器無法達(dá)到冷卻作用，形成了過熱器外表升溫過快，出現(xiàn)了超溫情況的發(fā)生。所以要對(duì)燃燒材料進(jìn)行改進(jìn)，增加燃燒材料的燃燒效果，能持續(xù)不斷地為鍋爐供應(yīng)熱量，使水汽有充足的來源以形成對(duì)流，從而提高鍋爐系統(tǒng)的安全性。

（2）對(duì)啟動(dòng)過程中的油量進(jìn)行合理的控制。油量太高，容易導(dǎo)致燃燒不合理，水蒸汽溫度過高，導(dǎo)致過熱器持續(xù)升溫，因此，要降低啟動(dòng)油壓，防止不安全的因素出現(xiàn)，造成安全事故的發(fā)生。

（3）啟動(dòng)的給水量不要太大。給水量太大，導(dǎo)致水量蒸發(fā)成水汽所需要的時(shí)間過長(zhǎng)，分離器疏水閥對(duì)尚未形成水蒸氣的液水進(jìn)行排放，而過熱器中的水蒸氣得不到一定的供應(yīng)，無法形成受熱面對(duì)流，從而導(dǎo)致了管道高溫產(chǎn)生氧化皮，極大的增加了管道爆炸的幾率。所以對(duì)給水量進(jìn)行合理安排，減少熱氣的損失，減少不必要的麻煩。

（4）沖轉(zhuǎn)的壓力不宜設(shè)置過高。壓力的大小與蒸汽流量的大小成反比，也就是說沖轉(zhuǎn)的壓力過大，蒸汽流量也會(huì)在一定程度上變小難以達(dá)到過熱器，這就對(duì)過熱器的冷卻帶來了極大的不便。所以將沖轉(zhuǎn)的壓力定位5～6Mpa，能有效提高過熱器中受熱面的水汽流量。

（5）啟動(dòng)時(shí)的給水溫度較低。給水的溫度低，使水在進(jìn)入水冷壁時(shí)，溫度無法達(dá)到蒸發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，燃料燃燒的時(shí)間加長(zhǎng)，水蒸氣的出現(xiàn)需要一定的世界，而持續(xù)升溫的過熱器難以等待，導(dǎo)致了超溫現(xiàn)象的出現(xiàn)。所以要提高給水時(shí)高溫的水源補(bǔ)給，減緩蒸發(fā)的時(shí)間，消除事故隱患。

（6）當(dāng)用油槍作為啟動(dòng)方式時(shí)，大多數(shù)工作人員為了提高燃燒的速率，加大了風(fēng)量的供應(yīng)。這種做法不僅不會(huì)加快蒸汽的產(chǎn)生時(shí)間，而且還對(duì)蒸汽的產(chǎn)生做了延緩的負(fù)作用。加大風(fēng)量的供應(yīng)，雖然提高了爐膛內(nèi)火焰的溫度，卻在一定情況下減緩了高溫在爐膛內(nèi)的持續(xù)時(shí)間，這就導(dǎo)致了液水無法得到持續(xù)的高溫供應(yīng)，無法形成水蒸氣對(duì)過熱器進(jìn)行冷卻。所以在啟動(dòng)過程中，要嚴(yán)格控制風(fēng)量的供應(yīng)，讓風(fēng)量產(chǎn)生的效益最大化。

（7）減溫水噴入不合理

和上一行接排，與前面格式統(tǒng)一當(dāng)過熱器力出現(xiàn)了持續(xù)高溫情況時(shí)，為了防止超溫情況的出現(xiàn)，要用噴射減溫水進(jìn)行減溫，但減溫水的噴射時(shí)間不合理，當(dāng)噴射時(shí)，過熱器中溫度過高，減溫水無法正常噴入，當(dāng)過熱器的溫度沒有達(dá)到噴射標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，水滴的出現(xiàn)加大了過熱器的超溫幾率。可以增設(shè)備用減溫水，通過調(diào)節(jié)閥適當(dāng)節(jié)流。

4 總結(jié)

針對(duì)鍋爐過熱器超溫現(xiàn)象，本文針對(duì)不同可能導(dǎo)致故障發(fā)生的隱患提出了自己的解決措施，通過這些方法能有效防止鍋爐過熱器超溫現(xiàn)象的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]陳星，李紅平.超臨界600MW機(jī)組鍋爐起動(dòng)初期過熱器超溫的原因及控制[J].熱力發(fā)電，2009，（7）：62-63.

[2]劉月軍，史艷強(qiáng)，王榮，等.600MW直接空冷機(jī)組鍋爐后屏過熱器爆管原因分析[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2015，（2）：27-30.

[3]黨小建，郭俊文，周剛.600MW機(jī)組W型火焰鍋爐預(yù)防受熱面超溫的措施[J].熱力發(fā)電，2008，（4）：43-46，49.

[4]許傳凱，許云松.我國(guó)600MW級(jí)機(jī)組燃煤鍋爐的發(fā)展[J].中國(guó)電力，1999，（7）：3-8.

[5]狄萬豐，韓繼偉，楊忠燦，等.超臨界600MW機(jī)組褐煤鍋爐的運(yùn)行特性研究[J].熱力發(fā)電，2011，（4）：62-65，88.

[6]李志剛，張宇博，姚兵印.超（超）臨界鍋爐機(jī)組高溫氧化案例分析與啟示[J].中國(guó)電力，2014，（8）：88-93.

（作者單位：國(guó)電電力大連莊河發(fā)電有限責(zé)任公司）