660MW超超臨界二次再熱燃煤機(jī)組鍋爐壁溫測(cè)點(diǎn)的設(shè)計(jì)研究

林志元等

摘 要：文章針對(duì)660MW超超臨界二次再熱燃煤機(jī)組的特點(diǎn)，以某二次再熱燃煤機(jī)組鍋爐為依托，對(duì)660MW超超臨界二次再熱燃煤機(jī)組的鍋爐壁溫進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，保證了運(yùn)行人員能夠?qū)﹀仩t受熱面進(jìn)行實(shí)時(shí)全面的監(jiān)控，為機(jī)組的安全運(yùn)行提供可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鍋爐壁溫；二次再熱；壁溫測(cè)點(diǎn)；布置

前言

近年來(lái)，為了提高火力發(fā)電機(jī)組的熱效率和降低CO2排放，二次再熱技術(shù)在大型燃煤機(jī)組的設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。二次再熱技術(shù)與一次再熱技術(shù)相比，過(guò)熱蒸汽出口壓力、再熱蒸汽出口溫度、給水溫度都得到了大大提高，但由于材料基本不變，壓力、溫度的提升對(duì)鍋爐受熱面溫度的控制提出了更高的要求。為了防止鍋爐受熱面超溫爆管及管道氧化皮脫落等問(wèn)題導(dǎo)致的機(jī)組不安全事件的發(fā)生，有必要對(duì)鍋爐壁溫進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，保證運(yùn)行人員能夠?qū)崟r(shí)全面的監(jiān)控鍋爐受熱面的運(yùn)行情況，為機(jī)組的安全運(yùn)行提供可靠的依據(jù)。

1 鍋爐概況

本工程660MW超超臨界二次再熱燃煤機(jī)組的鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的超臨界變壓運(yùn)行直流爐、單爐膛、二次中間再熱、墻式切園燃燒方式、全懸吊結(jié)構(gòu)П型鍋爐。鍋爐過(guò)熱蒸汽流量為1918t/h，蒸汽壓力為32.45MPa（g），蒸汽溫度為605℃；鍋爐一次再熱蒸汽流量為1682t/h，蒸汽壓力為11MPa（g），蒸汽溫度為623℃；鍋爐二次再熱蒸汽流量為1431t/h，蒸汽壓力為3.4MPa（g），再蒸汽溫度為623℃。

鍋爐一次再熱和二次再熱高再的出口溫度為623℃，所用材料與一次再熱機(jī)組相比，材料等級(jí)并沒(méi)有提高，為了防止鍋爐受熱面超溫爆管及金屬超溫老化的現(xiàn)象的發(fā)生，就必須全面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鍋爐受熱面的管壁溫度，在運(yùn)行過(guò)程中嚴(yán)格控制鍋爐管壁溫度的波動(dòng)，盡可能地避免鍋爐過(guò)熱面超溫現(xiàn)象的發(fā)生，保證爐管金屬材料的壽命和減少鍋爐管壁超溫爆管的發(fā)生率。

2 鍋爐壁溫測(cè)點(diǎn)的設(shè)計(jì)原則

在鍋爐壁溫測(cè)點(diǎn)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要以鍋爐廠提供的管壁溫度分布圖為設(shè)計(jì)依據(jù)，并從理論上進(jìn)行熱力計(jì)算，找出鍋爐各管圈的蒸汽流量偏差，有針對(duì)性地制定改進(jìn)方案，通過(guò)理論分析和結(jié)合目前已經(jīng)投運(yùn)的660MW一次再熱機(jī)組在水冷壁、省煤器、過(guò)熱器、一次再熱器上裝設(shè)壁溫測(cè)點(diǎn)的監(jiān)視經(jīng)驗(yàn)，得出了以下測(cè)點(diǎn)布置優(yōu)化原則：（1）所有管壁中熱力計(jì)算指示溫度最高的屏管，建議均安裝壁溫測(cè)點(diǎn)，同時(shí)，溫度場(chǎng)分布圖中的溫度較高，環(huán)境惡劣的管子也應(yīng)安裝壁溫測(cè)點(diǎn)。如屏過(guò)外三圈管的第二根。（2）所有管壁中受熱面的正中間的屏管，這些管子基本上能代表整個(gè)受熱面在爐內(nèi)的受熱平均水平，具有一定的代表性，故在該屏應(yīng)盡可能的安裝壁溫測(cè)點(diǎn)。（3）處于煙氣溫度高（如迎風(fēng)面）、或蒸汽流動(dòng)阻力較大的受熱面管應(yīng)設(shè)壁溫測(cè)點(diǎn)，同時(shí)，引出管在入口聯(lián)箱底部或接近底部的受熱面管也應(yīng)在出口側(cè)設(shè)置壁溫測(cè)點(diǎn)。（4）所有管壁最內(nèi)圈且?guī)A管作用的管子，管子彎曲度小易堵塞超溫，故應(yīng)多設(shè)置壁溫測(cè)點(diǎn)。同時(shí)，有節(jié)流孔圈的受熱面管應(yīng)設(shè)置壁溫測(cè)點(diǎn)：如水冷壁下部垂直管入口設(shè)置節(jié)流孔圈，調(diào)節(jié)各管流量相對(duì)平衡，節(jié)流孔圈因雜物堵死或流量變小，容易造成管壁超溫。

3 鍋爐壁溫測(cè)點(diǎn)優(yōu)化布置方案

本工程鍋爐壁溫測(cè)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和布置以鍋爐壁溫測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)原則為基礎(chǔ)，與發(fā)電廠、鍋爐制造廠一起探討確定了本工程單臺(tái)機(jī)組設(shè)置3114點(diǎn)鍋爐壁溫測(cè)點(diǎn)，以確保本工程二次再熱機(jī)組鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中處于最佳狀態(tài)，減少鍋爐超溫爆管的概率。具體測(cè)點(diǎn)實(shí)施方案如下：（1）鍋爐水冷壁管采用垂直布置方案，分為上、下兩部分，中間設(shè)混合聯(lián)箱。水冷壁上部管及水平煙道側(cè)墻管：共1581根管，設(shè)339個(gè)壁溫測(cè)點(diǎn)；水冷壁下部垂直管：共1664根管，設(shè)444個(gè)壁溫測(cè)點(diǎn)；鍋爐水冷壁管（上部）管組，前墻、右側(cè)墻、左側(cè)墻按從第3根管開始布置，每5根管布置1只熱電偶，后墻（吊掛管）按從第2根管開始布置，每3根管布置1只熱電偶，水平煙道墻管按從第3根管開始布置，每4根管布置1只熱電偶，最后兩根管布置1只熱電偶，合計(jì)為339點(diǎn)。鍋爐水冷壁管（下部）管組，按從第2根管開始，每4根管布置1只熱電偶，從第297根管開始，按每2根管布置1只熱電偶，從第325根管開始，按每4根管布置1只熱電偶布置，合計(jì)為444點(diǎn)。（2）過(guò)熱器分隔屏壁溫管組，分隔屏從前墻至后墻方向分為四組，沿左右側(cè)墻方向布置為8片管排，每片管排4組×16根管。每組管排中每片根管按第1、2、3、6、8、11、14、15、16號(hào)管各布置1只熱電偶布置，合計(jì)為288點(diǎn)。（3）屏式過(guò)熱器分隔屏管組，屏式過(guò)熱器沿左右側(cè)墻間總共有34片管排，每片管排有15根管。在每片的第1、7、8、13、14、15號(hào)管布置1只熱電偶，其中，第1、5、9、13、17、18、22、26、30、34片管排，在每片的第2～7（6），9～12號(hào)管號(hào)各布置1只熱電偶，即每片9只，合計(jì)為294點(diǎn)。（4）末級(jí)高溫過(guò)熱器管組，末級(jí)過(guò)熱器沿左右側(cè)墻間總共有39片管排，每片管排有19根管。在每片的第1、17、18、19號(hào)管各布置1只熱電偶，即每片4只；另在第2～16片上，每片的第2、6、11、16、20、24、29、34、39號(hào)管各布置1只熱電偶，合計(jì)為381點(diǎn)。（5）高壓低溫再熱器管組，總共有70片管排，單片屏管子12根，按第一、二根管平均布置壁溫測(cè)點(diǎn)，其中第5，20，32，39，50（51），66管屏的3～12管子各布置1只熱電偶，合計(jì)為200點(diǎn)。高壓高溫再熱器管組，按第1～68管屏的第1，6，7，11，12，13管子各布置1只熱電偶，其中，1，9，17，25，34，35，4

4，52，60，68管屏的第2，3，4，5，8，9，10管子各布置1只熱電偶，合計(jì)為478點(diǎn)。低壓低溫再熱器管組，按第1～70管屏的第一、二根管平均布置壁溫測(cè)點(diǎn)，其中，5，20，32，39，50，66管屏的第3～14管子各布置1只熱電偶，合計(jì)為212點(diǎn)。（6）低壓高溫再熱器管組，按第1～68管屏的第1，6，7，11，12，13管子各布置1只熱電偶，其中，1，9，17，25，34，3

5，44，52，60，68管屏的第2，3，4，5，8，9，10管子各布置1只熱電偶，合計(jì)為478點(diǎn)。經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的壁溫測(cè)點(diǎn)，總數(shù)由原鍋爐廠的2800點(diǎn)，增加到了優(yōu)化以后的3114點(diǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章從基建設(shè)計(jì)角度出發(fā)，以某工程660MW超超臨界二次再熱燃煤機(jī)組鍋爐壁溫測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)為依托，通過(guò)理論分析和已經(jīng)投運(yùn)的660MW一次再熱機(jī)組裝設(shè)壁溫測(cè)點(diǎn)的監(jiān)視經(jīng)驗(yàn)，有針對(duì)性地制定改進(jìn)方案，得出測(cè)點(diǎn)布置優(yōu)化原則，提出了合理的測(cè)點(diǎn)布置方案，可以防止二次再熱機(jī)組鍋爐受熱面由于超溫導(dǎo)致的金屬疲勞和爆管及管道氧化皮脫落等不安全事件的發(fā)生，以實(shí)現(xiàn)對(duì)660MW超超臨界二次再熱燃煤機(jī)組鍋爐受熱面壁溫的有效監(jiān)控。