超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組鍋爐受熱面超溫原因及處理措施

劉黨榮

（廣東粵電大埔發(fā)電有限公司 514265）

超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組鍋爐受熱面超溫原因及處理措施

劉黨榮

（廣東粵電大埔發(fā)電有限公司 514265）

鍋爐受熱面超溫問題是超超臨界鍋爐在啟動(dòng)和正常運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，鍋爐內(nèi)壁的受熱材料在高溫下氧化的速度非常快，這對(duì)鍋爐的危害特別大，而且很容易造成安全事故。只有通過分析發(fā)電機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)的參數(shù)，找出導(dǎo)致受熱面超溫的原因，然后制定出具體的控制措施，才能從根本上解決超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組鍋爐受熱面超溫的問題。本文首先分析了受熱面超溫帶來的危害，然后結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了受熱面超溫的原因，在此基礎(chǔ)上提出了鍋爐受熱面超溫的處理措施。

超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組；鍋爐受熱面超溫；原因措施

1 受熱面超溫的危害

機(jī)組在運(yùn)行過程中，鍋爐事故特別是承受部件中水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器的泄漏事故在事故及非計(jì)劃停運(yùn)中占較大比例，是影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要原因之一。其中，“四管”泄漏中由于磨損造成的約占30%，焊接質(zhì)量引起的約占30%，金屬過熱引起的約占15%，腐蝕引起的約占10%，其他原因引起的占15%[1]。受熱金屬超溫是運(yùn)行中造成爆管的主要原因之一。對(duì)鍋爐受熱面高溫部件，目前設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)間一般為100000h，其計(jì)算溫度水平是選擇材料的主要考慮指標(biāo)。在相同工作壓力下，工作溫度越高，則運(yùn)行時(shí)間越短。超超臨界鍋爐中金屬超溫的危害主要表現(xiàn)在材料劣化，如碳化物析出、鉻流失以及組織變化等，導(dǎo)致金屬材料力學(xué)性能下降；內(nèi)壁受蒸汽氧化腐蝕，內(nèi)壁氧化皮生長速度加快，氧化皮與母材結(jié)合狀態(tài)變差，內(nèi)壁氧化皮大面積脫落的幾率顯著增大。目前超超臨界鍋爐內(nèi)壁氧化皮大面積脫落的危害程度較材料劣化更甚。為保證鍋爐高溫受熱面運(yùn)行安全，防止運(yùn)行中超溫是重中之重。

2 受熱面超溫原因分析

2.1 煤質(zhì)變化較大

近年來，煙煤價(jià)格波動(dòng)大，電煤供應(yīng)日趨緊張，許多發(fā)電廠的燃煤供應(yīng)都受到不同程度影響。為改善燃料緊張供應(yīng)局面、降低發(fā)電成本、提高電廠經(jīng)濟(jì)效益，電廠開始摻燒國內(nèi)外煙煤。由于煙煤特性與設(shè)計(jì)煤種相比偏差較大，兩次上煤煤質(zhì)也會(huì)偏差較大，如果運(yùn)行調(diào)節(jié)不及時(shí)，很容易出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。

2.2 受熱面存在較大熱偏差

鍋爐在正常運(yùn)行中過熱器和再熱器存在比較明顯的左右側(cè)熱偏差，后屏、末過、末再左右兩側(cè)的最大壁溫差在65℃以上，呈現(xiàn)左低右高的特性。通過資料對(duì)比，該鍋爐的末級(jí)過熱器和高溫再熱器的壁溫差在同類型鍋爐中屬于比較大的。在額定汽溫工況下，較大的壁溫差直接導(dǎo)致后屏、末過和末再受熱面管屏長期處于隱性超溫。為保證鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行，鍋爐只能被迫降溫運(yùn)行。受熱面左右屏間熱偏差，主要是因?yàn)槟鏁r(shí)針?biāo)慕乔袌A在爐膛出口的殘余旋轉(zhuǎn)形成。隨著鍋爐容量的增大。爐膛出口的切向動(dòng)量比鍋爐容量更快地增大（爐膛出口的切向動(dòng)量近似正比與鍋爐容量的1.33次方）[2]。因此，對(duì)于660MW機(jī)組鍋爐，爐膛出口的殘余旋轉(zhuǎn)非常明顯。為了減少爐膛出口的殘余旋轉(zhuǎn)，鍋爐廠設(shè)計(jì)了AA附加風(fēng)，但AA附加風(fēng)噴口燃燒器存在擺動(dòng)角度不到位、擺動(dòng)不靈活、甚至卡死等現(xiàn)象，造成機(jī)組在運(yùn)行中缺少調(diào)節(jié)受熱面兩側(cè)偏差的有效手段。檢查發(fā)現(xiàn)，主要原因?yàn)殚L期裸露在外，活動(dòng)螺絲絲扣等部件銹蝕嚴(yán)重。

2.3 操作不當(dāng)造成受熱面超溫和氧化皮的產(chǎn)生及脫落

在協(xié)調(diào)模式下，機(jī)組升負(fù)荷時(shí)，燃料量增加幅度較大，如果啟磨時(shí)機(jī)把握不好，磨煤機(jī)出力過大堵塞，實(shí)際進(jìn)入爐膛的煤粉量增加不大，備用磨煤機(jī)啟動(dòng)后，其他磨出力減少，風(fēng)煤比增加，制粉系統(tǒng)堵塞很快吹通，導(dǎo)致瞬間大量煤粉進(jìn)入爐膛，引起受熱面大面積超溫。通過對(duì)受熱面超溫記錄的追憶，此類超溫占大多數(shù)。從受熱面管材取樣金相分析情況看，管材光譜分析都符合原設(shè)計(jì)材質(zhì)，其主要合金元素含量符合要求。硬度測(cè)試：試樣布氏硬度值為：160HB，155HB，172HB，175HB，175HB，試樣的硬度值均低于正常值（180HB左右）。氧化皮厚度檢查：經(jīng)測(cè)量高再入口管內(nèi)脫落氧化皮厚度在100μm左右。

3 鍋爐受熱面超溫處理措施

（1）要加強(qiáng)管理和煤的控制，配煤時(shí)要保證混合均勻，在相鄰兩次上煤時(shí)，煤質(zhì)差不宜太大。

（2）在負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)，要對(duì)煤水比及時(shí)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，以保證過熱在合理的范圍內(nèi)。

（3）制定機(jī)組正常運(yùn)行和啟停受熱面防止超溫措施。在啟動(dòng)制粉系統(tǒng)的過程中，需要掌握最佳的時(shí)機(jī)，并注意對(duì)鍋爐加負(fù)荷的速率進(jìn)行控制。防止加負(fù)荷過快使制粉系統(tǒng)無法及時(shí)啟動(dòng)而發(fā)生堵塞。如果制粉系統(tǒng)發(fā)生堵塞，吹掃之后大量的煤粉迅速被推入爐膛中，非常容易導(dǎo)致超溫。緩慢進(jìn)行風(fēng)壓的調(diào)整，避免風(fēng)量突增使大量存粉被吹入爐膛中，在短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致實(shí)際煤水的比例嚴(yán)重失調(diào)，使受熱面金屬發(fā)生超溫。調(diào)節(jié)主、再熱汽溫在正常范圍內(nèi)，預(yù)防汽溫過高導(dǎo)致金屬壁溫度過熱；過熱器減溫水裝置應(yīng)投入自動(dòng)，防止減溫水手動(dòng)監(jiān)控不到位導(dǎo)致溫度過高。在啟動(dòng)鍋爐的過程中，需要根據(jù)啟動(dòng)曲線進(jìn)行升壓、升溫處理，對(duì)各受熱面管壁溫度進(jìn)行控制。鍋爐燃燒器對(duì)稱均勻投入，保證火焰中心適宜，不沖刷水冷壁，預(yù)防鍋爐結(jié)焦，盡量減少熱偏差，并控制好風(fēng)量，避免風(fēng)量過大或者缺氧燃燒，防止過熱器超溫或者鍋爐燃燒尾部二次燃燒。鍋爐干濕態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)負(fù)荷點(diǎn)選擇為25～30%，保證省煤器入口流量為800～900t/h、分離器壓力為11～12MPa。干濕態(tài)轉(zhuǎn)換過程中，應(yīng)保持給水量穩(wěn)定，逐漸增加燃料量，穩(wěn)步進(jìn)入干態(tài)，以減少受熱面的反復(fù)波動(dòng)。

（4）完善燃燒調(diào)整試驗(yàn)，使同一層燃燒器一次風(fēng)速偏差、煤粉濃度偏差在合理范圍內(nèi)，使二次風(fēng)配風(fēng)更加均勻合理，并進(jìn)行氧量和燃盡風(fēng)率的優(yōu)化。

（5）啟停磨煤機(jī)及爐膛吹灰前，應(yīng)適當(dāng)降低主、再熱汽溫設(shè)定值。

（6）注意低負(fù)荷時(shí)水冷壁壁溫變化，根據(jù)過熱度及時(shí)調(diào)節(jié)燃料量，避免下三層制粉同時(shí)運(yùn)行。

（7）做好運(yùn)行調(diào)整工作。定期對(duì)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象的鍋爐進(jìn)行分析，開展調(diào)整試驗(yàn)，通過調(diào)整燃燒配風(fēng)比及火焰中心，緩解超溫問題；運(yùn)行中注意控制機(jī)組啟停速度、磨煤機(jī)加減給煤量的速度，避免工況變化過快造成超溫；保持受熱面內(nèi)外的清潔，避免結(jié)渣、結(jié)垢引發(fā)的超溫；控制空氣預(yù)熱器和爐膛本體的漏風(fēng)率，縮短燃燒過程，降低爐膛出口煙溫及煙氣量。

4 結(jié)語

總之，大型的工業(yè)鍋爐高溫受熱面超溫有很多原因，我們應(yīng)該分析其中的原因并采取有效的措施來避免超溫，從而使機(jī)組可以正常、穩(wěn)定的運(yùn)行。

[1]宋春濤.某亞臨界鍋爐受熱面超溫原因分析及對(duì)策[J].江蘇電機(jī)工程，2012，01：78～81.

[2]楊磊，皖晴雄，趙小平.300MW機(jī)組對(duì)外供熱期間防止鍋爐受熱面超溫的運(yùn)行調(diào)控措施[J].華電技術(shù)，2015，11：41～43+78.

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2016-3-11