電站煤粉鍋爐受熱面超溫失效的影響因素及改善措施

岳錚

摘 要：煤粉鍋爐由于適應(yīng)煤種廣、燃燒迅速、完全、容量大以及效率高等優(yōu)點(diǎn)，在電站等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于煤粉在爐內(nèi)停留的時(shí)間較短，所以為了保證煤粉能夠在短時(shí)間內(nèi)得到充分燃燒，就需要保證風(fēng)量等各種燃燒條件，爐膛內(nèi)溫度較高，所以受熱面會(huì)面臨超溫而導(dǎo)致無法正常運(yùn)行的影響。對(duì)電站煤粉鍋爐受熱面超溫失效的影響因素進(jìn)行分析，進(jìn)而提出相應(yīng)的改善措施，是提高電站煤粉鍋爐運(yùn)行安全性和可靠性的重要保障。

關(guān)鍵詞：鍋爐；受熱面超溫失效；因素

前言

為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需要，火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率不斷提升，鍋爐的耗煤量也逐漸減少。鍋爐的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行參數(shù)也在不斷的調(diào)整，在此過程中，由于設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行等各方面的因素，會(huì)導(dǎo)致鍋爐受熱面出現(xiàn)高溫失效的局面，從而影響到鍋爐運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。其中煤粉鍋爐的燃燒狀況比較特殊，需要在短時(shí)間內(nèi)保證煤粉得到充分燃燒，所以溫度較高，如果控制不合理，就容易出現(xiàn)受熱面超溫失效的現(xiàn)象。在導(dǎo)致煤粉鍋爐受熱面超溫失效的影響因素中，下面主要以設(shè)計(jì)因素為主進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)安裝以及運(yùn)行進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，綜合各項(xiàng)因素，為以后的設(shè)計(jì)工作提供更好的思路，以便不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，降低受熱面超溫失效現(xiàn)象的發(fā)生幾率，提高煤粉鍋爐的運(yùn)行效率，為電站的高效發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。

1 設(shè)計(jì)因素對(duì)鍋爐受熱面超溫失效的影響及改善措施

設(shè)計(jì)因素是影響電站煤粉鍋爐受熱面超溫失效的重要原因之一，如果設(shè)計(jì)方案不合理，就會(huì)為后期的安裝以及運(yùn)行帶來很大的影響，所以在設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)，應(yīng)該綜合各方面因素進(jìn)行全面的考量，從全局性、組織性、結(jié)構(gòu)性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量減少對(duì)受熱面的損害，避免因?yàn)槌瑴囟鴮?dǎo)致失效現(xiàn)象的發(fā)生，下面對(duì)設(shè)計(jì)影響因素進(jìn)行分析。

1.1 爐膛出口溫度設(shè)計(jì)不規(guī)范

爐膛出口溫度的參數(shù)設(shè)計(jì)是影響受熱面超溫失效的直接因素，其對(duì)鍋爐運(yùn)行的可靠性和安全性會(huì)產(chǎn)生直接影響。如果爐膛出口溫度的設(shè)計(jì)參數(shù)不合理，不僅會(huì)降低受熱面管的使用壽命，而且極易引發(fā)爆管事故的發(fā)生。爐膛出口的煙溫則為爐膛出口進(jìn)入對(duì)流管束之前的煙氣溫度參數(shù)，由于煤粉鍋爐燃料的特殊性，在其運(yùn)行的過程中，煙氣中含有的飛灰基本處于融化狀態(tài)，一旦與受熱面接觸，就會(huì)粘結(jié)在上面，從而提高熱阻以及管壁的溫度，在鍋爐受熱面中形成結(jié)渣現(xiàn)象，嚴(yán)重的情況下，會(huì)導(dǎo)致煙道堵塞，如果長(zhǎng)期得不到清理和調(diào)整，就會(huì)發(fā)生爆管事故。所以，為了改善這種現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)該科學(xué)設(shè)計(jì)爐膛出口溫度參數(shù)，將其控制在合理的范圍內(nèi)，減少煙氣在運(yùn)行過程中發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象，定期清理結(jié)渣，保證煤粉鍋爐的正常運(yùn)行。

1.2 鍋爐水動(dòng)力設(shè)計(jì)不合理

鍋爐水動(dòng)力的設(shè)計(jì)規(guī)范合理性不足，鍋爐受熱面熱管與管壁金屬的溫度水平息息相關(guān)，在正常壁溫的基礎(chǔ)上，只要鍋爐鋼管具有較高的強(qiáng)度水平，一旦產(chǎn)生由水動(dòng)力引起的傳熱惡化問題時(shí)，管壁溫度將產(chǎn)生超標(biāo)的情況，與此同時(shí)，管壁溫度長(zhǎng)期波動(dòng)，最終導(dǎo)致鍋爐鋼管會(huì)因金屬?gòu)?qiáng)度下降或金屬疲勞而破裂的后果。所以，一定要嚴(yán)格控制鍋爐水動(dòng)力設(shè)計(jì)的規(guī)范性，保證水動(dòng)力傳熱的均勻性。

1.3 鍋爐熱力特性參數(shù)的選取

鍋爐熱力特性參數(shù)的選取失誤同樣是造成其超溫失效的重要因素，熱力特性參數(shù)與爐膛結(jié)渣狀況具有直接聯(lián)系，而一旦鍋爐爐膛出現(xiàn)結(jié)渣的情況，爐膛出口溫度上升，過熱器溫度上升，與此同時(shí)，包括空氣預(yù)熱器入口溫度、排煙溫度、熱風(fēng)溫度等在內(nèi)的相應(yīng)參數(shù)均出現(xiàn)超標(biāo)上升的結(jié)果，使得熱管運(yùn)行出現(xiàn)障礙，進(jìn)而造成縮短其壽命或者直接失效的后果。所以，提高熱力特性參數(shù)選擇合理性十分重要。

1.4 設(shè)計(jì)煤種的選取

由于煤粉鍋爐具有煤種適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，所以有些電站在設(shè)計(jì)煤種的選取時(shí)，為了降低成本，沒有考慮到設(shè)計(jì)煤種的規(guī)范性，就會(huì)選擇劣質(zhì)煤，超出了設(shè)計(jì)煤種允許的范圍，由此在燃燒運(yùn)行的過程中，鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)就會(huì)發(fā)生改變，不在正常效用范圍內(nèi)，就會(huì)導(dǎo)致熱管超溫失效現(xiàn)象的發(fā)生。所以，為了控制設(shè)計(jì)煤種選取的規(guī)范性，一定要根據(jù)電站煤粉鍋爐運(yùn)行的特點(diǎn)，合理選擇有效煤種，既能夠保證煤粉的燃燒效率，又能夠避免對(duì)鍋爐燃燒狀態(tài)的改變，從而控制受熱面超溫現(xiàn)象的發(fā)生。

2 安裝維修因素對(duì)鍋爐受熱面超溫失效的影響及改善措施

安裝維修也是導(dǎo)致電站煤粉鍋爐受熱面超溫失效的重要因素，因?yàn)榧词乖O(shè)計(jì)方案再優(yōu)秀，在安裝過程中出現(xiàn)失誤，沒有按照設(shè)計(jì)工藝流程操作，也會(huì)對(duì)鍋爐的運(yùn)行工況產(chǎn)生很大的影響。在鍋爐安裝過程中，因?yàn)椴考^多，且工藝比較嚴(yán)謹(jǐn)，一旦出現(xiàn)安裝不規(guī)范，操作管理不嚴(yán)的情況發(fā)生，就會(huì)導(dǎo)致受熱面超溫失效現(xiàn)象的發(fā)生。比如在安裝焊接過程中，熔化的金屬流淌到焊接范圍外，就會(huì)在熱管內(nèi)壁形成金屬瘤，減少管壁內(nèi)徑，在鍋爐長(zhǎng)期處于高溫高壓狀態(tài)下時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致超溫失效現(xiàn)象的發(fā)生。此外，由于安裝檢修工作不到位，還會(huì)存在很多其他的問題，任何一個(gè)細(xì)節(jié)的疏忽，都會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)方案產(chǎn)生巨大的影響，從而威脅到鍋爐運(yùn)行的安全性。

所以為了保證鍋爐安裝維修的規(guī)范性，應(yīng)該保證每個(gè)步驟的嚴(yán)謹(jǐn)性和規(guī)范性，一切工藝程序都需要嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)，做到不遺漏、不錯(cuò)裝，從而保證鍋爐能夠按照設(shè)計(jì)工藝的正常運(yùn)行。

3 運(yùn)行因素對(duì)鍋爐受熱面超溫失效的影響及改善措施

煤粉鍋爐在按照規(guī)范要求安裝完成后，只要能夠保證運(yùn)行操作的規(guī)范性，就可以最大程度的控制受熱面超溫失效現(xiàn)象。但是在實(shí)際運(yùn)行過程中，還是會(huì)遇到操作不當(dāng)?shù)纫蛩囟淖冨仩t的運(yùn)行狀態(tài)，比如煤質(zhì)的控制不當(dāng)，對(duì)鍋爐的啟停操作控制不規(guī)范，日常維護(hù)不到位等情況，都會(huì)對(duì)鍋爐原有的設(shè)計(jì)工藝產(chǎn)生一定的影響，從而發(fā)生熱管超溫失效。

為了保證鍋爐能夠按照正常運(yùn)行，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行操作人員的培訓(xùn)，熟練掌握鍋爐的運(yùn)行原理，嚴(yán)格按照運(yùn)行規(guī)范操作。根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)工藝要求，定期組織清理，保證鍋爐的安全順暢運(yùn)行。

4 結(jié)束語

鍋爐受熱面在設(shè)計(jì)時(shí)都具有一定的技術(shù)參數(shù)，如果溫度在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)，受熱面則可以正常運(yùn)行，但如果溫度超出了受熱面能夠承受的極限范圍，則會(huì)對(duì)受熱面造成嚴(yán)重的損壞，直接影響到鍋爐運(yùn)行的安全性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以在改造電站煤粉鍋爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高運(yùn)行效率的同時(shí)，應(yīng)該充分考慮各項(xiàng)因素可能會(huì)對(duì)受熱面產(chǎn)生的影響。一方面應(yīng)該合理控制燃燒溫度，另一方面要通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料改善以及參數(shù)調(diào)整等措施，提高受熱面的耐高溫、耐腐蝕的特性，為促進(jìn)電力事業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。

參考文獻(xiàn)

[1]董建聰.電站鍋爐高溫對(duì)流受熱面管壁溫度在線監(jiān)測(cè)方法研究

[D].華北電力大學(xué)，2010-12-01.