650MW超臨界機組金屬壁溫監(jiān)視畫面的設(shè)計優(yōu)化

申磊

摘 要：為響應(yīng)節(jié)能減排的號召，提高機組運行經(jīng)濟性，我廠2015年-2017年先后進行了3臺650MW超臨界機組綜合改造。鍋爐側(cè)主蒸汽溫度由原來的543℃提升為571℃。主汽壓力保持不變，同時，再熱蒸汽溫度保持569℃不變。為防止蒸汽溫度提高帶來的受熱面氧化皮生成加速，導(dǎo)致鍋爐受熱面超溫爆管事件，在本次技術(shù)改造的同時，進行了屏過和末過金屬管壁加裝溫度測點的改造，保證每根金屬管均可是實現(xiàn)遠方監(jiān)視。測點數(shù)量的增加導(dǎo)致了監(jiān)視難度加大，為此對DCS上的監(jiān)視畫面進行優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)高效準確的判斷金屬溫度變化。

關(guān)鍵詞：機組改造；提升主汽溫；受熱面改造；壁溫監(jiān)視；畫面優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：TM621 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）22-0155-02

1 鍋爐改造概述

本項目的提效改造，主要是提高了主蒸汽溫度，而主汽壓力和再熱器系統(tǒng)運行參數(shù)沒有大的變化，所以主要改造方向主要是對過熱器系統(tǒng)進行材料升擋及部分受熱面布置調(diào)整，其中末過和屏過的受熱面積基本不變，低溫過熱器的受熱面積增加，過熱器系統(tǒng)的整體材料按新的參數(shù)要求升檔設(shè)計；同時根據(jù)汽水參數(shù)情況，對于高再受熱面和省煤器等受熱面進行適當(dāng)調(diào)整，相應(yīng)的集箱、管道、閥門也隨之提檔更換，最終使鍋爐滿足機組提效改造的要求。

末級過熱器片數(shù)為30片，橫向節(jié)距為690mm，管子根數(shù)為20根。本次改造對末級過熱器進行整體更換，末級過熱器片數(shù)、根數(shù)、規(guī)格、節(jié)距維持改造前方案不變， 受熱面面積總體不發(fā)生變化。受熱面材料變化：入口段：材料SA-213T91，出口段：材料SA-213TP347H。

屏式過熱器片數(shù)為30片，橫向節(jié)距為690mm，管子根數(shù)為28根。本次改造對屏式過熱器進行整體更換，受熱面片數(shù)、根數(shù)、規(guī)格、節(jié)距維持原鍋爐設(shè)計不發(fā)生變化，受熱面面積不發(fā)生變化。入口段：材料SA-213T91，屏過出口段進行材料升檔為SA-213TP347H。

本次改造中，在每屏屏過和末過出口管段加裝溫度測點，測點安裝在受熱面管出口小集箱入口前的管道，位于鍋爐大包處，溫度測點一次元件采用管道上焊接集熱塊，測點安裝于集熱塊上，實現(xiàn)全部屏過和末過均有金屬溫度監(jiān)測，共計溫度點1440個。

2 壁溫測量系統(tǒng)監(jiān)視畫面設(shè)計優(yōu)化

系統(tǒng)改造后由于測點較多，給監(jiān)視和分析增加了難度，如采用表格形式的監(jiān)視畫面，導(dǎo)致在DCS監(jiān)視畫面中數(shù)字量較大，在進行畫面監(jiān)視時，需要耗用較多時間觀察參數(shù)，不能實現(xiàn)高效率的監(jiān)視，甚至出現(xiàn)金屬溫度不正常變化時不能發(fā)現(xiàn)的情況。為此對受熱面金屬溫度測點改造后的運行監(jiān)視畫面進行優(yōu)化設(shè)計，以期達到便于監(jiān)視、便于分析、便于處理、便于檢修的目的。如圖1所示。

重新優(yōu)化的金屬壁溫監(jiān)視畫面，采用數(shù)字和柱狀圖結(jié)合的方式，邏輯里設(shè)置溫度高報警值，金屬壁溫達到報警值后，表格里對應(yīng)的數(shù)字顯示變色，變成紅色數(shù)字，并設(shè)置聲光報警加以提示。無超溫情況后，紅色數(shù)字恢復(fù)原狀態(tài)。柱狀圖上限量程區(qū)間根據(jù)正常運行時的金屬溫度變化范圍進行設(shè)定，屏過金屬溫度區(qū)間設(shè)置為540℃-600℃；末過金屬溫度區(qū)間設(shè)置為560℃-620℃。隨著溫度的升高，柱狀圖中對應(yīng)的金屬溫度的柱條高度變長，運行中可根據(jù)畫面中柱狀圖中參數(shù)對應(yīng)的柱長快速發(fā)現(xiàn)金屬壁溫的高點。

根據(jù)爐膛內(nèi)部過熱器受熱面的實際布置方式進行畫面設(shè)計，具體為：沿著爐膛由左到右（由西到東）的方式設(shè)置畫面中的每屏受熱面的布置位置，同時每屏受熱面根數(shù)的命名采用沿著煙氣流向的方式進行布置。即編號為1根的受熱面金屬管為每屏最外圈向火側(cè)管子，編號最后一根為每屏最內(nèi)圈背火側(cè)管子。同時我廠控制室監(jiān)盤人員監(jiān)盤時背南朝北，畫面顯示的金屬溫度和實際鍋爐內(nèi)受熱面管子布置的位置一致，如畫面顯示的第一屏第一根管，爐內(nèi)管子的位置即為鍋爐西側(cè)第一屏受熱面的第一根。在實際使用過程中，運行人員可以很直觀的發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)哪個區(qū)域內(nèi)金屬溫度偏高，為燃燒調(diào)節(jié)和鍋爐的配風(fēng)調(diào)節(jié)提供依據(jù)。也為停爐后的金屬檢查提供重點區(qū)域。

由于金屬溫度測點安裝在受熱面出口段，受熱面管為U型布置方式，每屏受熱面最外圈為第一根管，那么就地安裝溫度測點時，需按照煙氣流向反方向安裝，即受熱面管屏的第一根管的溫度測點，需安裝在沿著煙氣流向的受熱面管屏出口小集箱入口的最后一根管子上。

受熱面金屬溫度參數(shù)進入DCS后，由于數(shù)據(jù)量較大，在監(jiān)視調(diào)節(jié)中易出現(xiàn)疏漏情況。為此在DCS“汽溫調(diào)節(jié)”畫面中設(shè)置不同受熱面金屬溫度的最高值和最低值，可以實現(xiàn)在蒸汽溫度參數(shù)調(diào)節(jié)的同時，把握金屬溫度變化情況。

3 畫面監(jiān)視方法

機組運行中，DCS報警信息里出現(xiàn)金屬壁溫超限報警后，及時翻閱對應(yīng)的受熱面金屬溫度監(jiān)視畫面，檢查溫度顯示數(shù)值是否變?yōu)榧t色，進而快速發(fā)現(xiàn)受熱面金屬溫度超限情況。

在DCS里的“汽溫調(diào)節(jié)”畫面里設(shè)置對應(yīng)受熱面金屬溫度的最高值和最低值，發(fā)現(xiàn)某個值變化較快或參數(shù)超限，在對應(yīng)的受熱面金屬溫度監(jiān)視畫面中，查看柱狀圖里的柱長位置最高點，再根據(jù)顏色及管屏位置進行超溫管子的精確定位，便于進行調(diào)整。

定期翻閱金屬溫度監(jiān)測畫面時，檢查無超溫報警情況時，根據(jù)各柱狀圖內(nèi)顯示位置的高低，是否達到上限值等信息，判斷是否存在超溫點或溫度較高點。如發(fā)現(xiàn)鍋爐某一側(cè)或某個區(qū)域金屬溫度普遍偏高，綜合鍋爐左、右側(cè)煙氣溫度及工質(zhì)溫度等參數(shù)的情況進行判斷分析，找到金屬溫度變化的原因，策略性進行燃燒調(diào)整、配風(fēng)調(diào)整或煤水比匹配調(diào)整。

如監(jiān)盤時發(fā)現(xiàn)某個金屬溫度柱狀圖波動幅度較大或數(shù)值波動較大，則可通過DCS查閱此溫度變化趨勢，判斷是真正出現(xiàn)溫度波動還是測點本身顯示故障導(dǎo)致，為運行調(diào)整提供方向。

4 使用效果

在3號機組大修后，在鍋爐沖管期間，發(fā)現(xiàn)屏過第一屏第2根、第十二屏第28根、第14屏第26根、第28屏第26根、第29屏第22根和第24根、第30屏第24根管溫度同比其他受熱面管子偏高。鍋爐沖管工作結(jié)束，鍋爐停爐期間重點對超溫管及對應(yīng)的進、出口小集箱進行檢查，共清理出內(nèi)部異物8個，保證了機組整套啟動的安全性。

1號機組在2017年6月份調(diào)停后啟動過程中，機組負荷240MW時，發(fā)現(xiàn)屏過第11屏第11根和第22屏第9根金屬溫度較高，經(jīng)參數(shù)分析，判斷為管內(nèi)氧化皮堆積導(dǎo)致。操作方面及時降低機組負荷增加速率，采用快開機組調(diào)閥進行蒸汽擾動、爐側(cè)蒸汽外排等手段進行調(diào)整，最后采用機組緩慢增加負荷，增加蒸汽流量的方法解決了受熱面超溫問題，成功避免了一次因氧化皮堆積導(dǎo)致的受熱面超溫爆管情況發(fā)生。

5 結(jié)語

通過鍋爐過熱器金屬壁溫測點的改造及壁溫監(jiān)視畫面的設(shè)計優(yōu)化，使得運行人員能夠高效準確地發(fā)現(xiàn)金屬溫度的異常，及時進行處理。同時通過對區(qū)域壁溫的監(jiān)視分析，能夠發(fā)現(xiàn)鍋爐溫度場的問題，為后續(xù)機組停運后重點區(qū)域的檢查提供了明確方向。

參考文獻

[1]蘇劍平.屏式過熱器超溫的原因及分析（600MW）[J].科技風(fēng)，2012，（8）：137-137.

[2]梁海瑞，劉文余.鍋爐金屬溫度測量元件運行中的問題及解決方案[J].電力安全技術(shù)，2011，13（6）：42-44.