超臨界600MW機(jī)組“W”型火焰無煙煤鍋爐大屏超溫原因分析

龍治義

摘 要：鍋爐在我們的生活中用處十分廣泛，有提供熱水的鍋爐也有產(chǎn)生蒸汽的鍋爐，其中熱水鍋爐用于生活中比較多，而工業(yè)生產(chǎn)所用的蒸汽鍋爐經(jīng)過技術(shù)的不斷完善，現(xiàn)在出現(xiàn)了各種各樣的鍋爐。本文主要以超臨界600MW機(jī)組“W”型火焰無煙煤鍋爐為主，介紹了該鍋爐的主要特點(diǎn)，分析了無煙煤鍋爐大屏超溫的原因以及相應(yīng)的改進(jìn)措施，為我國工業(yè)的發(fā)展提供更強(qiáng)大的動力。

關(guān)鍵詞：600MW機(jī)組；“W”型火焰無煙；煤鍋爐；大屏超溫

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.135

0 引言

近幾年來國家倡導(dǎo)綠色低碳發(fā)展，將環(huán)境保護(hù)放在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前面，為了響應(yīng)國家號召，在十三五期間，煤炭使用量在電力發(fā)電中的比例下降5個(gè)百分點(diǎn)左右，但從長遠(yuǎn)來看，鍋爐行業(yè)發(fā)展前景還是比較樂觀的，因?yàn)槠涑杀镜土?、需求量高、環(huán)保技術(shù)先進(jìn)等。所以現(xiàn)在無煙煤鍋爐受到大眾的追捧，但是有的鍋爐排煙溫度高，鍋爐大屏超溫現(xiàn)象嚴(yán)重，長此以往會引發(fā)水管爆裂等危險(xiǎn)發(fā)生，對鍋爐工人的安全造成很大的威脅。

在我國西南地區(qū)煤炭資源豐富，含有較多的無煙煤，他最大的特點(diǎn)就是難發(fā)揮、著火不易、較難燃盡的，但是有的無煙煤含有很高的化學(xué)成——硫。根據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)顯示，使用無煙煤的火電產(chǎn)大約占全國發(fā)電用煤的3%左右，加上其他類型的煤炭，使用量可達(dá)10%左右。長期以來，如何在保證鍋爐安全的條件下增加燃煤率成為社會普遍關(guān)注的問題，我國的電力工廠一直致力于解決這個(gè)問題。

1 超臨界600MW機(jī)組“W”型火焰無煙煤鍋爐的特點(diǎn)

超臨界600MW機(jī)組“W”型火焰無煙煤鍋爐的燃燒器采用直流狹縫式燃燒器，安裝在爐膛前后，對稱分布，保證燒煤量最少的情況下獲得最大的熱效率。該無煙鍋爐是超臨界鍋爐爐膛冷壁利用中間混合集箱來實(shí)現(xiàn)上下過渡的，而且才用了低質(zhì)量流速的垂直管圈，它是螺旋內(nèi)型的，最大的優(yōu)點(diǎn)能夠?qū)浔诠苓M(jìn)行快速冷卻，在一定時(shí)間范圍內(nèi)限制管間溫差的大小，流速低的條件使得蒸發(fā)阻力變小，在某種程度上降低了耗電量。超臨界600MW機(jī)組“W”型火焰無煙煤鍋爐生產(chǎn)初期解決了水冷壁拉裂現(xiàn)象，技術(shù)不斷趨于成熟。當(dāng)工廠使用無煙煤時(shí)，600MW機(jī)組“W”型火焰鍋爐利用自身鍋爐的條件，延長火焰行程，意味著煤粉在爐內(nèi)停留較長時(shí)間，這樣火力發(fā)揮時(shí)間長，燃燒率不提高。

2 超臨界600MW機(jī)組“W”型火焰無煙煤鍋爐大屏超溫原因分析

2.1 屏式過熱器布置不合理

“W”型火焰無煙煤鍋爐高溫型 CFB 鍋爐最大的缺點(diǎn)是負(fù)荷不穩(wěn)定，根據(jù)多次檢測結(jié)果表明爐膛中部溫度高出兩壁溫度可達(dá)280攝氏度以上。這是因?yàn)殄仩t中燒的煤不僅僅是無煙煤，更多的是各種煤混合摻雜，煤質(zhì)不均勻質(zhì)量參差不齊，再加上制粉系統(tǒng)固定的運(yùn)行方式，和機(jī)組負(fù)荷率大小的變化，使得爐內(nèi)溫度場分布不均勻。特別是CFB 鍋爐爐膛更加寬闊，所以W火焰無煤爐相對來說燃煤率較低一些。一般600MW機(jī)組“W”型鍋爐的熱效率在90%以上，還有較大的發(fā)展空間。

2.2 大屏區(qū)煙氣溫度高

一般來說，超臨界600MW機(jī)組“W”型火焰無煙煤鍋爐這個(gè)型號的鍋爐屏高20米左右，進(jìn)口管屏離膛下出口大概在10米左右。通過煙溫測量結(jié)果顯示，從下爐膛出口到大屏處進(jìn)口這段區(qū)域是整個(gè)鍋爐溫度最高的地方，所以在這一段區(qū)域內(nèi)煙氣輻射強(qiáng)度比較大，在溫度越高的情況下對煤質(zhì)的負(fù)荷變化敏感性也會越大。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的結(jié)果測試，我們可以知道在大屏溫度每升高10度以上，那么一級減溫水量達(dá)到l50～l95t/h.，煤質(zhì)發(fā)熱量會隨著受熱面積的增大呈反比例變化，而使得爐膛火焰中心向上移動，大屏區(qū)煙氣溫度升高效果進(jìn)一步顯現(xiàn)出來。

2.3 高溫腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重

除了上述出現(xiàn)的兩個(gè)比較嚴(yán)重的問題外，對于這個(gè)類型的鍋爐還有一個(gè)問題就是高溫腐蝕現(xiàn)象。當(dāng)我們?yōu)榱私鉀Q煤粉燃盡問題時(shí)，，W型火焰鍋爐的制粉系統(tǒng)為了提高煤粉細(xì)度將其控制在6%以內(nèi)，所耗用電量相對較高。值得注意的是，當(dāng)鍋爐內(nèi)壁溫度升高，管壁的金屬溫度也會隨之提升，那么高溫過熱器管壁溫度會達(dá)到600℃以上，很顯然此時(shí)的高溫腐蝕現(xiàn)象就出現(xiàn)了。鍋爐溫度與腐蝕速率呈成比例的變化趨勢，參數(shù)越高，高溫腐蝕越嚴(yán)重。

3 技術(shù)改進(jìn)措施

針對高溫腐蝕現(xiàn)象，技術(shù)人員已經(jīng)找到解決措施，在鍋爐內(nèi)加入石灰石進(jìn)行脫硫，那么在受熱面不會產(chǎn)生高溫與低溫腐蝕現(xiàn)象了；我們將大屏過熱器的管道直徑擴(kuò)大2毫米，這樣既提高流速，減小了外圈阻力，又降低了管道溫度，可謂一舉兩得。通過熱力計(jì)算發(fā)現(xiàn)改造前后溫度下降了45℃左右；為了減少管道吸熱，我們用耐高溫的金屬纖維澆筑覆蓋管道，厚度在20毫米左右即可，在很大程度上減少其吸熱性。為了防止大屏局部溫度過高，我們在高溫過熱器和高溫再熱器之間的某個(gè)折角處安裝煙溫監(jiān)視熱電器，通過屏幕顯示溫度過高區(qū)域的負(fù)荷變化情況，由數(shù)據(jù)擬合曲線圖我們可對高溫情況進(jìn)行有效的監(jiān)視，及時(shí)調(diào)整配風(fēng)方式和投運(yùn)方式，改變熱負(fù)荷分配，提高鍋爐內(nèi)膛的熱負(fù)荷均勻性，在很大程度上改變了過熱器溫度較高的現(xiàn)象，對于高溫腐蝕會有一定改善。經(jīng)過改進(jìn)，鍋爐屏與屏之間溫差大大減少，鍋爐咸溫水量也隨之減少，大屏壁區(qū)域溫度高的現(xiàn)象有所緩解，安全狀況明顯提高。

4 結(jié)語

通過對超臨界600MW機(jī)組“W”型火焰無煙煤鍋爐大屏超溫原因進(jìn)行分析，我們找到合理的解決方法，最大程度上保證了生產(chǎn)效率和人員安全，為我國的工業(yè)化進(jìn)程提供更好的動力支持。

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