600MW機(jī)組水冷壁泄露時的壁溫超溫現(xiàn)象分析

段利濤 張君正

摘 要 國家能源集團(tuán)滎陽煤電一體化有限公司采用北京巴布科克威爾克斯有限公司生產(chǎn)的超臨界鍋爐，自投產(chǎn)以來發(fā)生數(shù)次水冷壁爆管事故。本文通過對鍋爐燃燒熱偏差、鍋爐結(jié)構(gòu)、水動力等方面分析了爆管的原因。以及爆管后采取的措施和爆管后對水冷壁的影響。

關(guān)鍵詞 超臨界鍋爐；水冷壁；爆管

引言

由于種種原因，鍋爐水冷壁發(fā)生輕微泄漏后不能立即申請停爐檢修，常常需要帶病維持運(yùn)行。為了保證鍋爐能夠維持運(yùn)行，我們常需要采取一些措施來降低泄漏量和工質(zhì)壓力。這些措施就有：鍋爐降壓運(yùn)行等。在這種運(yùn)行狀況下，經(jīng)常出現(xiàn)鍋爐水冷壁嚴(yán)重超溫現(xiàn)象。

1 設(shè)備介紹

1.1 型式、型號

鍋爐采用了北京巴布科克威爾克斯有限公司生產(chǎn)的超臨界參數(shù)、垂直爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、露天布置的“W”火焰P型鍋爐[1]。

1.2 燃燒設(shè)備

燃燒設(shè)備采用雙拱絕熱爐膛、濃縮型低NOx雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器，燃燒器平行對稱布置于爐膛下部的爐拱上，前、后各12只，共24只；在燃燒器的下部，與燃燒器相對應(yīng)，前后墻各布置12個乏氣噴口，共24只；與煤粉燃燒器對應(yīng)同時配置了24只點(diǎn)火油槍；每個燃燒器下部均設(shè)有分級風(fēng)管，每個分級風(fēng)管分成2個支管（即噴口），每臺鍋爐共有48個分級風(fēng)噴口，前后墻各24個。

1.3 水冷壁

爐膛為全焊接密封膜式水冷壁，爐膛下部水冷壁管為優(yōu)化多頭內(nèi)螺紋管構(gòu)成，上部爐膛側(cè)由光管膜式水冷壁構(gòu)成。爐膛上部水冷壁與下部水冷壁經(jīng)水冷壁中間聯(lián)箱連接。

2 水冷壁超溫的原因

水冷壁局部超溫的原因分為兩類，一是各水冷壁管子間的流量分配不均引起的熱偏差，二是顱內(nèi)火焰分布不均引起的熱偏差。其中，前者的影響因素較復(fù)雜，如各管子間設(shè)計(jì)時就存在阻力偏差，清潔度不同引起的阻力偏差等，處理熱偏差方法也受很大限制；后者常見的有制粉系統(tǒng)的煤粉濃度不均，配風(fēng)不當(dāng)，燃燒器的投用組合方式不當(dāng)?shù)仍騕2]。

3 控制措施

3.1 考慮到直流鍋爐水動力不穩(wěn)定性會引起水冷壁流量不均，從而引發(fā)超溫。水冷壁穩(wěn)定性的影響因素包括

（1）質(zhì)量流速。直流鍋爐為防止水動力不穩(wěn)定性，選用較高的質(zhì)量流速。提高質(zhì)量流速，即可避免水動力多值性，又可防止停滯和倒流，因此提高質(zhì)量流速是提高水動力穩(wěn)定性的最有效的方法。

（2）啟動壓力。采用變壓運(yùn)行的螺旋管圈水冷壁的直流鍋爐，應(yīng)避免低負(fù)荷時的工作壓力過低。對于垂直管屏，如果不采用實(shí)現(xiàn)變壓運(yùn)行的新技術(shù)，則最好采用全壓啟動方式。

（3）采用節(jié)流圈。在水冷壁入口安裝節(jié)流圈可增大熱水段的阻力。

（4）減小進(jìn)口工質(zhì)欠焓。對于直流鍋爐，水冷壁進(jìn)口質(zhì)欠焓是必然存在的。因局部的氣泡不會被凝結(jié)或因工質(zhì)比體積變化，水冷壁進(jìn)口聯(lián)箱中分配給每根水冷壁管的流量不均勻性就可能增大。但欠焓減小，減小了熱水段長度，增加了蒸發(fā)段長度，有利于提高水動力的穩(wěn)定性。

（5）減小受熱偏差。運(yùn)行實(shí)踐表明，水動力不穩(wěn)定性主要是由汽水比體積變化增大和熱偏差造成流量分配不均引起的。因此，減小水冷壁的受熱偏差是維持水動力穩(wěn)定性的重要條件。鍋爐運(yùn)行中，應(yīng)及時吹灰，防止水冷壁結(jié)渣、積灰；防止火焰偏斜，保持良好的火焰充滿度；在燃燒器區(qū)域投入再循環(huán)煙氣并使燃燒器多層布置且增大噴口間距。這些措施均可以減小水冷壁管外的受熱偏差。尤其要注意在低負(fù)荷運(yùn)行時，熱偏差有增大的趨勢。

（6）控制下輻射區(qū)水冷壁出口溫度。對于超臨界壓力鍋爐，下輻射區(qū)水冷壁處于熱負(fù)荷最高的區(qū)域，吸熱最強(qiáng)，為了避免工質(zhì)的比體積劇烈變化，應(yīng)將工質(zhì)的大比熱區(qū)避開熱負(fù)荷較高的燃燒器區(qū)。這就要求控制下輻射區(qū)水冷壁出口工質(zhì)的溫度，使其低于擬臨界溫度。

（7）控制水冷壁熱負(fù)荷。在亞臨界壓力下，當(dāng)負(fù)荷一定時，控制水冷壁熱負(fù)荷實(shí)際上控制了蒸發(fā)點(diǎn)位置，使熱水段和蒸發(fā)段的阻力保持穩(wěn)定；在超臨界壓力下，則控制了汽水比體積的劇烈變化。

3.2 而水冷壁泄漏后出現(xiàn)的影響水動力穩(wěn)定性的因素有

（1）降低水冷壁進(jìn)口工質(zhì)壓力。由于需要控制泄漏量，所以采取了降壓運(yùn)行方式。這就導(dǎo)致了水冷壁進(jìn)口壓力的降低。

（2）由于管道阻力不同導(dǎo)致管子間的質(zhì)量流速不同。因?yàn)橐幻鎵Φ乃浔诠茏影l(fā)生泄漏，泄漏測水冷壁的前段管道阻力減小質(zhì)量流速增大，在其他未泄漏側(cè)水冷壁管子的質(zhì)量流速相對就要減小，導(dǎo)致這三面水冷壁管子在高熱負(fù)荷區(qū)域已發(fā)生超溫現(xiàn)象。

（3）受熱偏差增大。由于泄漏側(cè)后部受熱面受到蒸汽與積灰的作用積累，導(dǎo)致水冷壁管外受熱偏差增大。尤其在低負(fù)荷時段，爐膛火焰充滿度變差，熱偏差有增大趨勢。

3.3 由于以上原因存在，使得在低負(fù)荷時多發(fā)水冷壁超溫現(xiàn)象。相應(yīng)我們就需要采取一些措施來減小超溫趨勢

（1）保證鍋爐較高負(fù)荷，采取合理的制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式，保證爐膛火焰充滿度。

（2）低負(fù)荷時減小降壓幅度。適當(dāng)保證水冷壁進(jìn)口壓力。

（3）條件滿足時，加強(qiáng)受熱面吹灰，保證受熱面清潔。

4 結(jié)束語

由于壁溫影響因素很多，實(shí)際情況較復(fù)雜，在工作中我們需要更多的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以便很好的控制壁溫超溫現(xiàn)象的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 李秉正.600MW超臨界直流鍋爐水冷壁超溫原因及解決措施[J].電力與電工，2013，（4）：111-112.

[2] 岳才峰.660MW機(jī)組鍋爐后墻超溫及結(jié)渣問題試驗(yàn)研究[J].神華科技，2017，（06）：40-43.