鍋爐后屏過(guò)熱器金屬管壁超溫的原因分析和防范措施

高貴娥 王琰清

摘 要：本文根據(jù)我廠6號(hào)爐設(shè)備實(shí)際情況和運(yùn)行工況論述了后屏過(guò)熱器金屬管壁超溫的原因及防范措施。

關(guān)鍵詞：后屏過(guò)熱器；超溫；過(guò)熱

海勃灣發(fā)電廠6號(hào)鍋爐（330MW）為哈爾濱鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的HG-1018/18.58-YM20型亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單爐膛自然循環(huán)汽包鍋爐，設(shè)計(jì)燃用煙煤，采用平衡通風(fēng)，中速磨直吹制粉系統(tǒng)、擺動(dòng)燃燒器四角切園燃燒方式。

6號(hào)鍋爐在2011年連續(xù)運(yùn)行226天后，因后屏過(guò)熱器泄漏于2011年11月29日停運(yùn)檢修、2011年12月19日修后啟動(dòng)、2011年12月28日停爐后更換部分管子，于2012年1月15日再次啟動(dòng)后，后屏過(guò)熱器第12屏和14屏管子仍有超溫現(xiàn)象，變工況幅度大時(shí)，第9屏和第10屏也有超溫現(xiàn)象，針對(duì)這一情況，我們?cè)?號(hào)爐進(jìn)行不同工況的調(diào)整試驗(yàn)，進(jìn)行原因分析，制定防范措施。

1 設(shè)備概況

1.1 后屏過(guò)熱器位置及測(cè)點(diǎn)布置

后屏過(guò)熱器布置在鍋爐爐膛正上方，共計(jì)20屏，每屏有14圈管子，管壁溫度測(cè)點(diǎn)共46點(diǎn)，布置為：第1、2、3、4、5、7、8、9、10、11、12、13、14、16、17、18、19、20屏，每屏在由外向里第2根管子上裝有測(cè)點(diǎn)，只有第6屏和第15屏上是14根管子上均有測(cè)點(diǎn)。

1.2 主、再熱蒸汽系統(tǒng)受熱面布置簡(jiǎn)圖

1.3 后屏過(guò)熱器管屏規(guī)格和金屬材料

鑒于管屏大部分采用12Cr1MoVG，且SA-213T91和SA213-TP347H鋼材許用溫度高于12Cr1MoVG，故運(yùn)行規(guī)程中對(duì)后屏過(guò)熱器管壁溫度高定值為575℃。

2 后屏過(guò)熱器金屬管子損壞情況

2011年11月29日停爐后，經(jīng)檢查判斷，后屏過(guò)熱器第10排第10根管下部直管段爆管，爆口沿管子軸向裂開，長(zhǎng)度約為管徑的2倍，為典型長(zhǎng)期過(guò)熱爆口形狀，泄漏蒸汽將第9排、10排多根相鄰管子沖刷泄漏或沖刷減薄。

金屬檢驗(yàn)結(jié)果如下： 第10屏從爐前數(shù)第10根鋼管爆管原因：長(zhǎng)期過(guò)熱導(dǎo)致的鋼管嚴(yán)重球化，強(qiáng)度下降開裂，第10屏從爐前數(shù)第6、7、8、9、11、12根管均達(dá)5級(jí)球化；9屏從爐前數(shù)第13、14、15根均達(dá)5級(jí)球化。

3 后屏過(guò)壁溫超溫情況統(tǒng)計(jì)分析與對(duì)比

查閱6號(hào)爐總超溫記錄：自2012年4月16日6號(hào)機(jī)投入運(yùn)行至此次泄漏停爐，后屏過(guò)熱器累計(jì)超溫時(shí)間為73小時(shí)17分，超溫區(qū)域主要集中在乙側(cè)靠近爐膛中部區(qū)域的第12屏、14屏、9屏、10屏，且每月每次超溫均出現(xiàn)在處理磨組斷煤、啟停磨、升降負(fù)荷、升降壓、定排、開關(guān)液壓關(guān)斷門等變工況的操作調(diào)整中，穩(wěn)定工況無(wú)超溫現(xiàn)象。

4 原因分析

4.1 燃煤熱值嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值

6號(hào)爐燃煤設(shè)計(jì)和校核煤種熱值為4831/4758大卡，2009年6號(hào)爐全年平均熱值為4025大卡，2010為3850大卡，2011年僅為3643，而且很多時(shí)候170MW負(fù)荷所用總煤量已超出了設(shè)計(jì)額定負(fù)荷時(shí)的用煤量（133t/h）。

4.2 如磨組斷煤，堵煤頻發(fā)

6號(hào)機(jī)組自2005年8月31日投產(chǎn)以來(lái)，深受磨組斷煤堵煤的困擾，致使鍋爐燃燒不穩(wěn)，給運(yùn)行操作調(diào)整帶來(lái)諸多負(fù)面影響和難度。

4.3 燃燒器燒損

在6號(hào)爐檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)#5磨#1～#4角、#4磨#1、#3合計(jì)6個(gè)燃燒器燒損，致使?fàn)t內(nèi)燃燒工況變差，由此導(dǎo)致?tīng)t膛出口甲、乙兩側(cè)煙氣溫度偏差增大，造成爐內(nèi)局部熱負(fù)荷增高，從而導(dǎo)致超溫現(xiàn)象發(fā)生。

4.4 屏過(guò)金屬管子吸熱不均

四角切圓燃燒，造成沿爐寬方向煙氣溫度、煙氣流速不一致，進(jìn)而導(dǎo)致不同位置的管子吸熱不均，使得正常運(yùn)行中中間部分管屏，如9屏、10屏、12屏、14屏管壁溫度比其兩側(cè)管屏壁溫高出30-40℃，變工況時(shí)甚至達(dá)50-60℃。

4.5 屏過(guò)金屬管內(nèi)流量不均

2011年12月28日停爐后，檢查發(fā)現(xiàn)鍋爐廠在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮內(nèi)圈管換熱面積較小，管內(nèi)溫升較小，為增大其他圈管蒸汽流量提高冷卻效果，對(duì)每屏第10、11、12、13圈管進(jìn)行變徑（？準(zhǔn)54×11變徑為？準(zhǔn)42χ9），從而管內(nèi)蒸汽流量減小。在此次檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)第11屏第10、11、12、13圈管子均出現(xiàn)脹粗現(xiàn)象（脹粗至56.5mm）脹粗量達(dá)到4.6%，同時(shí)在設(shè)計(jì)中未對(duì)第14圈管子（材質(zhì)為SA213-T91）管子進(jìn)行變徑處理，反映出廠家設(shè)計(jì)時(shí)未考慮實(shí)際煤種變化及燃燒工況變化，蒸汽流量變化滯后于煙氣流量的變化情況，致使在燃用現(xiàn)有煤種時(shí)工況變化的情況下，管內(nèi)蒸汽流量無(wú)法滿足冷卻要求。過(guò)熱器的熱偏差特性也因此而進(jìn)一步增大。

4.6 四角擺動(dòng)式燃燒器為同一執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)整中存在四角動(dòng)作不均衡現(xiàn)象

擺動(dòng)式燃燒器因工作環(huán)境惡劣，因而操作過(guò)程中有卡澀現(xiàn)象，在調(diào)整中存在四角動(dòng)作不均衡現(xiàn)象進(jìn)而造成爐內(nèi)火焰中心偏斜。

4.7 長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行

長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行，由于煤質(zhì)差，致使火焰中心位置上移，而此時(shí)過(guò)熱器管內(nèi)蒸汽流量又較小，無(wú)法滿足過(guò)熱器管材冷卻要求。

4.8 運(yùn)行集控全能值班員的技術(shù)水平有限

全能值班后部分值班員技術(shù)水平有限，在定排，長(zhǎng)吹、啟停磨組，增減負(fù)荷等操作過(guò)程中均出現(xiàn)不同程度的超溫現(xiàn)象。

4.9 專業(yè)管理及金屬監(jiān)督不到位

專業(yè)管理人員未及時(shí)根據(jù)煤質(zhì)變化、設(shè)備運(yùn)行工況、鍋爐燃燒特性更改金屬管壁超溫異常、障礙管理定值；生產(chǎn)部金屬監(jiān)督職能也未落實(shí)到位。

5 防范措施

針對(duì)以上所分析的6號(hào)爐現(xiàn)存的燃煤情況、燃燒工況、設(shè)備問(wèn)題、運(yùn)行特點(diǎn)，我們制定了如下防范措施：

5.1 保證燃煤的合理?yè)脚洌绕鋺?yīng)控制低負(fù)荷（165-200MW）時(shí)的總煤量在（110-130t/h）

5.2降溫運(yùn)行：運(yùn)行中任何時(shí)候應(yīng)用一減控制二減入口平均汽溫在505℃（設(shè)計(jì)值），最高不超過(guò)515℃。但此時(shí)乙側(cè)主、再熱汽溫也相應(yīng)降低，進(jìn)而降低了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

5.3 低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)適當(dāng)提高主汽壓力或定壓運(yùn)行

低負(fù)荷時(shí)提高主汽壓力運(yùn)行或定壓運(yùn)行，提高蒸汽流速，提升水冷壁吸熱量，降低爐膛出口煙溫。分析2012年2月22日負(fù)荷220MW時(shí)，6號(hào)爐主蒸汽壓力由14.8MPa升至15.8MPa對(duì)屏過(guò)管壁溫度的影響，表明提高蒸汽壓力對(duì)防止金屬管壁超溫有效，主汽壓力升高使蒸汽流速增加，蒸汽冷卻能力增強(qiáng)，各管屏管壁溫度均有不同程度下降。

5.4 保證磨組出力和電流正常情況下，降低一次風(fēng)速，減緩燃煤著火推遲，爐內(nèi)火焰充滿程度良好。

5.5 加強(qiáng)本體吹灰

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定工況下的試驗(yàn)得出：穩(wěn)定工況下，鍋爐本體全面長(zhǎng)吹（布置在爐膛出口及煙道內(nèi)）一次，屏過(guò)最高點(diǎn)管壁溫度（12屏和14屏）能下降20-30℃，且能持續(xù)3-4小時(shí)；本體進(jìn)行全面短吹（布置在爐膛內(nèi)）一次，爐膛出口煙溫能下降5-15℃，因而應(yīng)將原“本體吹灰制度”由由每天全面吹灰一次改為每天全面吹灰兩次。

5.6保證不發(fā)生缺氧燃燒的情況下，控制煙氣量的增加，合理配風(fēng)，降低氧量運(yùn)行。

5.7 建立超溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)上建立鍋爐主再熱蒸汽汽溫、管壁溫度、爐膛壓力等重要參數(shù)超限監(jiān)測(cè)，明確超限的時(shí)間、幅度、時(shí)長(zhǎng)、累計(jì)時(shí)間等，做到可以查閱某一溫度測(cè)點(diǎn)任意時(shí)間段、任意值別的超限統(tǒng)計(jì)，便于有關(guān)專業(yè)人員查閱及分析。

6 防范措施執(zhí)行效果

2012年2月15日（6號(hào)爐啟動(dòng)）-2012年年底期間超溫次數(shù)、時(shí)間明顯減少，累計(jì)超溫次數(shù)為26次，累計(jì)超溫時(shí)間為3小時(shí)10分26秒，且僅有12屏和14屏有超溫現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

[1]海勃灣發(fā)電廠2×330MW機(jī)組集控運(yùn)行規(guī)程[S].