海勃灣發電廠鍋爐超溫問題的改進方案

鄭燕杰

摘 要： 過熱器、再熱器的氣溫偏差和超溫給電站鍋爐的安全穩定運行帶來嚴重威脅，本文針對海勃灣發電廠引起汽溫偏差和超溫問題的一些主要因素進行分析，提出改進、優化方案，為電站鍋爐的安全可靠運行提供幫助。

關鍵詞： 鍋爐 超溫 改進方案

海勃灣發電廠1，2號鍋爐為1020t/h單爐膛自然循環鍋爐，配330MW汽輪發電機組。鍋爐在BMCR下燃用設計煤種其過熱器出口壓力及出口溫度的設計值分別為17.75MPa和540°C，過熱器流量1020t/h。

根據海勃灣發電廠鍋爐超溫問題進行理論分析，對鍋爐進行改造，應從爐內燃燒和鍋內受熱面兩個方面分別進行。爐內燃燒以燃燒器改造為主，改善爐內空氣動力工況。鍋內則以高過改造為重點，改進結構，采用合理水動力工況。以下將分別闡述。

一、燃燒器改造方案

依據理論分析和試驗結果，結合設備實際情況，對其燃燒器進行如下幾個方面的技術改造。降低火焰中心高度：將原設計的上三次風管下移至原下三次風管位置，并向下傾斜7°，原設計的下三次風管下移至上層二次風噴口內，形成中心風；上層一次風、二次風分別下傾4°。經測算火焰中心可降低1300～1500mm。二次風反切：上組部分二次風噴口（共計三層）反切7°，反切圓直徑：1200m。使上組二次風氣流與原逆時針旋轉氣流方向相反，形成順時針旋轉的氣流。減小切圓直徑。

1.上一次風、三次風對沖#2、#4角上組一次風噴口（共計二層），逆時針扭轉5.64°，改為對沖布置；四角上層三次風噴口，改為對沖布置。反切和對沖示意圖，見圖1、圖2。

2.縮小假想切圓其余二次風噴口，逆時針扭轉1.37°，使假想切圓直徑由Φ790/542mm，變為Φ600/300mm；其余一次風噴口，逆時針扭轉1.72°，使假想切圓直徑由Φ542mm，變為Φ300mm。形成“風包粉”的爐內空氣動力工況，整體氣流仍為逆時針旋轉。根據圖1及圖2對實際切圓和相對切圓直徑進行估算，數據見下表。

施工按如下程序進行：對設備進行檢查，制作切圓模具，核查鍋爐中心，將切圓模具固定安裝在爐膛中心，拉假想反切圓的切線、爐膛對角線。燃燒器處框、殼體做適當修整，二次風管改形，風管內安裝導流板，燃燒器噴口扭轉角度。對角噴口同時施工，最后用水平儀、激光校角儀檢查同層噴口的標高、水平度，每角各噴口縱向軸線是否共線。切圓示意圖見圖1、圖2

圖1 設計切圓示意圖 圖2 改造后切圓示意圖

二、高過改造方案

1.提高爐內、外管子材質等級

根據某廠高過管圈材質檢查情況，以及爐內壁溫計算結果，采取標本兼治的方法，徹底解決高過超溫問題。由于“鋼研102”的管子，使用溫度超過600℃時，應力特性極不穩定。高過爐內、外管（爐內設計管材為“鋼研102”，爐外為12Gr1MOV）長期超溫運行，管子組織發生球化，強度降低很大，壽命減少，嚴重影響機組安全穩定運行。改造中，將其爐內危險區域及所有內兩圈管環更換為“T91”材質的管子。為增大爐外管運行安全裕度，提高可靠性，將爐外出口內二圈管更換為“鋼研102”的管子。位置在出口側頂棚過熱器上200mm至出口聯箱。

2.合理匹配同屏各管介質流量。

在高過爐外管屏，入口外二環管圈，串聯安裝Φ13mm節流圈，安裝位置在頂棚過熱器上1.5m處，標高49m。通過節流圈阻力改變同屏各管圈的流量分布，使其同屏內管環流量偏差系數，由設計值0.896提高到1.12，即使管圈內流量分布與熱負荷分布相匹配。節流圈嚴格按照國家機械制造標準，加工制造，材質為12Gr1MoV。

3.減弱同屏各管結構偏差。

各管屏內兩環管圈由上“U”型彎處，分別減少2米長度。經計算可使內外管環結構偏差系數減少2%，使其熱負荷相應減少，從而使內外管環熱偏差系數達到1.12：0.90。

4.改進連接方式。

過熱器各級受熱面之間采用大口徑管道和三通連接，有利于蒸汽混合，消除氣溫偏差。屏過與末過連接管采用平行布置不再交叉，避免氣溫偏差疊加。

5.更換引起相對流量過小的管子和調節閥。

對流量太小，外圈管由于吸熱量多，更容易引起超溫現象，根據超溫原因分析，作為第一階段的攻關方案是：（1）全面檢查低溫再熱器受熱面管子，凡已發現不可靠的管子，用12Cr1MoV（<42×4）更換；（2）認真檢修分配器調節閥，使相對流量與調節閥的指示值有一個較為準確的對應關系；（3）在運行中確保低再相對流量大于0.20。

6.蒸汽調溫方式。

過熱器采用兩級噴水減溫器調節，每級減溫器分別布置在左右兩根連接管道上。減溫器可以單獨調節，有利于調節兩側氣溫偏差。

7.受熱面管子布置避開三通渦流區。

在進出口集箱上采用大三通，避開在三通渦流區特定部位引入和引出蛇形管。

8.加強對入爐煤種的管理和對爐膛受熱面的吹掃。

當機組運行很長時間、爐內沾污嚴重和入爐煤質與設計煤種相差很大時必須進行鍋爐受熱面的熱力校核，確定爐膛出口煙溫和各受熱面處的煙溫，為超溫原因的分析和解決提供依據。機組在日常運行中應注意爐膛出口煙溫的變化，適時進行爐膛吹掃，改善爐內的換熱環境。同時注意入爐煤質的變化，為鍋爐運行人員提供必需的運行數據，以便及時調整燃燒。對舊機組按1973年標準重新進行熱力校核，確定各受熱面的吸熱量和相應的壁溫、煙溫，為機組大修期間進行改造提供必要的數據，以便提出相應的改造措施。

9.提高給水品質和加強汽水流程中汽、水溫度的監督。

電廠應做好給水和蒸汽品質的監督管理，做到勤化驗、多檢查。在機組檢修期間應進行割管檢查，確定管內的結垢情況。同時，在機組運行中，注意觀察一級和二級減溫水的用量及汽水流程中汽、水溫度的監督，結合煙氣和蒸汽溫度判斷管內的結垢程度。

10.減弱爐膛出口的殘余旋轉。

在實際運行中，若同一層風粉射流強弱不同、剛性不足或燃燒器擺動切角不一致，都會影響爐內正常的空氣動力工況，使氣流偏差增大，加劇水平煙道煙溫及煙速分布不均，故在鍋爐檢修期間應進行一次風的冷態調平，調整二、一次風的動量比，防止其比值接近或等于1。對燃用無煙煤的鍋爐，二、一次風動量比在3～3.5，煙煤約為1.5～2為宜。此外，采用燃燒器上擺、上大下小的配風方式、采用前墻或前后墻對沖布置的旋流燃燒器、改進爐膛上部屏受熱面的布置等方法都能削弱爐膛出口煙氣的殘余旋轉，降低水平煙道煙溫的左右偏差。

11.優化低負荷時的燃燒調整。

在低負荷時，應間隔投用燃燒器噴嘴，這樣將射流“分組”，每組燃燒器的高寬比減小，射流的補氣條件得到改善，抗偏轉能力增強，爐內切圓變小。一方面可以滿足主汽溫度調整的要求，另一方面可以減弱爐膛出口的殘余旋轉?？梢赃m當加大對燃燒影響較小的二次風量和爐底加熱風量以進一步降低爐膛出口煙溫，調節主蒸汽和再熱蒸汽溫度。

12.采取適當的負荷變化速率。

研究表明，在負荷較大時采取較大的負荷變化率，負荷較低時應采取較小的負荷變化率，才能對過熱器和再熱器的管壁溫度影響較小。在機組進行甩負荷時，應預先進行燃燒調整，如采取停磨或停部分燃燒器等措施避免過熱器和再熱器超溫。

13.蒸汽側和設計結構的改進措施。

（1）在沿鍋爐寬度上或在同一片管屏中吸熱小的管子中加裝節流圈以減小蒸汽流量，使吸熱大的管子中的蒸汽流量增大。（2）對同一片管屏的1根或幾根外圈管在下部短路，以縮短其受熱長度，并增大蒸汽流量。（3）調整管屏進出口集箱內徑和三通在集箱上的位置，以減小渦流區蒸汽靜壓降低的影響，并使其不與吸熱最大區重疊。

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