超臨界燃煤發電機組鍋爐受熱面超溫原因及處理措施

劉黨榮

（廣東粵電大埔發電有限公司 514265）

超臨界燃煤發電機組鍋爐受熱面超溫原因及處理措施

劉黨榮

（廣東粵電大埔發電有限公司 514265）

鍋爐受熱面超溫問題是超超臨界鍋爐在啟動和正常運行過程中經常出現的一種現象，鍋爐內壁的受熱材料在高溫下氧化的速度非常快，這對鍋爐的危害特別大，而且很容易造成安全事故。只有通過分析發電機啟動和運行時的參數，找出導致受熱面超溫的原因，然后制定出具體的控制措施，才能從根本上解決超超臨界燃煤發電機組鍋爐受熱面超溫的問題。本文首先分析了受熱面超溫帶來的危害，然后結合實際工作經驗總結了受熱面超溫的原因，在此基礎上提出了鍋爐受熱面超溫的處理措施。

超超臨界燃煤發電機組；鍋爐受熱面超溫；原因措施

1 受熱面超溫的危害

機組在運行過程中，鍋爐事故特別是承受部件中水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器的泄漏事故在事故及非計劃停運中占較大比例，是影響機組安全穩定運行的主要原因之一。其中，“四管”泄漏中由于磨損造成的約占30%，焊接質量引起的約占30%，金屬過熱引起的約占15%，腐蝕引起的約占10%，其他原因引起的占15%[1]。受熱金屬超溫是運行中造成爆管的主要原因之一。對鍋爐受熱面高溫部件，目前設計運行時間一般為100000h，其計算溫度水平是選擇材料的主要考慮指標。在相同工作壓力下，工作溫度越高，則運行時間越短。超超臨界鍋爐中金屬超溫的危害主要表現在材料劣化，如碳化物析出、鉻流失以及組織變化等，導致金屬材料力學性能下降；內壁受蒸汽氧化腐蝕，內壁氧化皮生長速度加快，氧化皮與母材結合狀態變差，內壁氧化皮大面積脫落的幾率顯著增大。目前超超臨界鍋爐內壁氧化皮大面積脫落的危害程度較材料劣化更甚。為保證鍋爐高溫受熱面運行安全，防止運行中超溫是重中之重。

2 受熱面超溫原因分析

2.1 煤質變化較大

近年來，煙煤價格波動大，電煤供應日趨緊張，許多發電廠的燃煤供應都受到不同程度影響。為改善燃料緊張供應局面、降低發電成本、提高電廠經濟效益，電廠開始摻燒國內外煙煤。由于煙煤特性與設計煤種相比偏差較大，兩次上煤煤質也會偏差較大，如果運行調節不及時，很容易出現超溫現象。

2.2 受熱面存在較大熱偏差

鍋爐在正常運行中過熱器和再熱器存在比較明顯的左右側熱偏差，后屏、末過、末再左右兩側的最大壁溫差在65℃以上，呈現左低右高的特性。通過資料對比，該鍋爐的末級過熱器和高溫再熱器的壁溫差在同類型鍋爐中屬于比較大的。在額定汽溫工況下，較大的壁溫差直接導致后屏、末過和末再受熱面管屏長期處于隱性超溫。為保證鍋爐安全穩定運行，鍋爐只能被迫降溫運行。受熱面左右屏間熱偏差，主要是因為逆時針四角切圓在爐膛出口的殘余旋轉形成。隨著鍋爐容量的增大。爐膛出口的切向動量比鍋爐容量更快地增大（爐膛出口的切向動量近似正比與鍋爐容量的1.33次方）[2]。因此，對于660MW機組鍋爐，爐膛出口的殘余旋轉非常明顯。為了減少爐膛出口的殘余旋轉，鍋爐廠設計了AA附加風，但AA附加風噴口燃燒器存在擺動角度不到位、擺動不靈活、甚至卡死等現象，造成機組在運行中缺少調節受熱面兩側偏差的有效手段。檢查發現，主要原因為長期裸露在外，活動螺絲絲扣等部件銹蝕嚴重。

2.3 操作不當造成受熱面超溫和氧化皮的產生及脫落

在協調模式下，機組升負荷時，燃料量增加幅度較大，如果啟磨時機把握不好，磨煤機出力過大堵塞，實際進入爐膛的煤粉量增加不大，備用磨煤機啟動后，其他磨出力減少，風煤比增加，制粉系統堵塞很快吹通，導致瞬間大量煤粉進入爐膛，引起受熱面大面積超溫。通過對受熱面超溫記錄的追憶，此類超溫占大多數。從受熱面管材取樣金相分析情況看，管材光譜分析都符合原設計材質，其主要合金元素含量符合要求。硬度測試：試樣布氏硬度值為：160HB，155HB，172HB，175HB，175HB，試樣的硬度值均低于正常值（180HB左右）。氧化皮厚度檢查：經測量高再入口管內脫落氧化皮厚度在100μm左右。

3 鍋爐受熱面超溫處理措施

（1）要加強管理和煤的控制，配煤時要保證混合均勻，在相鄰兩次上煤時，煤質差不宜太大。

（2）在負荷波動較大時，要對煤水比及時進行手動調整，以保證過熱在合理的范圍內。

（3）制定機組正常運行和啟停受熱面防止超溫措施。在啟動制粉系統的過程中，需要掌握最佳的時機，并注意對鍋爐加負荷的速率進行控制。防止加負荷過快使制粉系統無法及時啟動而發生堵塞。如果制粉系統發生堵塞，吹掃之后大量的煤粉迅速被推入爐膛中，非常容易導致超溫。緩慢進行風壓的調整，避免風量突增使大量存粉被吹入爐膛中，在短時間內導致實際煤水的比例嚴重失調，使受熱面金屬發生超溫。調節主、再熱汽溫在正常范圍內，預防汽溫過高導致金屬壁溫度過熱；過熱器減溫水裝置應投入自動，防止減溫水手動監控不到位導致溫度過高。在啟動鍋爐的過程中，需要根據啟動曲線進行升壓、升溫處理，對各受熱面管壁溫度進行控制。鍋爐燃燒器對稱均勻投入，保證火焰中心適宜，不沖刷水冷壁，預防鍋爐結焦，盡量減少熱偏差，并控制好風量，避免風量過大或者缺氧燃燒，防止過熱器超溫或者鍋爐燃燒尾部二次燃燒。鍋爐干濕態轉換時負荷點選擇為25～30%，保證省煤器入口流量為800～900t/h、分離器壓力為11～12MPa。干濕態轉換過程中，應保持給水量穩定，逐漸增加燃料量，穩步進入干態，以減少受熱面的反復波動。

（4）完善燃燒調整試驗，使同一層燃燒器一次風速偏差、煤粉濃度偏差在合理范圍內，使二次風配風更加均勻合理，并進行氧量和燃盡風率的優化。

（5）啟停磨煤機及爐膛吹灰前，應適當降低主、再熱汽溫設定值。

（6）注意低負荷時水冷壁壁溫變化，根據過熱度及時調節燃料量，避免下三層制粉同時運行。

（7）做好運行調整工作。定期對出現超溫現象的鍋爐進行分析，開展調整試驗，通過調整燃燒配風比及火焰中心，緩解超溫問題；運行中注意控制機組啟停速度、磨煤機加減給煤量的速度，避免工況變化過快造成超溫；保持受熱面內外的清潔，避免結渣、結垢引發的超溫；控制空氣預熱器和爐膛本體的漏風率，縮短燃燒過程，降低爐膛出口煙溫及煙氣量。

4 結語

總之，大型的工業鍋爐高溫受熱面超溫有很多原因，我們應該分析其中的原因并采取有效的措施來避免超溫，從而使機組可以正常、穩定的運行。

[1]宋春濤.某亞臨界鍋爐受熱面超溫原因分析及對策[J].江蘇電機工程，2012，01：78～81.

[2]楊磊，皖晴雄，趙小平.300MW機組對外供熱期間防止鍋爐受熱面超溫的運行調控措施[J].華電技術，2015，11：41～43+78.

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2016-3-11