淺析如何防止鍋爐受熱面受損

朱紅杰

摘 要：本文主要探討了如何避免鍋爐受熱面損壞的控制手段，期望能夠在一定程度上防止受熱面損壞情況的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：鍋爐 受熱面 升溫 升壓 措施

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2019）07-0-01

前言

受熱面是火電廠鍋爐熱交換的主要介質(zhì)，一般包括水冷壁、省煤器、再熱器、過熱器、空氣預(yù)熱器等設(shè)備。一般來講，受熱面管束受熱不均、管束發(fā)生機(jī)械損傷或吹灰蒸汽長期侵蝕管壁都有可能導(dǎo)致爆管事故。而一旦受熱面的管束出現(xiàn)損壞或爆管，造成工質(zhì)大面積泄漏的嚴(yán)重事故，將會(huì)給發(fā)電廠造成較大經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的還可能威脅現(xiàn)場(chǎng)工作人員的生命安全。根據(jù)某電廠數(shù)據(jù)，鍋爐受熱面受損的情況發(fā)生概率較高，在2013年鍋爐投產(chǎn)后共發(fā)生15起受熱面破裂事故。反觀其原因，造成受熱面損壞主要在于受熱面管束所受的熱應(yīng)力超過管材所能承受的應(yīng)力極限，從而導(dǎo)致斷裂。這種斷裂極易發(fā)生在鍋爐啟、停和堵管的情況下。在這些情況下，受熱面管束溫度變化梯度一般較大，極易造成管材所受的應(yīng)力陡增的情況。而除去鍋爐啟停，鍋爐日常運(yùn)行時(shí)，若工質(zhì)流動(dòng)不暢、受熱面結(jié)焦等也會(huì)導(dǎo)致受熱面金屬管壁超溫從而爆管。基于以上所述，

一、鍋爐介紹

本文主要以大唐集團(tuán)托克托發(fā)電公司的超超臨界鍋爐作為研究對(duì)象。所研究的鍋爐型號(hào)為DG2057/29.3-∏2，由東方鍋爐公司制造的前后墻對(duì)沖燃燒、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全懸吊結(jié)構(gòu)、∏型布置的變壓運(yùn)行直流爐。鍋爐設(shè)計(jì)壓力29.3MPa，最大連續(xù)蒸發(fā)量為2057.1t/h，額定蒸發(fā)量1878.9t/h，額定過熱蒸汽溫度605℃，額定再熱蒸汽溫度623℃。

二、鍋爐啟停及鍋爐正常運(yùn)行的相關(guān)措施

鍋爐在啟停時(shí)，其高溫承壓部件也會(huì)經(jīng)歷加熱和冷卻。在此過程中若參數(shù)控制不當(dāng)，將產(chǎn)生較大熱應(yīng)力，影響鍋爐承壓部件的使用壽命。此外，在鍋爐正常運(yùn)行期間，結(jié)焦等情況會(huì)容易造成受熱面金屬壁溫超限，同樣威脅受熱面安全。一般來講，防止受熱面破損的措施根據(jù)鍋爐狀態(tài)不同而不同。因此本文將分鍋爐啟動(dòng)、鍋爐停運(yùn)以及鍋爐正常運(yùn)行幾種情況進(jìn)行討論。

1.鍋爐啟動(dòng)升溫升壓的相關(guān)措施

在鍋爐進(jìn)行升溫升壓的相關(guān)操作時(shí)，應(yīng)在一定程度上減小管材所受的熱應(yīng)力，進(jìn)而將應(yīng)力對(duì)管材的作用減小到最低，從而起到保護(hù)受熱面的作用。因此，在對(duì)鍋爐進(jìn)行上水操作前應(yīng)確認(rèn)各放水門關(guān)閉，主、再熱汽系統(tǒng)各疏水門開啟，主、再熱汽系統(tǒng)各放空氣門開啟，檢查各疏水溫度測(cè)點(diǎn)應(yīng)顯示正確，各取樣門及加藥門開啟，以保證管內(nèi)的空氣排盡，防止因?yàn)楣軆?nèi)含有空氣導(dǎo)致受熱面發(fā)生工質(zhì)滯留。此外，上水前還需對(duì)水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，并對(duì)鍋爐上水的水溫和速度進(jìn)行嚴(yán)格控制，鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，水溫控制在21～70℃區(qū)間內(nèi)；且另做規(guī)定，鍋爐冬季啟動(dòng)時(shí)上水時(shí)間不小于4小時(shí)，夏季啟動(dòng)時(shí)上水時(shí)間不小于2小時(shí)。

在鍋爐上水結(jié)束后，必須保證受熱面受熱幅度不能過大。因此還需對(duì)爐膛的燃燒情況和受熱面的受熱情況做出相關(guān)規(guī)定。一般來講，我們要求等離子磨煤機(jī)啟動(dòng)后根據(jù)煤質(zhì)及火檢情況控制煤量在15～25t/h，以便能夠保證鍋爐受熱面不會(huì)因?yàn)橥蝗坏臒嶝?fù)荷增加而發(fā)生受熱不均的情況。鍋爐點(diǎn)火后，應(yīng)密切注意各疏水門和放空氣門后的材料溫度變化，此時(shí)疏水門及放空氣門后的溫度應(yīng)保證持續(xù)上升，否則必須對(duì)各個(gè)閥門進(jìn)行檢查確認(rèn)閥門是否處于正確的狀態(tài)。

最重要的一點(diǎn)，就是對(duì)于鍋爐壓力和溫度升溫率的控制。在整個(gè)啟動(dòng)過程中，運(yùn)行人員必須控制汽水分離器進(jìn)口溫度升溫率不超過2℃/min；在鍋爐點(diǎn)火至汽輪機(jī)沖車階段，汽水分離器進(jìn)口溫度溫升率小于0.72℃/min，升壓率小于0.02MPa/min；待機(jī)組并網(wǎng)至帶額定負(fù)荷這段時(shí)間內(nèi)，汽水分離器進(jìn)口溫度溫升率應(yīng)小于1.25℃/min。待汽水分離器壓力升至0.2MPa后，運(yùn)行人員須關(guān)閉所有的放空氣門；待汽水分離器壓力升至1.0MPa時(shí)，運(yùn)行人員須關(guān)閉各疏水門。當(dāng)再熱器出口母管壓力至0.2MPa，關(guān)閉再熱器各放空氣門。當(dāng)再熱器出口母管壓力至0.5MPa，再關(guān)閉再熱器各疏水門。汽水分離器出口壓力至0.5MPa投入高低壓旁路系統(tǒng)。

2. 鍋爐停爐時(shí)的相關(guān)措施

與鍋爐啟動(dòng)時(shí)一樣，在執(zhí)行停爐操作時(shí)，也需要對(duì)整個(gè)停爐過程中的參數(shù)進(jìn)行控制。但其控制原則與鍋爐啟動(dòng)過程相反。

2.1停爐后的通風(fēng)冷卻：

如果鍋爐停爐后，沒有對(duì)爐內(nèi)受熱面的相關(guān)檢查工作或大、小修情況，在鍋爐停爐后對(duì)其進(jìn)行通風(fēng)吹掃，持續(xù)時(shí)間不得少于10分鐘。在吹掃工作結(jié)束后停止所有引、送風(fēng)機(jī)并關(guān)閉引送風(fēng)機(jī)出入口擋板，鍋爐保持燜爐狀態(tài)。若安排有針對(duì)受熱面的檢查、檢修工作，在完成上述工作并燜爐48小時(shí)后，且高溫過熱器與高溫再熱器的壁溫均降到300℃以下時(shí)，再進(jìn)行自然通風(fēng)冷卻；在鍋爐滅火72小時(shí)并且高溫過熱器與高溫再熱器壁溫均降到200℃以下時(shí)，啟動(dòng)相應(yīng)臺(tái)數(shù)的引風(fēng)機(jī)及送風(fēng)機(jī)，以維持合適風(fēng)量對(duì)鍋爐繼續(xù)通風(fēng)冷卻。在冷卻期間必須保證低溫過熱器和低溫再熱器入口煙氣溫度的降低速率不高于2℃/min；屏式過熱器、末級(jí)過熱器和高溫再熱器管壁金屬溫度降溫速率不超過1℃/min。只有當(dāng)煙溫測(cè)點(diǎn)顯示數(shù)值符合相應(yīng)的要求時(shí)，此時(shí)才可以結(jié)束強(qiáng)制通風(fēng)冷卻。

2.2鍋爐放水的相關(guān)操作：

如機(jī)組計(jì)劃停運(yùn)一周以上，鍋爐采用帶壓放水方式（相當(dāng)于余熱烘干防腐），分離器入口壓力降低至0.8MPa，開啟鍋爐所有疏放水門進(jìn)行帶壓放水，當(dāng)分離器入口壓力降低至0.2MPa，打開鍋爐所有放空氣門；如機(jī)組計(jì)劃停運(yùn)不到一周時(shí)，分離器入口壓力降至0.5MPa時(shí)，打開過熱器疏水門；分離器入口壓力降至0.2MPa時(shí)，打開鍋爐所有放空氣門。當(dāng)分離器入口壓力降至0.1MPa時(shí)，開啟全部疏水門和放空氣門進(jìn)行徹底放水。待鍋爐內(nèi)部水排盡之后，鍋爐放水操作結(jié)束。

3.鍋爐正常運(yùn)行時(shí)的相關(guān)措施