600WM超臨界直流鍋爐水冷壁超溫分析及對(duì)策

李偉鋒

摘要：超臨界鍋爐作為當(dāng)前最先進(jìn)的燃煤發(fā)電技術(shù)，具有能耗低、環(huán)保、技術(shù)含量高等特點(diǎn)。由于超臨界鍋爐工質(zhì)壓力高，超臨界鍋爐大多數(shù)采用直流鍋爐，直流鍋爐水冷壁流動(dòng)阻力比較大，運(yùn)行過(guò)程的水壓壓頭比較高，容易引起工質(zhì)流動(dòng)不穩(wěn)定、熱偏差等問(wèn)題，從而導(dǎo)致鍋爐受熱不均勻，部分面積超過(guò)臨界溫度，影響到超臨界直流鍋爐運(yùn)行的安全性。本文主要600WM超臨界直流鍋爐水冷壁超溫出現(xiàn)的原因，并根據(jù)這些原因提出了相應(yīng)的解決策略，希望確保600MW超臨界直流鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：600WM超臨界鍋爐;水冷壁超溫;熱偏差

引言：

超臨界鍋爐指鍋爐內(nèi)工質(zhì)的壓力在臨界點(diǎn)以上的鍋爐與傳統(tǒng)的鍋爐間相比，超臨界鍋爐的煤耗量低，單電煤耗量約為310g標(biāo)準(zhǔn)煤，超臨界機(jī)組的發(fā)電效率達(dá)到了41%，我國(guó)傳統(tǒng)的火電廠發(fā)電效率一般低于35%，單電煤耗量超過(guò)380g標(biāo)準(zhǔn)煤以上，每度電至少可以節(jié)約50g標(biāo)準(zhǔn)煤。與傳統(tǒng)的鍋爐相比，超臨界鍋爐更加環(huán)保、節(jié)能，是未來(lái)火電廠建設(shè)的方向。但是超臨界直流鍋爐的裝機(jī)容量比較大，鍋爐的蒸發(fā)受熱面積不均勻，容易造成管壁溫度超標(biāo)，從而影響到鍋爐的正常運(yùn)行，造成水冷壁內(nèi)工質(zhì)性能發(fā)生變化，引起流量的異常變化，威脅到鍋爐運(yùn)行的安全性。因此需要對(duì)超臨界直流鍋爐水冷壁超溫現(xiàn)象進(jìn)行分析，找出水冷壁超溫的原因，并采取有效的措施，促進(jìn)我國(guó)超臨界鍋爐的發(fā)展。

1.600WM超臨界直流鍋爐水冷壁超溫原因分析

某發(fā)電廠有兩臺(tái)600WM超臨界機(jī)組，鍋爐為國(guó)內(nèi)某鍋爐生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，超臨界機(jī)組為日本三菱公司提供的技術(shù)，超臨界機(jī)組采用直流鍋爐，燃燒器布置在四面墻上，火焰噴射方向與水冷壁垂直，二次風(fēng)噴嘴安裝在主燃燒器上，鍋爐在熱運(yùn)行狀態(tài)下，一次風(fēng)、二次風(fēng)可上下擺動(dòng)。超臨界機(jī)組運(yùn)行期間，出現(xiàn)了水冷壁管吸熱偏差或者超低溫現(xiàn)象，部分時(shí)段出現(xiàn)水冷壁壁溫超過(guò)機(jī)組閾值，影響到超臨界機(jī)組的安全運(yùn)行。根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息以及超臨界直流鍋爐水冷壁超低溫出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，總結(jié)出以下原因：

1.1部分水冷壁管熱負(fù)荷偏高

根據(jù)鍋爐爐膛的燃燒方式，如果爐膛內(nèi)的煤炭燃燒時(shí)產(chǎn)生的火焰出現(xiàn)偏差，則可能導(dǎo)致高溫?zé)煔庵苯記_刷水冷壁，導(dǎo)致局部水冷壁溫度比較高。如果爐膛內(nèi)的煤炭可磨性比較差，可能需要壓限運(yùn)行，這個(gè)時(shí)候省煤器送入爐膛的煤粉量與給煤量不一致，煤炭會(huì)多次在磨煤機(jī)內(nèi)進(jìn)行磨制，這個(gè)時(shí)候燃料主控系統(tǒng)發(fā)布的煤炭量往往大于爐膛所需的燃料，如果一臺(tái)磨煤機(jī)的煤炭數(shù)量超過(guò)設(shè)備磨煤機(jī)的數(shù)值，則可能導(dǎo)致磨煤機(jī)堵塞，從而導(dǎo)致磨出的煤粉數(shù)量比較少，需要其他磨煤機(jī)增加磨煤量，這樣的情況容易導(dǎo)致多臺(tái)磨煤機(jī)堵塞[1]。一旦出現(xiàn)磨煤機(jī)堵磨的情況，則燃料主控系統(tǒng)將從自動(dòng)控制轉(zhuǎn)為手動(dòng)控制方式，并將被堵的磨煤機(jī)進(jìn)行清理，這時(shí)會(huì)造成鍋爐煤水比例失調(diào)，也就是進(jìn)入到爐膛的煤粉量大于給煤量，造成水冷壁超溫現(xiàn)象。

1.2保養(yǎng)維護(hù)管理不當(dāng)

超臨界直流鍋爐長(zhǎng)期在高溫、高壓、水蒸氣等環(huán)境下運(yùn)行，鍋爐在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)受熱不均勻，部分面積出現(xiàn)高溫應(yīng)力腐蝕。煤炭在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生一定的飛灰沉積在鍋爐的受熱面上，如果不進(jìn)行處理，可能導(dǎo)致沉積結(jié)垢，造成酸性凝結(jié)和腐蝕。因此，需要蒸汽吹灰系統(tǒng)定期對(duì)鍋爐受熱面進(jìn)行吹灰。如果鍋爐在低負(fù)荷情況下進(jìn)行吹灰，則螺旋管壁溫和水冷壁的壁溫可能出現(xiàn)大范圍的波動(dòng)，從而造成灰渣脫落等問(wèn)題[2]。因此，超臨界直流鍋爐要定期對(duì)其進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，降低鍋爐高溫腐蝕發(fā)生的概率，防止由于保養(yǎng)不當(dāng)，造成鍋爐氧化脫皮引起節(jié)流圈堵塞水冷壁管流量小，引起鍋爐管道吸熱不均勻和流量差異，導(dǎo)致管壁溫差比較大。此外，直流鍋爐大修過(guò)后或者長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有做冷風(fēng)動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)，導(dǎo)致直流鍋爐內(nèi)部的動(dòng)力工況不穩(wěn)定，燃燒過(guò)程的各項(xiàng)參數(shù)比較混亂，不符合火電廠的運(yùn)行要求，從而引起超溫現(xiàn)象。

1.3運(yùn)行負(fù)荷不穩(wěn)定

如果超臨界直流鍋爐的管道工質(zhì)流速比較慢，則可能造成鍋爐水蒸發(fā)點(diǎn)提前，鍋爐管壁溫度上升，增加水冷壁溫溫差?；痣姀S在運(yùn)行過(guò)程中，為了達(dá)到高效運(yùn)行，往往根據(jù)居民用電規(guī)律，對(duì)發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，滿足城市居民用電的調(diào)峰需求。由于發(fā)電機(jī)組的變負(fù)荷速度比較快，導(dǎo)致給煤器和給水管給煤量和給水速度加快。由于煤炭制冷不穩(wěn)定，容易導(dǎo)致水煤比例失調(diào)，造成過(guò)燒或者欠燒的現(xiàn)象，引起超溫出現(xiàn)。

2.600WM超臨界直流鍋爐水冷壁超溫問(wèn)題對(duì)策

2.1鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)增加給水量

當(dāng)超臨界直流鍋爐在低于380MW運(yùn)行狀態(tài)下，中間點(diǎn)的過(guò)熱溫度控制在10—20℃范圍。如果直流鍋爐的負(fù)荷發(fā)生變化，在調(diào)整參數(shù)的時(shí)候，可能造成加煤水比例失調(diào)，從而引起短時(shí)過(guò)燒問(wèn)題，造成鍋爐冷水壁溫度上升。因此，超臨界直流鍋爐在運(yùn)行的時(shí)候，需要調(diào)整鍋爐制粉系統(tǒng)中的給煤量、風(fēng)量，讓鍋爐內(nèi)部各個(gè)面積受熱均勻，從而減少鍋爐局部溫差過(guò)大，造成的超溫現(xiàn)象。

2.2在鍋爐高負(fù)荷時(shí)段進(jìn)行吹灰選煤

按照目前超臨界直流鍋爐運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)信息，發(fā)現(xiàn)超臨界直流鍋爐運(yùn)行負(fù)荷低于380MW時(shí)，如果鍋爐間進(jìn)行吹灰，當(dāng)蒸汽吹灰器吹向冷水壁時(shí)候，水冷壁引出管的溫度快速上升，關(guān)閉蒸汽吹灰器的時(shí)候，水冷壁管溫度立即下降，并逐步恢復(fù)到正常范圍。由此可以得出超臨界直流鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，停止吹灰可以有效緩解水冷壁超溫問(wèn)題[3]。其次，還可以選擇新型的蒸汽吹灰器。國(guó)內(nèi)學(xué)者研發(fā)了一種多功能的蒸汽吹灰器，主要由吹灰管、角度調(diào)節(jié)裝置、吹灰管嘴組件以及控制開(kāi)關(guān)等構(gòu)成，可以根據(jù)直流鍋爐的積灰方式和積灰程度等實(shí)際情況，調(diào)整蒸汽吹灰器的角度和選擇不同的壓強(qiáng)進(jìn)行噴射，不僅提高了吹灰效果，而且提高了吹灰效率，降低了鍋爐的能耗，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用時(shí)間。

2.3有效控制直流鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷

鍋爐運(yùn)行負(fù)荷的升降，容易引起鍋爐參數(shù)的變化，從而導(dǎo)致?tīng)t膛受熱不均勻引起超溫現(xiàn)象。因此，鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，必須合理控制鍋爐運(yùn)行負(fù)荷的升降。如果鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷降低到380MW時(shí)，將鍋爐切換到定壓模式，如果鍋爐負(fù)荷超過(guò)380MW時(shí)，將鍋爐切換到滑壓模式。如果進(jìn)行深度調(diào)峰的負(fù)荷低于280MW，則需要開(kāi)啟爐水循環(huán)泵，提供鍋爐水循環(huán)泵的循環(huán)流量，從而增加鍋爐的熱量回收比例。

結(jié)束語(yǔ)：

根據(jù)600MW超臨界直流鍋爐的運(yùn)行情況，可以發(fā)現(xiàn)如果超臨界鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷比較低，則鍋爐的給水系統(tǒng)流量偏低，這個(gè)時(shí)候鍋爐內(nèi)部工質(zhì)的流速減緩，造成煤水比例失衡，鍋爐爐膛受熱不均勻，造成水冷壁超溫現(xiàn)象。因此，超臨界直流鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中，必須確保鍋爐負(fù)荷升降時(shí)各項(xiàng)參數(shù)的穩(wěn)定性，按照鍋爐運(yùn)行負(fù)荷，調(diào)整鍋爐的運(yùn)行模式。

參考文獻(xiàn)

[1]崔良.600 WM超臨界直流鍋爐水冷壁超溫分析及對(duì)策[J].電力系統(tǒng)裝備，2019，（8）：16-17.

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[3]呂毅.600MW超臨界機(jī)組溫態(tài)啟動(dòng)節(jié)油降耗[J].云南水力發(fā)電，2018，34（3）：105-106.

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