屏式過熱器超溫綜合分析

周翊航 王圣棟

摘 要：臺二電廠1、2號1050MW超超臨界機組受電網負荷影響，用電低谷時段，機組經常在350MW-450MW間運行，屏式過熱器管間壁溫差大、易發生超溫現象，給機組安全運行帶來非常大的安全隱患

關鍵詞：屏式過熱器結構;屏過超溫，過熱分析處理

1、鍋爐選用基本情況

我廠鍋爐選用東方鍋爐股份有限公司生產的DG3100/28.25-II1型超超臨界變壓運行本生直流爐，采用單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構、前后墻對沖燃燒方式、半露天布置燃煤Π型鍋爐。設計煤種為晉北煙煤。采用正壓直吹式制粉系統，配6臺HP1203/Dyn型磨煤機，設計煤粉細度R90為18%。燃燒系統共布罝有48只OPCC型低NOx旋流煤粉燃燒器，前、后墻各布罝3層，每層8只，每臺磨煤機帶一層燃燒器。在前、后墻最上層燃燒器上方各布置一層燃盡風噴口，每層10只

2、屏式過熱器結構特點

輻射式屏式過熱器布置在爐膛上部區域，在爐深方向布置了2排，兩排屏之間緊挨布置，每一排管屏沿爐寬方向布置19片屏，共38片。屏式過熱器管屏的橫向節距S1=1714.5縱向節距S2=57，每片屏由21根管繞成，爐內受熱面管外三圈采用HR3C材料，其余內圈均采用SUPER304H材料，管屏入口段與出口段采用不同的管子壁厚，內外圈管采用不同的管子規格。屏式過熱器蛇形管均由集箱承重并由集箱吊桿傳至大板梁上。為防止吹灰蒸汽對受熱面的沖蝕，在吹灰器附近蛇形管排上均設置有防蝕蓋板。為減小流量偏差使同屏各管的壁溫比較接近，在屏過進口集箱上管排的入口處設置了不同尺寸的節流圈。

3、屏式過熱器管壁結構

屏式過熱器頻繁超溫不利于運行人員進行日常調節工作，甚至會誘發鍋爐爆管停爐，嚴重威脅機組的安全穩定運行。

3.1屏式過熱器管壁超溫基本上都發生在低負荷階段，尤其是負荷波動負荷較大的時候，如高負荷快速減至低負荷過程，或者低負荷快速加負荷過程。

3.2超溫往往伴隨著屏過左右側大幅度偏差。

3.3同一負荷時段的管壁溫度偏差不固定。A、B側均有可能，突然性強、左右側的偏差調節較困難，5min左右側的偏差即可上升至100多度。

4、屏過超溫應對措施

發現屏過壁溫上升，首先判斷引起屏過壁溫上升的誘因，當存在明顯的誘因如操作上引起等應及時消除。

當屏過壁溫上升較快且AGC在持續加負荷時，首先應撤出AGC。適當降低主汽壓力設定值低于實際值，這樣可短時降低爐側能量供給，并使得高調閥開大增加蒸汽流量降低屏過壁溫。

與此同時手動增加給水流量偏置短時改變水煤比降低中間點過熱度，并且開大過熱器一級減溫水調閥，降低屏過進口汽溫。

當減負荷時發生屏過超溫，如中間點過熱度趨于0，而低過溫升近100℃，說明爐膛輻射吸熱總體占比偏小，可通過煙氣擋板往低再側開大減少低過溫升，降低屏過進口蒸汽溫度。煙氣擋板調節過程中需注意低再壁溫變化防止超溫，必要時可投用再熱器減溫水降低再熱汽溫度。

若屏過壁溫頻繁升高，應申請負荷進行水冷壁吹灰。視情況進行高過、高再部分吹灰，這樣可以有限減少尾部煙道吸熱，降低低過溫升。

必要時還可以通過增加下層運行磨煤機的煤量等辦法降低爐膛火焰中心位置，增加爐膛吸熱，降低屏過吸熱量降低壁溫。

在爐膛配風方面，可全開燃燼風，開大上層備用燃燒器的二次風檔板，壓低火焰中心。當低過、低再溫升可控，屏過溫度高可適當減少總風量，減少低過對流部分吸熱，降低屏過進口汽溫。

5超溫調節中的注意事項

調整磨煤機風門開度時需做到心中有數，避免兩側煙溫差加劇引發超溫。

在低負荷調節爐膛總風量時，應注意偏置不宜過低，防止總風量過低。

調節給水偏置時，注意保持一定的過熱度，并且保持低過和屏過有一定的溫升。

低負荷運行調節尾部擋板時，應注意低再溫度變化，加強低再壁溫監視，防止低再壁溫超溫，同時應加強對脫硝煙溫的監視，防止供氨快關閥因煙溫低自動關閉且無開啟條件，導致環保超標。

超溫處理操作需綜合考慮各方面因素變化，溫度超限越高采取降溫措施越多，但處理超溫過程中需密切關注主汽溫度變化，防止超溫的同時也應防止汽溫暴跌。機側主汽溫度兩側偏差不應大于17℃。

低負荷時，特別是500MW以下的深度調峰時，一，二級減溫水自動調節效果差，由于蒸汽流量少，減溫水的調節對中間點過熱度影響較大，而中間點過熱度的晃動幅度大會直接導致燃料煤量跟隨晃動，而直流爐干態時，負荷與給水流量一致，煤量的大幅晃動對汽溫和壁溫的影響較大。必要時，可將減溫水、水煤比等短時撤至手動緩慢調節。屏過壁溫恢復正常時，需注意及時投入短時退出調節的自動，如水煤比自動等

6、屏式過熱器壁溫綜合處理

6.1主要原因分析

（1）因磨煤機設備問題，有些磨煤機熱一次風門隔離不嚴，為保持磨煤機出口溫度在允許值內，只能保持大風量通風狀態，致使一、二次風配比不是最佳配置，一次風流速過大，爐膛火焰中心上移。并且經過專家現場測驗，發現我廠燃燒器一次風粉管出口風粉不均，導致使爐內熱負荷沿爐膛分布產生較大偏差，從而造成屏式過熱器及水冷壁管屏間吸熱不均勻的現象

（2）我廠1050MW超超臨界機組相對600MW機組，爐膛深度變化不大，而在爐膛寬度上則增大較多，負荷相對較低時，煙氣量下降，沿爐膛寬度方向上流過受熱面的煙氣流量分配不均，進而產生熱力偏差，同時煙氣流速下降致使水平煙道底部積灰趨勢增多、厚度不等，爐膛出口沿寬度方向上存在煙氣走廊可能，更加使煙氣分配不均，造成煙氣溫差大，加劇屏式過熱器左右側管壁溫度差增大

（3）在自動發電控制（AGC）方式下，升負荷速率經常為12MW/min，升負荷速率偏快，給煤控制先動作，給水跟蹤有時滯后，加之中間點過熱度偏高制約給水流量的增加，從而導致屏過超溫。

6.2屏式過熱器壁溫綜合處理

（1）通過調平磨煤機一次風及磨煤機煤粉細度，減少因燃燒器一次風粉管出口風粉不均使爐內熱負荷沿爐膛分布產 生較大偏差，從而造成屏式過熱器及水冷壁管屏間吸熱不均勻的現象;對磨煤機一次風量及二次入口風箱風量進行熱態標定。

（2）通過燃燒調整，合理調整制粉層次，尋求合理的一、二次風配比，風煤比和配煤方式，較佳的煤粉細度和過剩空氣系數等，確保爐內燃燒工況穩定，控制屏過及水冷壁管壁超溫現象。

（3）合理吹灰。受熱面吹灰、積灰或結焦的不同更大程度上影響了左右傳熱系數，造成了左右側蒸汽溫度偏差加劇，吹灰對兩側汽溫偏差的影響是立竿見影的。

（4）低負荷運行時適當提高主汽壓力，提高蒸汽流速，提升水冷壁吸熱量，降低爐膛出口煙溫。提高蒸汽壓力對防止金屬管壁超溫有效，主汽壓力升高會使蒸汽流速增加，蒸汽冷卻能力增強，各管屏管壁溫度均有不同程度下降。

（5）縮短給水跟蹤給煤的響應時間，在低負荷階段，將中間點溫度設為最低，并且在負荷低于500MW以后，將AGC變負荷率降低為9MW/Min，以提高給水跟蹤給煤變化的響應速度。

（6）對過熱器一、二級減溫器進行校對和調整，目前我廠減溫器溫度調節性能差，自動功能經常失調，進而對鍋爐燃燒整體調整造成擾動。也是造成屏過超溫的一個重要因素。所以保證減溫器的性能穩定也具有重要意義。

結束語

由于浙江新能源裝機容量以及外供電所占比例增加，浙江電網的峰谷差越來越大，火電機組的調峰任務也越來越嚴峻。在低負荷運行及深度調峰過程中，如何保證機組長周期安全穩定運行仍需進一步探討。

在超溫現象頻繁發生不久以后，運行人員認真分析事故的經過并加以分析，努力提升防超溫技術水平。并通過聯系有關單位進行燃燒調整試驗，調整制粉層次/一二次風配比、調整過量空氣系數、合理吹灰等措施，已經有效治理了低負荷及深度調峰負荷下的部分屏式過熱器及水冷壁管壁超溫現象。

參考文獻

[1]鄧昌梅.新型屏式過熱器在高溫高壓垃圾焚燒爐中的應用[J].環境衛生工程，2019，27（03）：54-56+60.