600 WM超临界机组过热器局部超温原因及控制

杨崚

摘 要：近年来，锅炉高温受热面超温爆管现象时有发生，严重危及到了机组的安全、经济运行。为此，结合本厂过热器局部超温的例子，分析了高温受热面超温原因，并提出了解决问题的相应技术措施，以供参考。

关键词：大容量锅炉；过热器；燃烧器；管壁超温

中图分类号：TK229.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.123

1 锅炉设备概况

华润电力（常熟）有限公司锅炉为超临界参数变压运行本生直流锅炉，单炉膛、一次再热、平衡通风。

燃烧器布置方式采用前后墙布置，对冲燃烧。前后墙上各布置了4层燃烧器，每层各有4只。在最上层煤粉燃烧器上方，前后墙各布置了1层燃烬风口，每层布置7只，共14只燃烬风口。

2 运行过程中存在的问题

目前，3号炉末过13排19号管超温报警，最高值为630 ℃，且与此温度点相邻管壁温度显示偏差达90 ℃，为了防止超温导致爆管事件的发生，有必要对该现象进行分析，并采取措施进行调整。

3 过热器局部管壁超温原因分析

3.1 蒸汽工质流量分配不均或管内形成水阻

低负荷过热器管内工质的流量分配不均匀，容易造成管壁超温。在机组启动过程中，由于给水调整不及时造成过热器管内积水或低负荷运行时，投入减温水不当会造成管内水塞，从而引起局部过热。

3.2 管子内部严重结垢或异物堵塞管子

由于蒸汽不良，引起管内结垢严重。另外，在检修过程中有遗留在管子内部的杂物或焊渣掉落在管子弯头处，也易导致管壁温超温。

3.3 炉内局部热负荷过高或燃烧中心偏离

炉内局部热负荷过高或燃烧中心偏离，使附近管壁温度超过设计的允许值，主要体现在以下两个方面：①运行过程中对各层燃烧器配风不当，当工况发生变化时，没有及时进行调整，使燃烧工况继续恶化，导致炉膛出口烟道温度场和速度场分布不均。②制粉系统出现故障，例如磨煤机单侧分离器堵塞、部分粉管堵塞以及粉管风速偏差太大等造成的炉内燃烧偏斜。

3.4 受热面结焦严重

由于燃烧挥发性高、灰熔点低的煤种或吹灰器故障等原因，过热器受热面表面容易积灰、结渣、结垢，这些都会造成管壁超温。

3.5 过热器管壁内氧化皮脱落

在锅炉的频繁启动、停炉或升降负荷过程中，管子温度变化幅度过大，导致氧化膜开裂脱落，积在U型弯的底部，堵塞了过热器管，造成短期超温爆管。

4 防止过热器管壁局部超温对策

防止过热器管壁局部超温对策主要有：①机组低负荷或机组启动时应尽量减少用减温水，防止管内形成水阻。②提高机组蒸汽品质，做好停炉后的锅炉保养工作，尤其要注意停炉后不能在过热器管内存积水，管道检修后不留任何残物。③做好运行调整工作，找出合理的运行方式，缓解超温问题。当火焰中心偏斜时，参考锅炉两侧的氧量值、减温水流量和各受热面壁温偏差来判断火焰中心偏斜程度，及时通过调整磨运行方式或临时开启粉管清扫风来进行调整；当火焰中心过高时，二次风采用倒三角型配风或采用宝塔型各磨给煤量，适当提高炉膛压力、降低炉膛与二次风箱差压或适当降低一次风压。运行中，要严格控制好机组起停磨煤机升降负荷的调节速度，避免变化速度过快造成的超温，减少因空气预热器和炉膛本体漏风而引起的超温。根据过热器个别管壁超温情况适当开大一级减温水量，控制后屏出口温度。要缓慢减少负荷，使蒸汽流量的变化与炉内热负荷的变化趋于平衡。使用掺烧挥发分高、灰熔点低的煤时，煤粉进入炉膛后提前着火，炉膛及屏过区域易结焦，后面的受热面区域易产生热偏差，从而造成管壁易超温。所以，应做好燃烧调整工作，通过调整磨煤机分离器的出口温度、提前一次风整等方法及时进行调整。④尽量对受热面进行全面、连续的吹灰，避免因吹灰不当造成局部形成烟气走廊。避免局部受热面频繁吹灰，造成吸热量增大。⑤防范氧化皮的产生。氧化皮是金属在高温水汽中发生氧化的结果，氧化所消耗的氧来源于水汽本身，而非来源于溶解在水汽中的分子氧。因此，氧化皮的产生和剥离与水工况无关，氧化皮的剥离与机组采用的材质、锅炉燃烧工况、机组启停速率有关。首先，正确选材是解决氧化皮脱落最根本的措施，在锅炉设计或投运以后的改造中，对高温过热器和再热器采用抗高温氧化性能和抗剥离性能更好一些的材质，可以使氧化皮的厚度显著减小。大量的研究和试验表明，细晶TP347 FG钢管在550 ℃以上时的抗蒸汽氧化性能良好，其蒸汽侧氧化皮生长速度较慢，因此，这一措施已在国内外电厂开始应用。其次，要做好氧化皮的定期检测工作。在大、中修期间，采用氧化皮监测仪对过热器、再热器进行氧化皮检测，同时对管材进行寿命评估，并及时更换氧化较严重的管材。再次，机组启动时，要严格按规程控制好升温速度，防止运行中超温，尽可能地减缓机组温度变化的速度，尽量避免紧急停炉，严禁停炉后通风快速冷却，以防氧化皮脱落。机组大修停炉时快速停炉冷却，使氧化皮尽快脱落，并在大修期间清除干净。另外，还要做好停炉防腐工作，防止过热器、再热器弯头积水而造成停运腐蚀。最后，采用汽轮机启动旁路系统吹扫氧化皮。在机组启动初期，利用机组本身的一、二级旁路系统对锅炉的过热器、再热器进行蒸汽吹管，通过监测凝结水中铁含量的变化，判断是否有氧化皮脱落。⑥在运行过程中，过热器管内有少量氧化皮的处理办法是将负荷降至400～420 MW，通过增加100～120 MW的负荷进行扰动，负荷来回变化2次以上；将升负荷速率控制在20～25 MW/min之间，以达到快速增加蒸汽量和快速提高蒸汽压力的目的，有利于蒸汽带走脱落氧化皮。在扰动过程中保持主、再热蒸汽温度在额定范围内，通过快速变动负荷吹扫氧化皮，效果明显，该超温点温度恢复至正常值。该措施不仅防止了锅炉受热面爆管，也减少了机组非停次数，使运行机组的安全性、经济性都得到了提高。

参考文献

[1]朱全利.锅炉设备及系统[M].北京：中国电力出版社，2011.

〔编辑：王霞〕