鄭燕杰

摘 要： 過(guò)熱器、再熱器的氣溫偏差和超溫給電站鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重威脅，本文針對(duì)海勃灣發(fā)電廠引起汽溫偏差和超溫問(wèn)題的一些主要因素進(jìn)行分析，提出改進(jìn)、優(yōu)化方案，為電站鍋爐的安全可靠運(yùn)行提供幫助。

關(guān)鍵詞： 鍋爐 超溫 改進(jìn)方案

海勃灣發(fā)電廠1，2號(hào)鍋爐為1020t/h單爐膛自然循環(huán)鍋爐，配330MW汽輪發(fā)電機(jī)組。鍋爐在BMCR下燃用設(shè)計(jì)煤種其過(guò)熱器出口壓力及出口溫度的設(shè)計(jì)值分別為17.75MPa和540°C，過(guò)熱器流量1020t/h。

根據(jù)海勃灣發(fā)電廠鍋爐超溫問(wèn)題進(jìn)行理論分析，對(duì)鍋爐進(jìn)行改造，應(yīng)從爐內(nèi)燃燒和鍋內(nèi)受熱面兩個(gè)方面分別進(jìn)行。爐內(nèi)燃燒以燃燒器改造為主，改善爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況。鍋內(nèi)則以高過(guò)改造為重點(diǎn)，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，采用合理水動(dòng)力工況。以下將分別闡述。

一、燃燒器改造方案

依據(jù)理論分析和試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合設(shè)備實(shí)際情況，對(duì)其燃燒器進(jìn)行如下幾個(gè)方面的技術(shù)改造。降低火焰中心高度：將原設(shè)計(jì)的上三次風(fēng)管下移至原下三次風(fēng)管位置，并向下傾斜7°，原設(shè)計(jì)的下三次風(fēng)管下移至上層二次風(fēng)噴口內(nèi)，形成中心風(fēng)；上層一次風(fēng)、二次風(fēng)分別下傾4°。經(jīng)測(cè)算火焰中心可降低1300～1500mm。二次風(fēng)反切：上組部分二次風(fēng)噴口（共計(jì)三層）反切7°，反切圓直徑：1200m。使上組二次風(fēng)氣流與原逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)氣流方向相反，形成順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的氣流。減小切圓直徑。

1.上一次風(fēng)、三次風(fēng)對(duì)沖#2、#4角上組一次風(fēng)噴口（共計(jì)二層），逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)5.64°，改為對(duì)沖布置；四角上層三次風(fēng)噴口，改為對(duì)沖布置。反切和對(duì)沖示意圖，見(jiàn)圖1、圖2。

2.縮小假想切圓其余二次風(fēng)噴口，逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)1.37°，使假想切圓直徑由Φ790/542mm，變?yōu)棣?00/300mm；其余一次風(fēng)噴口，逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)1.72°，使假想切圓直徑由Φ542mm，變?yōu)棣?00mm。形成“風(fēng)包粉”的爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況，整體氣流仍為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。根據(jù)圖1及圖2對(duì)實(shí)際切圓和相對(duì)切圓直徑進(jìn)行估算，數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。

施工按如下程序進(jìn)行：對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，制作切圓模具，核查鍋爐中心，將切圓模具固定安裝在爐膛中心，拉假想反切圓的切線、爐膛對(duì)角線。燃燒器處框、殼體做適當(dāng)修整，二次風(fēng)管改形，風(fēng)管內(nèi)安裝導(dǎo)流板，燃燒器噴口扭轉(zhuǎn)角度。對(duì)角噴口同時(shí)施工，最后用水平儀、激光校角儀檢查同層噴口的標(biāo)高、水平度，每角各噴口縱向軸線是否共線。切圓示意圖見(jiàn)圖1、圖2

圖1 設(shè)計(jì)切圓示意圖 圖2 改造后切圓示意圖

二、高過(guò)改造方案

1.提高爐內(nèi)、外管子材質(zhì)等級(jí)

根據(jù)某廠高過(guò)管圈材質(zhì)檢查情況，以及爐內(nèi)壁溫計(jì)算結(jié)果，采取標(biāo)本兼治的方法，徹底解決高過(guò)超溫問(wèn)題。由于“鋼研102”的管子，使用溫度超過(guò)600℃時(shí)，應(yīng)力特性極不穩(wěn)定。高過(guò)爐內(nèi)、外管（爐內(nèi)設(shè)計(jì)管材為“鋼研102”，爐外為12Gr1MOV）長(zhǎng)期超溫運(yùn)行，管子組織發(fā)生球化，強(qiáng)度降低很大，壽命減少，嚴(yán)重影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。改造中，將其爐內(nèi)危險(xiǎn)區(qū)域及所有內(nèi)兩圈管環(huán)更換為“T91”材質(zhì)的管子。為增大爐外管運(yùn)行安全裕度，提高可靠性，將爐外出口內(nèi)二圈管更換為“鋼研102”的管子。位置在出口側(cè)頂棚過(guò)熱器上200mm至出口聯(lián)箱。

2.合理匹配同屏各管介質(zhì)流量。

在高過(guò)爐外管屏，入口外二環(huán)管圈，串聯(lián)安裝Φ13mm節(jié)流圈，安裝位置在頂棚過(guò)熱器上1.5m處，標(biāo)高49m。通過(guò)節(jié)流圈阻力改變同屏各管圈的流量分布，使其同屏內(nèi)管環(huán)流量偏差系數(shù)，由設(shè)計(jì)值0.896提高到1.12，即使管圈內(nèi)流量分布與熱負(fù)荷分布相匹配。節(jié)流圈嚴(yán)格按照國(guó)家機(jī)械制造標(biāo)準(zhǔn)，加工制造，材質(zhì)為12Gr1MoV。

3.減弱同屏各管結(jié)構(gòu)偏差。

各管屏內(nèi)兩環(huán)管圈由上“U”型彎處，分別減少2米長(zhǎng)度。經(jīng)計(jì)算可使內(nèi)外管環(huán)結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)減少2%，使其熱負(fù)荷相應(yīng)減少，從而使內(nèi)外管環(huán)熱偏差系數(shù)達(dá)到1.12：0.90。

4.改進(jìn)連接方式。

過(guò)熱器各級(jí)受熱面之間采用大口徑管道和三通連接，有利于蒸汽混合，消除氣溫偏差。屏過(guò)與末過(guò)連接管采用平行布置不再交叉，避免氣溫偏差疊加。

5.更換引起相對(duì)流量過(guò)小的管子和調(diào)節(jié)閥。

對(duì)流量太小，外圈管由于吸熱量多，更容易引起超溫現(xiàn)象，根據(jù)超溫原因分析，作為第一階段的攻關(guān)方案是：（1）全面檢查低溫再熱器受熱面管子，凡已發(fā)現(xiàn)不可靠的管子，用12Cr1MoV（<42×4）更換；（2）認(rèn)真檢修分配器調(diào)節(jié)閥，使相對(duì)流量與調(diào)節(jié)閥的指示值有一個(gè)較為準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)關(guān)系；（3）在運(yùn)行中確保低再相對(duì)流量大于0.20。

6.蒸汽調(diào)溫方式。

過(guò)熱器采用兩級(jí)噴水減溫器調(diào)節(jié)，每級(jí)減溫器分別布置在左右兩根連接管道上。減溫器可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，有利于調(diào)節(jié)兩側(cè)氣溫偏差。

7.受熱面管子布置避開(kāi)三通渦流區(qū)。

在進(jìn)出口集箱上采用大三通，避開(kāi)在三通渦流區(qū)特定部位引入和引出蛇形管。

8.加強(qiáng)對(duì)入爐煤種的管理和對(duì)爐膛受熱面的吹掃。

當(dāng)機(jī)組運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間、爐內(nèi)沾污嚴(yán)重和入爐煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤種相差很大時(shí)必須進(jìn)行鍋爐受熱面的熱力校核，確定爐膛出口煙溫和各受熱面處的煙溫，為超溫原因的分析和解決提供依據(jù)。機(jī)組在日常運(yùn)行中應(yīng)注意爐膛出口煙溫的變化，適時(shí)進(jìn)行爐膛吹掃，改善爐內(nèi)的換熱環(huán)境。同時(shí)注意入爐煤質(zhì)的變化，為鍋爐運(yùn)行人員提供必需的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以便及時(shí)調(diào)整燃燒。對(duì)舊機(jī)組按1973年標(biāo)準(zhǔn)重新進(jìn)行熱力校核，確定各受熱面的吸熱量和相應(yīng)的壁溫、煙溫，為機(jī)組大修期間進(jìn)行改造提供必要的數(shù)據(jù)，以便提出相應(yīng)的改造措施。

9.提高給水品質(zhì)和加強(qiáng)汽水流程中汽、水溫度的監(jiān)督。

電廠應(yīng)做好給水和蒸汽品質(zhì)的監(jiān)督管理，做到勤化驗(yàn)、多檢查。在機(jī)組檢修期間應(yīng)進(jìn)行割管檢查，確定管內(nèi)的結(jié)垢情況。同時(shí)，在機(jī)組運(yùn)行中，注意觀察一級(jí)和二級(jí)減溫水的用量及汽水流程中汽、水溫度的監(jiān)督，結(jié)合煙氣和蒸汽溫度判斷管內(nèi)的結(jié)垢程度。

10.減弱爐膛出口的殘余旋轉(zhuǎn)。

在實(shí)際運(yùn)行中，若同一層風(fēng)粉射流強(qiáng)弱不同、剛性不足或燃燒器擺動(dòng)切角不一致，都會(huì)影響爐內(nèi)正常的空氣動(dòng)力工況，使氣流偏差增大，加劇水平煙道煙溫及煙速分布不均，故在鍋爐檢修期間應(yīng)進(jìn)行一次風(fēng)的冷態(tài)調(diào)平，調(diào)整二、一次風(fēng)的動(dòng)量比，防止其比值接近或等于1。對(duì)燃用無(wú)煙煤的鍋爐，二、一次風(fēng)動(dòng)量比在3～3.5，煙煤約為1.5～2為宜。此外，采用燃燒器上擺、上大下小的配風(fēng)方式、采用前墻或前后墻對(duì)沖布置的旋流燃燒器、改進(jìn)爐膛上部屏受熱面的布置等方法都能削弱爐膛出口煙氣的殘余旋轉(zhuǎn)，降低水平煙道煙溫的左右偏差。

11.優(yōu)化低負(fù)荷時(shí)的燃燒調(diào)整。

在低負(fù)荷時(shí)，應(yīng)間隔投用燃燒器噴嘴，這樣將射流“分組”，每組燃燒器的高寬比減小，射流的補(bǔ)氣條件得到改善，抗偏轉(zhuǎn)能力增強(qiáng)，爐內(nèi)切圓變小。一方面可以滿足主汽溫度調(diào)整的要求，另一方面可以減弱爐膛出口的殘余旋轉(zhuǎn)?？梢赃m當(dāng)加大對(duì)燃燒影響較小的二次風(fēng)量和爐底加熱風(fēng)量以進(jìn)一步降低爐膛出口煙溫，調(diào)節(jié)主蒸汽和再熱蒸汽溫度。

12.采取適當(dāng)?shù)呢?fù)荷變化速率。

研究表明，在負(fù)荷較大時(shí)采取較大的負(fù)荷變化率，負(fù)荷較低時(shí)應(yīng)采取較小的負(fù)荷變化率，才能對(duì)過(guò)熱器和再熱器的管壁溫度影響較小。在機(jī)組進(jìn)行甩負(fù)荷時(shí)，應(yīng)預(yù)先進(jìn)行燃燒調(diào)整，如采取停磨或停部分燃燒器等措施避免過(guò)熱器和再熱器超溫。

13.蒸汽側(cè)和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)措施。

（1）在沿鍋爐寬度上或在同一片管屏中吸熱小的管子中加裝節(jié)流圈以減小蒸汽流量，使吸熱大的管子中的蒸汽流量增大。（2）對(duì)同一片管屏的1根或幾根外圈管在下部短路，以縮短其受熱長(zhǎng)度，并增大蒸汽流量。（3）調(diào)整管屏進(jìn)出口集箱內(nèi)徑和三通在集箱上的位置，以減小渦流區(qū)蒸汽靜壓降低的影響，并使其不與吸熱最大區(qū)重疊。

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