時(shí)頌華，雷霖

(湖南省電力公司科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙410007)

某廠3，4號(hào)鍋爐系東方鍋爐股份有限公司引進(jìn)美國(guó)福斯特惠勒能源技術(shù)制造，鍋爐型號(hào)DG1025/18.2Ⅱ14，亞臨界，一次中間再熱，W火焰自然循環(huán)。設(shè)計(jì)燃用無(wú)煙煤、貧煤及少量煙煤的混煤，實(shí)際摻燒的無(wú)煙煤比例多，且大多為揮發(fā)份極低的攸縣煤，入爐煤熱值也比設(shè)計(jì)值低，火焰中心上移，減溫水流量大。投產(chǎn)后檢測(cè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)高溫再熱器中間管屏材質(zhì)球化嚴(yán)重，系長(zhǎng)期超溫所致。

為此進(jìn)行了受熱面壁溫分布規(guī)律試驗(yàn)，進(jìn)而對(duì)高溫再熱器中間管屏長(zhǎng)期超溫的問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出并實(shí)施了技術(shù)改造措施，高溫再熱器中間管屏長(zhǎng)期超溫的問(wèn)題得到解決。

1 受熱面壁溫分布規(guī)律

不同類型的鍋爐壁溫分布規(guī)律都不盡相同，而且爐膛越大、越寬，熱偏差的影響因素越多、越復(fù)雜，各屏間受熱面的偏差將會(huì)越大。采集高、低負(fù)荷下不同受熱面的壁溫，找出各受熱面沿爐寬度方向壁溫的分布規(guī)律，可為防止受熱面超溫提供數(shù)據(jù)支持。

為研究該廠W火焰鍋爐各受熱面壁溫偏差特性，獲取必要的測(cè)試數(shù)據(jù)，在鍋爐各受熱面上設(shè)計(jì)安裝了多個(gè)壁溫測(cè)點(diǎn)，根據(jù)使用環(huán)境和材料的不同設(shè)定了壁溫高限報(bào)警值 (見(jiàn)表1)，并進(jìn)行了不同負(fù)荷下多次壁溫?cái)?shù)據(jù)采集，選擇了比較典型的1組數(shù)據(jù)來(lái)分析該廠沿爐寬度方向過(guò)熱器、再熱器壁溫分布規(guī)律。

1.1 高溫再熱器壁溫分布規(guī)律

高溫再熱器出口壁溫在不同負(fù)荷下沿爐寬度方向有著相同的分布規(guī)律，即中間高兩邊低。中部和兩邊壁溫偏差較大，200 MW負(fù)荷時(shí)最大壁溫差達(dá)70℃，300 MW負(fù)荷時(shí)最大壁溫差達(dá)59.7℃，最高壁溫點(diǎn)均在正中第49片屏，高溫再熱器中部最高壁溫在高負(fù)荷時(shí)接近或超過(guò)高限報(bào)警值 (見(jiàn)圖1)。

表1 各受熱面壁溫測(cè)點(diǎn)基本參數(shù)

圖1 不同負(fù)荷下高溫再熱器壁溫分布

1.2 高溫過(guò)熱器壁溫分布規(guī)律

與高溫再熱器相同，高溫過(guò)熱器出口壁溫在不同負(fù)荷下沿爐寬度方向有著相同的分布規(guī)律，即中間高、兩邊低。中部和兩邊壁溫偏差較大，但小于高溫再熱器壁溫偏差，200 MW負(fù)荷時(shí)最大壁溫差達(dá)44.5℃，300 MW負(fù)荷時(shí)最大壁溫差達(dá)45℃，最高壁溫點(diǎn)均在正中第24片屏，在任何負(fù)荷下高溫過(guò)熱器最高壁溫都未接近或超過(guò)高限值600℃(見(jiàn)圖2)。

圖2 不同負(fù)荷下高溫過(guò)熱器壁溫分布

1.3 大屏過(guò)熱器壁溫分布規(guī)律

大屏過(guò)熱器出口壁溫在不同負(fù)荷下沿爐寬度方向也呈中間高兩邊低的分布規(guī)律，但壁溫偏差相對(duì)較小，特別是高負(fù)荷時(shí)，最大壁溫偏差僅為27℃，在任何負(fù)荷下大屏過(guò)熱器最高壁溫都遠(yuǎn)低于高限值535℃ (見(jiàn)圖3)。

圖3 不同負(fù)荷下大屏過(guò)熱器壁溫分布

1.4 壁溫分布規(guī)律總結(jié)

從上面分析可以看出，在不同負(fù)荷下，過(guò)熱器、再熱器壁溫均有相同的分布規(guī)律，即中間高、兩邊低，高溫再熱器壁溫偏差最大。正常運(yùn)行時(shí)，高溫過(guò)熱器和屏式過(guò)熱器在任何負(fù)荷下都不存在壁溫超限的情況，但高溫再熱器中部出口管屏在高負(fù)荷下接近或超過(guò)高限值580℃，存在一定的安全隱患。

2 高溫再熱器超溫原因分析

燃燒工況組織不良、火焰中心偏斜、燃燒器負(fù)荷不一致、爐膛部分水冷壁嚴(yán)重結(jié)渣、爐膛上部或過(guò)熱器局部地區(qū)發(fā)生煤粉再燃燒、管壁積灰造成吸熱不均等都可能造成爐內(nèi)煙氣溫度不均。

左、右墻水冷壁吸熱、左、右側(cè)包墻吸熱，導(dǎo)致煙氣溫度沿爐寬方向中間高、兩邊低，沿鍋爐爐膛寬度方向煙氣的溫度場(chǎng)分布不均勻，是造成高溫再熱器中部管屏超溫的根本原因。這種煙氣側(cè)溫度場(chǎng)的不均勻分布是難以消除的，只能通過(guò)蒸汽側(cè)受熱面的合理布置來(lái)消除。

該電廠高溫再熱器受熱面結(jié)構(gòu)布置不合理，使得再熱器蒸氣側(cè)溫度場(chǎng)呈現(xiàn)中間高、兩邊低的不均勻分布，主要體現(xiàn)在以下2個(gè)方面:

(1)未分級(jí)設(shè)置再熱器受熱面。再熱器由低溫再熱器和高溫再熱器組成，流程為冷再管道―低溫再熱器水平段―低溫再熱器垂直段―高溫再熱器管屏―高溫再熱器出口聯(lián)箱。再熱器分級(jí)較少，且由低溫再熱器管直接接入高溫再熱器管，中間無(wú)聯(lián)箱進(jìn)行蒸汽的混合，無(wú)法消除由煙氣側(cè)偏差造成的汽溫偏差。

(2)再熱器級(jí)間未設(shè)計(jì)再熱器交叉連通管。再熱器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面未采用消除熱偏差的布置方式，不能減緩再熱器沿爐寬熱負(fù)荷不均勻的影響，在低溫受熱面的熱偏差未經(jīng)消除又累計(jì)到高溫再熱器，加劇了壁溫偏差。

上述原因致使高溫再熱器壁溫偏差大，并在高負(fù)荷時(shí)中部壁溫經(jīng)常接近或超過(guò)高限值，雖通過(guò)運(yùn)行調(diào)整超溫的情況能得到一定的緩解，但調(diào)整幅度有限，有時(shí)不得不以降低再熱汽溫，以降低機(jī)組經(jīng)濟(jì)性來(lái)保證鍋爐壁溫不超限運(yùn)行的安全性。

3 防止高溫再熱器中間管屏超溫的技術(shù)措施

該廠300 MW機(jī)組W火焰鍋爐投產(chǎn)多年，鍋爐高再出口段材料為12Cr1MoV，T91，TP304H規(guī)格，其中T91，TP304H為爐內(nèi)管段材料，其最高允許溫度均超過(guò)646℃，12Cr1MoVG為大包內(nèi)出口管段，其推薦使用溫度≤580℃。在運(yùn)行時(shí)因高溫再熱器中部管屏壁溫經(jīng)常接近或超過(guò)12Cr1MoVG材料的高限值，且因長(zhǎng)期超溫12Cr1MoV材料出現(xiàn)了珠光體球化3級(jí)，甚至出現(xiàn)爆管現(xiàn)象。

電廠曾就該問(wèn)題多次進(jìn)行了探討，提出了諸如通過(guò)增設(shè)切向布置燃盡風(fēng)以消除煙溫偏差、在易超溫管屏上刷涂隔熱材料等技術(shù)措施，因這些措施施工難度大、投資大而未實(shí)施。為減小受熱面蒸汽流量偏差，使同屏各管的壁溫比較接近，該廠后采取了優(yōu)化節(jié)流圈設(shè)計(jì)的措施，在再熱器進(jìn)口集箱的管圈入口處設(shè)置了 Φ50，Φ27，Φ25.5，Φ25，Φ26，Φ27.5 mm共6種規(guī)格的節(jié)流圈，但節(jié)流圈的偏差設(shè)置僅能消除同屏間各管的流量偏差，未能消除沿寬度方向上的流量偏差和吸熱偏差。

最后經(jīng)過(guò)多方論證，決定選擇更高等級(jí)的管材、提高高溫再熱器中間管屏材質(zhì)徹底解決超溫問(wèn)題。該廠將3號(hào)爐超溫嚴(yán)重的中部南數(shù)第26～49排高溫再熱器出口12Cr1MoV材料管段更換為T(mén)P304H材料，選擇更高等級(jí)的管材，徹底解決了高溫再熱器中部管屏超溫的問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)受熱面壁溫測(cè)試結(jié)果可知，W火焰鍋爐受熱面壁溫呈中間高、兩側(cè)低的分布規(guī)律。而由沿爐寬方向中間高、兩邊低的煙溫不均勻分布、高溫再熱器結(jié)構(gòu)布置的不合理以及管材選擇的過(guò)于保守是造成高溫再熱器中間管屏易超溫的主要原因。雖通過(guò)運(yùn)行調(diào)整能緩解壁溫偏差，但不能徹底消除偏差，要徹底解決高溫再熱器中間管屏易超溫問(wèn)題最直接、最有效的方法是提高管材規(guī)格。