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        消除大容量電廠鍋爐過熱器及再熱器局部超溫的措施

        2014-07-21 00:40:33范衛(wèi)東
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年22期

        范衛(wèi)東

        摘 要:在大容量電廠的運(yùn)行過程中,鍋爐過熱器和再熱器的局部超溫是最常見的問題,其影響因素有很多。通過改變蒸汽流量的分配來補(bǔ)償燃燒側(cè)吸熱不均的方法,能夠?qū)^熱器和再熱器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),且優(yōu)點(diǎn)是操作方便、可靠性高。文章詳細(xì)分析了鍋爐過熱器和再熱器超溫的原因,提出改進(jìn)措施。

        關(guān)鍵詞:大容量電廠;過熱器;再熱器;超溫

        在以往,解決鍋爐過熱器和再熱器局部溫度過高的措施是改善燃燒系統(tǒng),在管子上涂抹絕熱材料。但是經(jīng)過檢驗(yàn),對燃燒系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)的把握性不大,絕熱材料的涂抹也會在一段時(shí)間后脫落。因此,通過改變蒸汽流量的分配來補(bǔ)償燃燒側(cè)吸熱不均的方法來優(yōu)化過熱器和再熱器,具有良好的效果。

        1 導(dǎo)致過熱器和再熱器局部超溫的原因

        鍋爐在運(yùn)行過程中,過熱器和再熱器產(chǎn)生局部超溫的原因有以下幾個(gè)方面:第一,沿?zé)煹赖膶挾雀髌廖鼰岵痪鶆颍@種不均勻在切向燃燒方式上最大。隨著鍋爐容量的增大,呈現(xiàn)出增大的趨勢。第二,各屏間的蒸汽流量不均勻,對于引進(jìn)的鍋爐結(jié)構(gòu),其進(jìn)口集中箱渦流區(qū)的靜壓降低,從而導(dǎo)致各屏間的蒸汽流量不均勻。第三,同一屏不同管間的溫度偏差,導(dǎo)致各管的受熱長度不同,蒸汽流量、輻射量、對流吸熱不均勻。

        以上幾種因素,一旦集中出現(xiàn)在一個(gè)區(qū)域時(shí),該區(qū)域的溫度偏差就會加大。舉例而言,在日本進(jìn)口的三菱350MW鍋爐屏式再熱器,個(gè)別屏區(qū)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象,其原因有兩點(diǎn):一是煙氣側(cè)吸熱高峰,二是渦流區(qū)相互重疊。

        2 蒸汽側(cè)和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案

        關(guān)于過熱器和再熱器局部超溫的消除措施,主要是對蒸汽側(cè)和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),包括以下三種措施:第一,在鍋爐的寬度上,或者同一片管屏中吸熱較小的管子上,加裝節(jié)流圈來減小蒸汽的流量,從而使吸熱較大的管子蒸汽流量加大。第二,同一片管屏的外圈管,使其下部短路,數(shù)量不限,通過縮短受熱長度來增加蒸汽的流量。第三,對管屏在進(jìn)出口集箱的內(nèi)徑進(jìn)行調(diào)整,對集箱上三通的位置進(jìn)行調(diào)整,從而減小渦流區(qū)降低蒸汽壓力的影響,并且保證其盡量不與最大的吸熱區(qū)重疊。

        以上三種措施,前兩種主要適用于已經(jīng)投入運(yùn)行的鍋爐,第三種則是用在鍋爐的設(shè)計(jì)上。其中,對于切向燃燒鍋爐而言,通過節(jié)流圈改變蒸汽流量的分配,從而平衡煙氣側(cè)的吸熱不均效果最佳。這主要得益于兩點(diǎn)優(yōu)勢:一是切向燃燒的吸熱尖峰位置在鍋爐的寬度上是固定的,二是可以在鍋爐外側(cè)進(jìn)行節(jié)流圈的焊接,工程量小。值得注意的是,節(jié)流圈的管屏和吸熱尖峰之間要保持一定的距離,以保證在運(yùn)行過程中,吸熱尖峰即使存在一定距離的移動,也不會和節(jié)流管屏碰到。

        另外,該方法對節(jié)流圈增加的壓力很小。舉例而言,600MW的鍋爐在進(jìn)行再熱器的改造時(shí),節(jié)流圈的蒸汽壓力只增加了0.01MPa,但改進(jìn)效果顯著:減少了事故噴水量,提高了蒸汽溫度,同時(shí)也提高了經(jīng)濟(jì)收益。

        3 新型計(jì)算方法的特點(diǎn)

        節(jié)流圈或外圈短路方案的實(shí)行,前提是需要有準(zhǔn)確的計(jì)算方法作為基礎(chǔ)依據(jù)。大容量電廠的鍋爐,其過熱器和再熱器的受熱條件很復(fù)雜,有對流換熱,也有屏前、屏間、屏后煙室的輻射換熱。這些熱量在管子的分配上,具有很大的不均勻性。國外一些公司在過熱器、再熱器的設(shè)計(jì)上,應(yīng)用在管屏的管子使用了不同的材料,采用不同的管徑進(jìn)行串接,甚至改變了管子的內(nèi)外位置,但結(jié)果顯示各個(gè)管子之間的溫差仍然很大。

        經(jīng)過研究和實(shí)踐,開發(fā)出了一套方法,能夠?qū)^熱器、再熱器同屏各個(gè)管子之間的溫差和爐內(nèi)壁溫進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。該方法綜合考慮了所有的不均勻性,包括屏前、屏間、屏后、屏下的煙氣輻射熱量,蒸汽的流量,管子的受熱長度,對流換熱等。

        舉例而言,屏式過熱器對煙氣輻射量的吸收占據(jù)吸熱總量的20%-40%,這些熱量在管子的分配中是不均勻的,首排管子的吸熱量最大,后排管子的吸熱量則越來越小。屏間和屏后在輻射熱量和對流熱量上,也有各自的不均勻性特點(diǎn)。根據(jù)這些特點(diǎn)的規(guī)律,可以進(jìn)行輻射、對流傳熱原理的計(jì)算。

        過熱器、再熱器的管子從出口到入口,由許多管段組成。這些管段位于管子的首排、末排、中間,或者和屏的平面緊貼,懸空在屏間,又或者位于兩邊節(jié)距不等的具有不同傳熱特點(diǎn)的位置。所以,要對每個(gè)管段分別進(jìn)行計(jì)算,從而分配輻射和對流熱量。

        4 鍋爐改造和優(yōu)化案例

        4.1 鍋爐再熱器的設(shè)計(jì)改造

        上海鍋爐廠600MW鍋爐在設(shè)計(jì)上對再熱器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,取得成功,消除了超溫隱患。這個(gè)鍋爐的再熱器分為高溫和屏式,主要運(yùn)用計(jì)算方法來調(diào)整進(jìn)出口集箱的內(nèi)徑,調(diào)整三通在集箱上的位置。然后,采用再熱器外圈短路的方法,來減小屏間和同屏管間的熱偏差。后來的使用實(shí)踐證明,該方法具有有效性。除此之外,對第二批鍋爐進(jìn)行設(shè)計(jì)上的改進(jìn),目標(biāo)是在消除超溫隱患的同時(shí),減小蒸汽的側(cè)阻力。從而使再熱器的阻力小于0.2MPa,達(dá)到相關(guān)部門的要求。

        4.2 鍋爐再熱器超溫故障的解決

        北侖電廠2008t/h鍋爐進(jìn)口于美國,屬于亞臨界壓力切向燃燒控制循環(huán)鍋爐。從運(yùn)行開始,再熱器的個(gè)別屏間經(jīng)常出現(xiàn)超過580℃的報(bào)警值。經(jīng)過簡單的改進(jìn)和維修,但結(jié)果這些管子仍然出現(xiàn)報(bào)警值,而且本來沒有超溫的管子氣溫反而上升了。后來經(jīng)過仔細(xì)的分析和研究,提出改造方案,即在吸熱性小的管子上加裝不同孔徑的節(jié)流圈,從而增大蒸汽流量,降低溫度。改裝后的鍋爐在運(yùn)行過程中經(jīng)得住考驗(yàn),相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明,溫度下降值為平均31℃,最高溫度屏的出口氣溫下降在50℃。節(jié)流圈的降溫效果為平均16℃,實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的改進(jìn)目標(biāo)。

        5 結(jié)束語

        從蒸汽側(cè)和結(jié)構(gòu)上入手,解決過熱器和再熱器的超溫問題,具有實(shí)在的效用。但關(guān)鍵問題在于,要有一套能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)算的方法,該計(jì)算方法能夠滿足鍋爐改造和優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求。如此,才能確保電廠鍋爐的正常運(yùn)行。

        參考文獻(xiàn)

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        [2]王孟浩,王衡,陳朝柱,等.高參數(shù)大容量電站鍋爐過熱器再熱器的超溫問題和爐內(nèi)壁溫在線監(jiān)測[J].鍋爐技術(shù),2009(01).

        [3]王柏吉.淺析電廠鍋爐再熱器、過熱器運(yùn)行事故處理[J].電源技術(shù)應(yīng)用,2013(12).

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