關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；水動(dòng)力循環(huán)；循環(huán)倍率

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）17-0250-02

廣東粵電云河發(fā)電有限公司5號(hào)、6號(hào)機(jī)組為上海鍋爐廠首兩臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的2×300MW循環(huán)流化床機(jī)組，分別于2010年6月、8月份建成投產(chǎn)。5、6號(hào)機(jī)組分別于2011年8月11日、8月5日發(fā)生鍋爐頂棚水冷壁泄漏事件，兩機(jī)組泄漏位置均發(fā)生在頂棚水冷壁出口靠近爐前右側(cè)的位置的向火側(cè)，距頂棚出口集箱距離約500mm，且原爆口都是爐右數(shù)第24根。頂棚水冷壁規(guī)格為？準(zhǔn)60×7.5，材質(zhì)為SA-210C。兩臺(tái)爐爆管后，均造成多處吹損，機(jī)組被迫停運(yùn)。

鍋爐水冷壁作為爐膛承壓部件，并且肩負(fù)吸收爐內(nèi)輻射熱量，加熱管內(nèi)流動(dòng)水份使其產(chǎn)生飽和水的任務(wù)。此次5、6號(hào)機(jī)組泄漏的頂棚水冷壁管，距離出口集箱約500mm，處于爐膛水循環(huán)最后一道流程位置，其安全運(yùn)行顯得至關(guān)重要。

依據(jù)電力安全生產(chǎn)要求，廣東粵電云河發(fā)電有限公司高度重視此次設(shè)備事故，迅速邀請(qǐng)了上海鍋爐廠、廣東電科院及廠內(nèi)相關(guān)技術(shù)人員召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)議，分析造成設(shè)備事故的原因、及探索設(shè)備的改進(jìn)措施，務(wù)求解決鍋爐頂棚水冷壁存在的重大缺陷。

1 技術(shù)原理

采用水動(dòng)力計(jì)算出鍋爐后墻及爐頂組成的水循環(huán)回路中，由于后墻存在分離器出口的開(kāi)口區(qū)域，該部分組成的水循環(huán)回路是最弱的，循環(huán)倍率為2.6左右，未開(kāi)孔區(qū)包復(fù)耐磨材料部分為3.11，未開(kāi)孔區(qū)光管部分為3.25，前墻為3.3，左右側(cè)墻為3.67，水冷屏為3.48。

我們還對(duì)環(huán)型集箱的流動(dòng)偏差進(jìn)行了分析：

環(huán)行集箱為？準(zhǔn)237×50的集箱，管子為？準(zhǔn)60×7.5，引出管為？準(zhǔn)168×18的管子，根據(jù)環(huán)行集箱的流動(dòng)偏差計(jì)算，該結(jié)構(gòu)的流量偏差<2%，因此我們認(rèn)為由于流量偏差引起水動(dòng)力管24管熱疲勞損害的可能性也非常小。在現(xiàn)場(chǎng)我們還對(duì)左側(cè)第24號(hào)管進(jìn)行了割管分析，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，這也證明我們的計(jì)算分析具有一定的準(zhǔn)確性。

2 性能指標(biāo)

寫(xiě)明計(jì)劃任務(wù)書(shū)或合同書(shū)要求的主要性能指標(biāo)和實(shí)際達(dá)到的性能指標(biāo)：

（1）鍋爐爐膛出口環(huán)形集箱共六根水冷壁管改造后，管內(nèi)水動(dòng)力循環(huán)倍率應(yīng)與旁邊未開(kāi)孔區(qū)包復(fù)耐磨材料水冷壁管循環(huán)倍率相當(dāng)，即K=3.11。而改造后六根水冷壁管實(shí)際的循環(huán)倍率為K=3.09。按照循環(huán)流化床鍋爐的最大熱負(fù)荷和循環(huán)倍率3.09來(lái)分析，改造后六根水冷壁管水循環(huán)和水冷壁的壁溫都是安全的。

（2）鍋爐爐膛出口環(huán)形集箱六根水冷壁管改造后，其管內(nèi)進(jìn)出口壓差均應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)，保證六根水冷壁管與后墻其余水冷壁管的流量偏差在最大熱負(fù)荷下仍<2%。

（3）改造后的六根水冷壁管，由于采用讓管方式不再經(jīng)過(guò)后墻環(huán)形集箱，因此可徹底消除工質(zhì)流場(chǎng)受到集箱“角部渦旋”的影響，消除該管段的壓差波動(dòng)，保證頂棚管內(nèi)不發(fā)生間斷性的汽水分離界面的情況。

（4）改造后六根水冷壁管使用壽命應(yīng)與原鍋爐設(shè)計(jì)的水冷壁使用壽命相當(dāng)，在使用壽命內(nèi)不發(fā)生因管內(nèi)水動(dòng)力不足、水循環(huán)分配不均而造成爆管的問(wèn)題。

（5）改造后循環(huán)流化床鍋爐各運(yùn)行參數(shù)不發(fā)生大的變化，鍋爐實(shí)際效率為94%，實(shí)際發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率約315g/kWh。

3 與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)技術(shù)比較

云河發(fā)電有限公司在國(guó)內(nèi)首次系統(tǒng)地將水動(dòng)力流動(dòng)偏差計(jì)算和流場(chǎng)渦流模擬的手段，應(yīng)用于上鍋300MWCFB鍋爐爐膛出口環(huán)形集箱的水動(dòng)力研究，在不同的負(fù)荷和循環(huán)量條件下，計(jì)算得出300MWCFB鍋爐爐膛出口環(huán)形集箱流場(chǎng)角部渦流特性，并根據(jù)此特性設(shè)計(jì)出鍋爐爐膛出口環(huán)形集箱水冷壁改造方案。經(jīng)應(yīng)用于#5、6爐環(huán)形集箱水冷壁管改造后，成功解決了國(guó)產(chǎn)流化床機(jī)組水冷壁管水循環(huán)分配不均的問(wèn)題，消除了爐頂水冷壁管因流量不均老化失效爆漏的重大隱患，使該重大設(shè)計(jì)缺陷得到解決。實(shí)現(xiàn)了鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4 成果的創(chuàng)造性、先進(jìn)性

（1）結(jié)合水動(dòng)力流動(dòng)偏差計(jì)算和流場(chǎng)渦流模擬的手段，分析得出在不同的負(fù)荷和循環(huán)量條件下CFB鍋爐爐膛出口環(huán)形集箱流場(chǎng)角部渦流特性。該方法能準(zhǔn)確判斷并計(jì)算出單根管內(nèi)壓差波動(dòng)情況，對(duì)問(wèn)題分析提供重要數(shù)據(jù)，并為設(shè)備改造提供參考。

（2）為消除水冷壁管內(nèi)水動(dòng)力不足、水循環(huán)分配不均問(wèn)題，根據(jù)水動(dòng)力流動(dòng)偏差計(jì)算和流場(chǎng)渦流模擬結(jié)果，可推導(dǎo)出單根水冷壁管安全運(yùn)行所需的進(jìn)出口壓差，循環(huán)流速、管內(nèi)流動(dòng)阻力等，從而可判斷改造讓管后，六根水冷壁管是否安全運(yùn)行。

（3）采用讓管方式，使六根水冷壁管不再經(jīng)過(guò)后墻環(huán)形集箱，可徹底消除工質(zhì)流場(chǎng)受到集箱“角部渦旋”的影響，消除該管段的壓差波動(dòng)，保證頂棚管內(nèi)不發(fā)生間斷性的汽水分離界面的情況。

（4）改造后確保六根水冷壁管使用壽命達(dá)到使用要求，同時(shí)不改變鍋爐運(yùn)行各參數(shù)，保證了鍋爐效率在92%以上，發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率約330g/kWh。

5 作用意義

5.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

云河發(fā)電有限公司經(jīng)過(guò)對(duì)5、6號(hào)鍋爐泄露水冷壁管進(jìn)行金相分析，采用水動(dòng)力流動(dòng)偏差計(jì)算和流場(chǎng)渦流模擬手段，迅速準(zhǔn)確地分析出5、6號(hào)鍋爐頂棚水冷壁管失效泄漏的原因，并采用讓管方式對(duì)鍋爐出口環(huán)形集箱水冷壁改造，大大提高了改造管的使用壽命。未改造前5、6號(hào)爐該位置的24號(hào)管子，分別運(yùn)行了7738h和5848h后失效，造成5號(hào)機(jī)組停運(yùn)226h，損失額定發(fā)電量約6780萬(wàn)kW/h；造成6號(hào)機(jī)組停機(jī)共224.5h，損失額定發(fā)電量約6735萬(wàn)kW/h。若按改造前管子使用壽命做對(duì)比估算，改造后每年可節(jié)約損失約100萬(wàn)元。

5.2 社會(huì)效益

火力電廠發(fā)電機(jī)組通過(guò)輸電網(wǎng)向各地輸送電能，為工、農(nóng)業(yè)用電、居民用電提供經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、充足的能源，電能與社會(huì)生產(chǎn)、工作、生活息息相關(guān)。如果電廠鍋爐發(fā)生設(shè)備事故導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)，將威脅電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，進(jìn)而限制部分用戶(hù)用電，影響到日常工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民正常生活。云河發(fā)電有限公司5、6號(hào)鍋爐出口環(huán)形集箱水冷壁改造后，有效地避免了鍋爐頂棚水冷壁泄漏事故再次發(fā)生，確保了機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，云河發(fā)電有限公司對(duì)國(guó)內(nèi)自主技術(shù)300MW循環(huán)流化床鍋爐水動(dòng)力的研究，及流動(dòng)偏差計(jì)算和流場(chǎng)渦流模擬方法的綜合應(yīng)用，為同行提供有效的分析方法。對(duì)環(huán)形集箱水冷壁的改造，則為同行提供了成功的改造經(jīng)驗(yàn)。另外，對(duì)國(guó)內(nèi)自主技術(shù)300MW循環(huán)流化床鍋爐水循環(huán)設(shè)計(jì)重大缺陷的研究，也為鍋爐設(shè)計(jì)單位提供了改進(jìn)思路。

6 推廣應(yīng)用的范圍、條件和前景以及存的問(wèn)題和改進(jìn)意見(jiàn)

6.1 應(yīng)用前景

鍋爐水動(dòng)力流動(dòng)偏差計(jì)算和流場(chǎng)渦流模擬，可應(yīng)用在各種型號(hào)鍋爐水循環(huán)計(jì)算中，應(yīng)用前景十分廣闊。鍋爐爐膛出口環(huán)形集箱水冷壁改造方法，則可應(yīng)用于同類(lèi)型循環(huán)流化床機(jī)組。我廠通過(guò)對(duì)#5、#6鍋爐爐膛出口環(huán)形集箱水冷壁管改造，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。

6.2 推廣應(yīng)用

云河發(fā)電有限公司#5、#6爐爐膛出口環(huán)形集箱水冷壁改造，可有效防止頂棚24號(hào)水冷壁管因水動(dòng)力不足，流量分配不均引起的失效泄漏問(wèn)題，大大提高了機(jī)組可靠性。目前已將該分析方法及改造先例推廣至廣東荷樹(shù)園電廠及山西昱光發(fā)電有限責(zé)任公司，使其解決了類(lèi)似問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]云河發(fā)電廠300MW循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備檢修規(guī)程.2015，9.

[2]1036t/h循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)品說(shuō)明書(shū).2010：18～19.

收稿日期：2018-5-15

作者簡(jiǎn)介：陳兆镠，2006年畢業(yè)于上海電力學(xué)院熱能與動(dòng)力工程系，從事鍋爐檢修工作。