蔡喜軍

（廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東揭陽515223）

0 引言

某發(fā)電公司3號1 000 MW機(jī)組鍋爐型號為DG 3000/26.25-Ⅱ1型，為東方鍋爐廠制造的超超臨界參數(shù)變壓直流爐。過熱器布置在爐膛中的作用就是將飽和蒸汽加熱成具有一定過熱度的合格蒸汽，提高蒸汽的焓值，進(jìn)而增加蒸汽的做功能力，提高電廠的循環(huán)熱效率。

過熱器按照傳熱方式可以分為對流式、輻射式和半輻射式三種。在鍋爐運(yùn)行時(shí)過熱器各部件內(nèi)部工質(zhì)的溫度都特別高，因?yàn)槠淅鋮s管子的能力較差，因此，在鍋爐的運(yùn)行和設(shè)計(jì)中就要特別考慮如何使管子金屬能長期安全工作的問題。過熱器系統(tǒng)是鍋爐最重要的承壓部件之一，其設(shè)計(jì)成功與否關(guān)系到整個(gè)鍋爐性能的優(yōu)劣，并影響鍋爐的可靠運(yùn)行。本文選取輻射型、對流型過熱器，采用煤水比和兩級噴水來調(diào)節(jié)汽溫。

1 機(jī)組運(yùn)行中過熱器可能出現(xiàn)的問題及其研究現(xiàn)狀

針對過熱器超溫爆管事故，很多專家、學(xué)者做了大量的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究工作，總結(jié)出了一些引起爆管的原因并提出了改進(jìn)的意見。原因主要有以下幾個(gè)方面：一是原始設(shè)計(jì)的問題；二是制造出來的過熱器不符合要求；三是調(diào)控裝置安裝不合理或者無法正常運(yùn)行；四是在運(yùn)行的過程中，由于煤種多變，過熱器受熱面容易被玷污以及腐蝕與磨損等問題等。但應(yīng)該指出的是，過熱器系統(tǒng)在運(yùn)行中存在的問題極其復(fù)雜，它是由多種因素綜合影響的結(jié)果，只有確保每一個(gè)環(huán)節(jié)都沒有錯誤，并采取相應(yīng)的措施，才能有效避免過熱器系統(tǒng)的爆管等事故。

過熱器因其受熱面的運(yùn)行條件相當(dāng)復(fù)雜，且在鍋爐運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用，所以對過熱器各方面的研究已相當(dāng)深入，但還是有一些問題需要我們?nèi)ミM(jìn)一步探索，例如努力解決熱偏差問題，并提出過熱器超溫爆管事故的改進(jìn)措施。

2 過熱器傳熱性能的計(jì)算

本次過熱器采用額定蒸發(fā)量為3 033 kg/s的超超臨界自然循環(huán)鍋爐。燃用的煤種選擇的是銅川煙煤，收到基低位發(fā)熱量為18 910 kJ/kg。本次計(jì)算所選擇的過熱器系統(tǒng)由布置在爐膛頂部的頂棚過熱器、布置在爐膛四周的各包覆墻管、低溫過熱器、屏式過熱器以及布置在爐膛出口處的高溫過熱器組成。計(jì)算前，經(jīng)過閱讀資料文獻(xiàn)，本文選定了要計(jì)算的前期鍋爐型號以及過熱器系統(tǒng)的類型，同時(shí)也已經(jīng)確定了一些計(jì)算所需的原始數(shù)據(jù)及輔助計(jì)算得到的一些結(jié)果。已經(jīng)確定的數(shù)據(jù)如下：過熱蒸汽出口壓力為26.15 MPa，過熱蒸汽出口溫度為605 ℃，鍋爐給水溫度為301 ℃，給水壓力31.1 MPa，排煙溫度為128 ℃，因?yàn)橹饕菫榱擞?jì)算研究過熱器，所以過熱器之前的鍋爐的一些計(jì)算都已確定了相應(yīng)的結(jié)果。其中，對于過量空氣系數(shù)和漏風(fēng)系數(shù)的選取各個(gè)位置的值是不一樣的。另外，在輔助計(jì)算的過程中已經(jīng)完成了鍋爐熱平衡的計(jì)算，并且同時(shí)也確定了爐膛內(nèi)部各受熱面的面積，燃料的消耗量以及爐膛內(nèi)部涉及計(jì)算需要的一些數(shù)據(jù)也都基本確定。本文計(jì)算主要在Excel表格中進(jìn)行，部分圖例如圖1所示。

圖1 部分圖例

在各種過熱器的熱力計(jì)算中，理論計(jì)算與實(shí)際情況一般都會有些許的差異，而這些差異通常是由傳熱系數(shù)、熱有效系數(shù)等引起的?？傊?，經(jīng)過以上計(jì)算，本文得出以下結(jié)論：近爐膛煙溫越高，內(nèi)部的蒸汽溫度越高。令煤種不變，改變鍋爐負(fù)荷，對于輻射式過熱器來說，鍋爐負(fù)荷增加時(shí)，鍋爐燃料耗量基本也會隨著負(fù)荷的增加而同比增加，但爐內(nèi)火焰溫度卻升高不多，這就會導(dǎo)致發(fā)生在爐膛內(nèi)部的輻射換熱量并不會隨之而增加，最終將會導(dǎo)致輻射式過熱器的焓增減少，進(jìn)而引起其出口汽溫降低；鍋爐負(fù)荷增加時(shí)，對流過熱器中蒸汽的焓增會增加，使得出口汽溫也增加。另外，我們需要知道的是，當(dāng)負(fù)荷不變，煤種發(fā)生變化時(shí)，同樣也會引起過熱器汽溫的變化，但變化范圍不是很大。

3 防止過熱器管壁超溫的技術(shù)措施

鍋爐管壁超溫會影響鍋爐設(shè)備的使用壽命，超溫嚴(yán)重時(shí)會造成爐管泄漏、爆管，影響鍋爐設(shè)備的安全運(yùn)行，為此，根據(jù)本文研究，特提出以下技術(shù)措施，防止鍋爐過熱器管壁超溫爆管。

（1）加強(qiáng)鍋爐減溫水及煙氣調(diào)節(jié)擋板等調(diào)溫裝置的監(jiān)視及維護(hù)，保證調(diào)溫裝置能可靠使用。加強(qiáng)鍋爐汽水品質(zhì)的監(jiān)視，防止因蒸汽品質(zhì)不良造成管內(nèi)嚴(yán)重結(jié)垢導(dǎo)致爆管。

（2）針對不同入爐煤質(zhì)的差異，加強(qiáng)制粉運(yùn)行及燃燒調(diào)整，組織合理的爐內(nèi)燃燒工況，防止?fàn)t內(nèi)溫度場出現(xiàn)偏斜或爐內(nèi)局部熱負(fù)荷偏高，導(dǎo)致汽溫偏差或管壁局部超溫。

（3）保證鍋爐吹灰系統(tǒng)正常投運(yùn)，及時(shí)合理吹灰，防止鍋爐結(jié)焦，防止煙溫過高使過熱器、再熱器壁溫升高。

（4）保持合理的磨煤機(jī)組合，控制煤粉細(xì)度較小，合理調(diào)整燃燒器的旋流強(qiáng)度，盡量降低火焰中心；運(yùn)行人員應(yīng)注意監(jiān)視不同磨煤機(jī)啟停對鍋爐燃燒的影響，包括對汽溫偏差、煙溫偏差及兩側(cè)壁溫偏差的影響。

（5）機(jī)組升負(fù)荷過程中，對新投入的制粉系統(tǒng)應(yīng)采用階段性增加給煤量的調(diào)節(jié)手段適當(dāng)進(jìn)行控制，防止給煤量突增對爐膛熱負(fù)荷的過大干擾。

（6）低負(fù)荷時(shí)，適當(dāng)降低中間點(diǎn)過熱度，控制在5 ℃左右，確保過熱器一級減溫水有一定的裕量，避免加負(fù)荷過程中的超溫；適當(dāng)關(guān)小燃盡風(fēng)門，增加燃燒器區(qū)域的氧量，促進(jìn)燃燒。

（7）加負(fù)荷時(shí)，及時(shí)增大送風(fēng)量，保證爐膛氧量。

4 結(jié)語

本文過熱器計(jì)算以過熱器為主，通過分別計(jì)算不同類型的過熱器來對比分析各過熱器的傳熱特性。本文計(jì)算主要在Excel表格中進(jìn)行，以便更加深入地研究過熱器的熱力性能，進(jìn)而提出可能改善過熱器超溫爆管問題的改進(jìn)措施。