600MW超临界电站锅炉减温器简介.pdf

第 4期 2 0 1 2年 7月 锅炉制造 BOI LER MANUF ACTURI NG No ． 4 J u 1 ． 2 01 2 文章编号 C N 2 31 2 4 9 2 0 1 2 0 4 0 0 2 8 0 2 6 0 0 MW 超临界 电站锅炉减温器简 介 曹建文 ， 胡双南 哈 尔滨锅 炉厂有 限责任公 司， 黑龙 江 哈 尔滨 1 5 0 0 4 6 摘要 本文主要介绍 6 0 0 M W 等级超锅炉采用的常规过热器和再热器减温器， 分别从其作用、 布置、 设计原 理 、 运行 中经常 出现 的问题进行阐述。 关键词 电站锅炉； 过热器减温器 ； 再热器减温器 中图分类号 T K 2 2 3 文献标识码 B Br i e f I n t r o d u c t i o n o f De s u p e r h e a t e r f o r 6 0 0M W Po we r Pl a n t C a o J i a n we n， Hu S h u a n g n a n H a r b i n B o i l e r C o ． ， L t d ， H a r b i n 1 5 0 0 4 6 ， C h i n a Ab s t r ac t Th i s p a p e r i nt r o d uc e s t h e s u pe r he a t e r d e s u p e r h e a t e r a n d r e h e a t e r d e s u pe r he a t e r f o r t h e 6 0 0MW p o we r p l a n t i n a n u t s h e l 1 ．An d n a r r a t e i t f r o m t h e f un c t i o n， t h e p r i n c i p l e o f t h e d e s i g n， a n d t h e u s u a l p r o b l e ms i n t h e o p e r a t i o n ． Ke y wor d s p o we r p l a n t ； s u pe r h e a t e r d e s u p e r h e a t e r ； r e h e a t e r d e s u p e r he a t e r 0 引 言 维持稳定的蒸汽温度是保证电站机组安全和 经济运行的必须条件 ， 蒸汽温度过高会造成金属 管壁超温 ， 许用应力减小， 影响机组的安全运行 ； 蒸汽温度过低会造成机组循环热效率的下降， 影 响机组的经济运 行。 ⋯根据计算 ， 过热器在超 温 1 0℃ ～ 2 0 cC下长期运行， 其寿命会缩短一半以 上 ； 而蒸汽温度 每降低 1 0℃， 会使循环热效率相 应降低 0 ． 5 ％。大容量电站锅炉的蒸汽温度一般 要求为 定压运行时负荷在额定负荷范围的 7 0 ％ ～ 1 0 0 ％内， 变 压运行 时负荷在额 定负荷范 围的 6 0 ％ ～1 0 0 ％ 内； 对于过热蒸汽 ， 与额定值的温度 偏差不大于 5℃ ， 对于再 热蒸汽 ， 与额定值的温 度偏差不大于 5℃， 不小于 一1 O℃。因此 ， 要求 锅炉设置适 当的调温手段 ， 以修正运行 因素对汽 温波动的影 响。蒸汽温度的调节可 以分为 蒸汽 侧调节和烟气侧调节 。蒸汽侧调温指通过改变蒸 汽的焓来调节温度 ， 可以通过减温器等实现 ； 烟气 侧调温指通过改变锅炉内辐射和对流受热面的吸 热量的分配 比例来调节温度 ， 可以通过调节烟气 挡板 ， 摆动燃烧器 ， 烟气再循环等手段实现。 本文主要介绍 的是 目前 6 0 0 MW 超临界锅炉 大量采用的减温器一笛形管式喷水减温器。 1 慕 本 原 理 目前 6 0 0 MW 超临界锅炉大量采用 的减温器 大多为笛形管喷水减温器也就是多孔喷管式减温 器 ， 是一种单 向的蒸汽温度调节装置 只能使蒸 汽温度降低 ， 不能使蒸汽温度升高 ， 烟气侧调温可 以使蒸汽温度升高 ， 其基本原理是利用给水和减 温器之得奖压差 ， 喷射减温水 ， 其经喷雾管雾化后， 直接喷人高温蒸汽中， 从蒸汽 中吸收热量 ， 升温汽 化后 ， 与蒸汽混合 ， 以达到降低蒸汽温度 的目的。 2 结构、 布置及设计简介 以某 6 0 0 MW 超临界工程 为例 ， 过热器减温 器一般按两级 四点 每级 减温 器能左右 分别调 收稿 日期 2 0 1 2 0 32 5 作者简介 曹建文 1 9 8 5一 ， 女， 汉族 ， 江苏省溧水县人， 助理工程师 ， 2 0 0 7年毕业于华 中科技大学， 从事 电站锅炉设计工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4期 曹建文， 等 6 0 0 M W超临界电站锅炉减温器简介 2 9 节 布置 一级减 温器是安装在 立式低温过热器 出口集箱至屏 式过热器人 口汇集 集箱 的连接管 上 ， 可以有效 的保护屏式过热器不会超温过热 ； 二 级减温器是安装在屏式过热器 出口汇集集箱至末 级过热器人 口汇集集箱 的连接管上， 可 以有效 的 保护末级过热器不会超温过热。两者均可以快速 调节进人汽轮机的蒸汽温度 。两者之间的区别主 要是制造减温器选用 的材料不 同， 这是 由于减温 器所在位置和蒸汽的工况不同造成 的， 两者结构 基本是一致 。 减温水 的喷射方 向和蒸汽 的流动方向一致 ， 顺气喷水 ； 减温水由主给水管道 中引出 ， 从而保证 了减温水的品质 ； 通过减 温水管路上的调节 阀可 以调节喷水量， 达到调节蒸汽温度的 目的。喷雾 管的外径为 7 6 m m， 上面开了若干个 ． 1 mm的 s b q C ， 呈多排布置 ， 在保证减温水管路有足够小的 流动阻力下 ， 喷水速度约 3～ 5 m ／ s 。为保证 系统 能喷入合适的喷水量 ， 每级减温器 的调节阀的压 差应满足以下工况 1 最大喷水流量时压差应在 2 ． 4 5 MP a左右。 2 在任何工况下 ， 压差应始终大于 0 MP a 。 再热器减温器一般是作 为事故喷水减温器 ， 在运行中出现问题时 ， 紧急 喷水 再热器温度 主 要通过烟气挡板调节 ， 与过热器减温器 的区别 在于用莫诺克喷头代替过热器减温器喷雾管上的 小孔 ， 是一种特殊的笛形管式喷水减温器。 不管选用何种喷嘴 ， 喷嘴应嵌入喷雾管 中， 一 般约为喷水管外径的 1 ／ 2 ， 以减少对蒸汽流动的影 响。减温器安装在再热器冷段管道上 ， 分 两点布 置 ； 减温水 由锅炉给水泵中间级中引出。再热器减 温器也起到了保护再热器和汽轮机中压缸的作用。 由于减温水从给水管中引出， 温度 比较低 ， 减 温水从孔区或喷头 中喷出后 ， 与高温高压的蒸汽 混合 ， 需要一定 的时 间和距离 如果减温水在减 温器中没有完全蒸发 ， 湿的主蒸 汽将会引起 减温 器下游连接管道及集箱的腐蚀和磨蚀 ， 因此需要 保证减温器出 口的蒸汽温度高于减温器出口运行 压力下蒸汽的饱和温度 ， 才能完成加热、 汽化和 均匀温度的过程 ， 减温水难免会溅在减温器的内 壁上 ， 减温器套管的作用是防止喷出的减温水直 接与壳体接触 ， 温度频繁剧烈地变化而产生交变 的热应力 ， 产生裂纹而损坏减 温器。套管也会因 为热应力产生裂纹 ， 但 由于套管 内外的压力相同 ， 本身不受压 ， 不影响锅炉的正常运行 ， 只要定期检 查 ， 发现裂纹后更换套管 即可。一般减温器 的上 下游需要设置热电偶来检测温度， 热电偶距减温 器喷水管的推荐距离为管道内径的 1 0倍或更大。 此外 ， 这种减温器除 了由上述主要零件组成 外 ， 还包括支撑螺栓 、 定位螺栓 、 检查孔等辅助零 件。需要指出的是 ， 喷雾 管和喷雾管管接头间的 结构不采用焊接的形式 ， 以避免应力集 中和降低 疲劳强度 。这种喷水减温器的结构简单 ， 造价低 ， 制造和安装都 比较方便 ， 同时调节延迟小 ， 汽温调 节灵 敏， 易于实现 自动化调节 ， 减温 幅度大， 且蒸 汽经过减温器压力损失小。 3 减温器损坏 的原因 减温器的损坏主要是减温器套管损坏， 主要 由以下几个原因引起 1 振动 。因为蒸汽 的流动 ， 减温器 的喷水管 和套筒将发生振动 ， 当蒸汽流动稳定时 ， 卡 门涡流 将在喷水管 的下游发生。卡门涡流周期性 的散发 将产生波动的负荷 ， 将影 响喷水管和套筒结构的 整体性 设计时保证喷水管和套筒 的固有频率值 应比卡门涡流散发频率大 1 2 0 ％， 就可 以避免这 些部件的共振 。 2 焊接质量是一个主要原因。 3 热应力大。一般体现在锅炉 的启动过程 中， 由于锅炉运行人员过早的投入减温器， 此时蒸 汽温度低 、 流量小 、 混合雾化不良都将形成较大的 水滴 ， 直接喷射到套管上 ， 产生过大的热应力 ， 损 坏套管 。 4 套管的支撑螺栓卡死 ， 阻止 了套管的热膨 胀 ， 产生变形 。 4 结束语 减温器 的使用 对于大容量锅 炉是必不 可少 的 ， 制造厂在保证设计质量的前提下 ， 还需严格按 照工艺进行焊接， 保证焊接质量。对于使用者 ， 应 定期对减温器进行逐项检查 ， 包括检查管接头管 座的焊缝是否有裂纹 ， 检查喷头、 套筒、 简体 内壁 是否有裂纹等 ， 以保证减温器的安全有效使用 。 参考文献 [ 1 ] 周振起 ， 李保峰 ， 张炳文．喷水减温对机组热经济 性的影响． 锅炉技术， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 韩志刚， 刘 彦丰 ， 王妍玲．减温器套管损坏的原因 及其危害． 齐齐哈尔大学学报， 2 0 0 7年第 0 3期． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m