300MW循环流化床锅炉屏过管壁超温分析.pdf

煤矿 现代化 2 0 1 3 年第6 期 总第1 1 7 期 3 0 0 MW 循环流化床锅炉屏过管壁超温分析 邵文蓬 。 王克宏 。 江苏徐矿 综合 利用发 电有 限公 司， 江苏 徐 州 2 2 1 1 3 7 摘要 江苏徐矿发 电公 司 2台 3 0 0 MW 循环流化床锅炉在投产初期， 屏式过热器局部 管壁超温较严 重， 经过分析后提 出了对屏过 管屏超温的解决方案 ， 方案实施后减 少了管材超 温现 象， 提 高了管材的 使用寿命 ， 加强了火电机组运行的安全稳定性。 关键词循环流化床锅炉； 屏再 管屏 ； 屏过管屏 ； 超温； 分析 中图分类号 T M6 2 1 ． 2 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 9 0 7 9 7 2 0 1 3 0 6 0 0 8 1 0 2 由于循环流化床锅炉的特性 ，屏式过热器布置 在炉膛 内， 主要 的换热形式是热辐射及热对流 ， 其 中 热辐射为主导 。高负荷时炉膛 内的温度变化不是太 大 ， 即对屏式过热器 的热辐射变化是不大 的， 但在低 负荷 时， 由于管内的冷却介质减少 ， 屏式过热器 内金 属冷却不足 ， 管壁容易超温 。 江 苏 徐 矿 综 合 利 用 发 电有 限 公 司 一 期 2 3 0 0 MW 机 组 配套 的是 东方 锅 炉 集 团 生 产 的 D G 一 1 0 6 5 ／ 1 7 ． 5 5 4 1 ／ 5 4 1 一 I I 1 9型锅炉 ，是该 厂 自主研 发制造 的亚临界参数 国产循环流化床单汽包炉 ， 自 然循环 ， 单炉膛 ， 一次中间再热 ， 汽冷式旋风分离器 ， 平衡通风 ， 露天布置 ， 燃煤 ， 固态排渣 。 炉膛内布置有 十二 片屏式过热器管屏 、六片屏式再热器管屏 和二 片水冷蒸发屏 。锅炉共设有八 台给煤装置和 四个石 灰石 给料 口， 给煤装置和石灰石 口全部置于炉前 ， 在 前墙水冷壁下部收缩段沿宽度方 向均匀布置 。炉膛 底部是 由水冷壁管弯制围成 的水冷风室 ，在炉膛水 冷风 室侧下 点火风道 内布置 有 四台床下风道 燃烧 器 ， 燃烧器配有高能点火装置 。炉膛后墙平均布置六 台滚筒冷渣器。炉膛与尾部竖井之间， 布置有三台汽 冷式旋风分离器 ，其下部各布置一台非机械型分路 “ J ” 回料装置 。尾部竖井烟道 由包墙分 隔 ， 在锅炉深 度方向形成双烟道结构 ， 前烟道布置低 温再热器 ， 后 烟道从上到下依次布置有高温过热器 、 低温过热器 ， 向下前后烟道合成一个 ，在其 中布置有螺旋鳍片管 式省煤器和卧式空气预热器 ，空气预热器采用光管 式 ， 沿炉宽方 向双进双 出。受热面采用全悬 吊方式 ， 钢 架 为 双 排 柱 钢 结 构 。 屏 式 过 热 器 材 质 为 1 2 Cr l Mo VG 1 过热 器 系统流程 和屏式过热器 布置方式 1 ． 1 过热器 系统流程 过热器系统 由汽冷式旋风分离器 、尾部竖井包 墙过热器 、 低温过热器 、 屏式过热器和高温过热器组 成。过热蒸汽流程如图 1 所示 。 图 1 过热蒸汽流程 屏式过热器共十二片 ，布置在炉膛上部靠近炉 膛前墙 ， 屏式过热器为膜式结构 ， 为保证蒸汽的质量 流速 ， 十二片管屏采用串联布置 ， 即过热蒸汽在其 中 六片管屏内由上向下流动 ，在另外六 片管屏中由下 向上流动。在屏式过热器下部转弯区域范围内设置 有耐磨材料， 整个屏式过热器 自下向上膨胀。 设计煤种 B MC R工况时 ， 过热器系统采用调节 灵活 的喷水减温作为汽温调节和保护各级受热面管 材 ， 整个过热器系统共布置两级喷水减温 。 过热器 I 级减温器喷水量为 2 3 ． 7 6 t ／ h ， 位于低过至屏过过热器 之间的连接管道上 ， 作为粗调 ； Ⅱ级减 温器喷水量为 9 ． 3 6 t ／ h ，位于屏过至高过过热器之间的连接管道上 ， 作为细调。以上两级喷水减温器均可通过调节左右 侧的减温水量 ， 达到平衡左右两侧汽温偏差。控制过 热汽温在规定范围内。减温水取 自给水泵出口。 1 ． 2 屏式过热器布置方式 炉膛前墙沿宽度方 向还分别布置有 l 2片屏式过 热器和 6片屏式再热器 从左侧开始布置为屏再 、 屏 过 、 屏过 、 屏再 、 屏过 、 屏过 和水冷蒸发屏相对 、 屏 再 、 屏过 、 屏过 、 屏过 、 屏过 、 屏再 、 屏过 和炉膛后墙 的 水冷蒸发屏相对 、 屏过 、 屏再 、 屏过 、 屏过 、 屏再 。每 片屏式过热器管屏宽 3 ． 5 5 6 m。分布示意图如图 2 、 图 8 l 煤矿现代化 2 0 1 3 -r第6 期 总第1 1 7 期 图 2 炉膛内部屏过、 屏再 、 水冷屏分 布 俯视图 图 3 屏过、 屏再 示意 侧视图 2 屏式过热器管屏超温分析 在启动调试初期 ，炉膛 中间屏式过热器超 温严 重 ， 第 5 、 6、 7 、 8管屏中尤以第 l 根 靠近炉膛中心最 长的管子 管壁温度最高， 管壁平均温度始终高于其 他管排 5 0 ％以上， 在满负荷运行工况下 ， 过热器一级 喷水减温器喷水 量约 2 5 ～ 3 0 t ／ h ， 远大于设计值 ， 分析 认 为 锅 炉 设 计 狭 长 ，锅 炉 炉 膛 截 面 深 X宽 8 4 3 9 m m 2 8 2 7 5 m m， 第 5 、 6 、 7 、 8管屏布置在炉膛 中 部， 运行中炉膛中间温度明显高于两侧床温， 屏式过 热器受 热面在设计 没有充 分考虑到温度 场分 布情 况 ， 没 有采用相应增大冷却介质流量 、 流速 的方案 ， 是引起局部屏式过热器管壁超温的主要原因。 根据统计 ， 负荷在 2 5 0 MW 以下 时 ， 屏过出 口管 中间管屏管壁温度基本上在 5 5 0 ℃～ 5 6 0 ％之间， 稍有 波动就会升到 5 7 0 c c以上 ， 易受到外界的干扰。A G C 投入时，当发生快速升负荷和断煤时都会发生煤量 大幅波动。例如断煤 时， 给煤机为了维持设定 的给煤 量 ， 必然会加大转速 直至全速 ， 此时 ， 给煤机显示煤 量可能为 0 t ／ I 1 ， 但在测点后面的皮带上 ， 还有大量 的 煤 ， 也就是实际上给煤机全速运行 以 6 0 t ／ h的流量进 入炉膛 ， 这个过程会持续 1 - 2 rai n ， 使炉内热负荷瞬时 增加 ， 使位于炉膛 的屏过瞬时受热加强 ， 增加 的蒸汽 量和冷却水来不及冷却受热 面，是 引起管壁金属超 温的次要原因。 3 解决方 案 8 2 1 针对屏式过热器出现 的超温现象 ， 根据屏式 过热器结构及壁温分布特点 ，中间管屏内侧 3根管 壁温度明显高于其它管壁温度 ，利用检修期间在第 5 、 6 、 7 、 8片管屏的内侧 3根管道表面上敷设耐磨可 塑料。改造方案采用在屏过管屏鳍片上点焊销钉 ， 利 用耐磨可塑料将屏过管壁及销钉覆盖 ，耐磨可塑料 具有高耐磨度导热系数小等优点 ，可 以弱化屏式过 热器受热面传热系数， 解决受热面超温问题。 施工时 应根据气候条件的变化来确定其凝 固剂量 最适合 温度为 3 0 ℃左右 。温度高时应减少凝固剂量 ， 以免 造成来不及敷设已开始凝固， 影响敷设质量。加凝固 剂量应适度 ， 过多会降低 附着力 ， 在敷设时耐磨可塑 料容易脱落 ； 过少会造成物料不能充分混合。改造后 机组运行 已三年多 ，启停机过程 中未发生可塑料膨 胀收缩现象 ， 也未发生脱落现象 。 2 给煤机原称重传感器在给煤机入口 3 m处。 给煤机经常断煤 ，断煤后给煤机在原给煤机煤量指 令的控制下会加速运行 ，这样 就把胶带上 已称重 的 煤快速送入炉膛 ，造成炉膛压力波动 、主汽压力波 动 、 主汽温度波动等恶劣运行工况。 经分析， 将称重给煤机称重传感器从机人口3 m 处移至机出口3 m处， 在给煤机入口增加断煤报警信 号 ， 该信号联锁煤仓下部振打。 此时机头称重传感器 所测量的煤量仍然没变 ，给煤机按照原来运行速度 运行。给煤机总长 1 6 m，称重传感器向前移 1 0 m左 右。 按给煤机最大转速 0 ． 4 r n ／ s 计算 ， 可以将给煤机给 煤机断煤对炉膛燃烧 的影响缩短 2 5 s以上 ，能有效 减轻 因给煤机频繁断煤对燃烧 的影响 ，减少各受热 面管壁超温等恶劣工况次数 。 第 一种方案 改造在屏 过表面敷 设耐磨 可塑性 后 ，运行时中间处屏式过热器管壁温度在额定负荷 时 比改造前降低 3 4 ％左右。第二种方案改造后屏过 管壁温度较未改造前降低 5 ～ 1 0 ％。 经 以上两种方案改造后 ，机组运行中屏过最高 点温度可控制在 5 1 0 ℃～ 5 2 0 ℃之间。 4 结束语 屏式过热器超温给锅炉安全稳定运行带来极大 的隐患 ， 通过对屏式过热器表面增加耐磨可塑料 ， 可 大大降低管壁温度 ，有效地避免 因超温发生管壁蠕 涨现象， 提高了管材的使用寿命， 减少因爆管造成机 组非停的事故 ， 提高电网的稳定性 。 作者简介 邵文蓬 1 9 6 5 一 ， 男， 江苏淮安人， 1 9 9 6年毕业于上海电力 学院热 能动 力专业 ，江苏徐矿综合利 用发 电有限公 司高级 工 程 师 收稿 日期 2 0 1 3 8 2 9