600MW机组锅炉热偏差的分析与防治

【摘 要】本文对我厂5号锅炉热偏差产生的原因进行了详细的分析并对热偏差的消除和防止提出改进措施。对我5号机组消除锅炉热偏差防止过热器超温爆管具有指导意义。

【关键词】热偏差;危害;原因;防止

1 概述

通辽电厂三期1×600mw汽轮发电机组，锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司根据引进的美国ABB-CE燃烧工程公司技术设计制造的亚临界压力，一次中间再热，单炉膛，控制循环汽包锅炉;型号为HG-2080/17.5―HM12。锅炉整体Π型布置，全钢构架悬吊紧身全封闭结构。锅炉设计压力19.95MPa，最大连续蒸发量为2080t/h，额定蒸发量为2005 t/h，额定蒸汽温度541℃。设计主燃料为霍林河褐煤，低位发热量13090kj/kg。

炉膛燃烧方式为正压直吹四角切圆燃烧，燃烧器喷口可摆动。断面尺寸20052mm×20193mm，炉膛容积25228m3。炉膛上部布置有墙式再热器、分隔屏过热器、后屏过热器、后屏再热器。水平烟道中布置有末级再热器、末级过热器和立式低温过热器。后烟道竖井布置水平低温过热器和省煤器。后烟道下部布置有两台三分仓回转空气预热器。炉膛高热负荷区域采用内螺纹管膜式水冷壁，水循环方式为强制循环，选用三台沈阳水泵厂生产的低压头炉水循环泵。炉膛四角布置摆动式燃烧器，燃烧器上方布置高位OFA燃烬风，保证NOx排放值。制粉系统配置7台MPS225HP―Ⅱ型中速辊式磨煤机，锅炉燃用设计煤种满负荷运行时，6台运行1台备用。设计煤粉细度R90= 35 %，煤粉细度可调范围R90=25%～40 %。

蒸发系统的流程为：给水泵省煤器汽包下降管循环泵水冷壁汽包。

过热蒸汽流程为：汽包顶棚管和包覆过热器水平低温过热器立式过热器一级减温器分隔屏二级减温器后屏过热器三级减温器末级过热器汽轮机高压缸进口。一次汽调温方式为喷水减温器，再热蒸汽流程为：汽轮机高压缸出口再热蒸汽事故喷水墙式再热器屏式再热器末级再热器汽轮机中压缸进口。过热蒸汽汽温主要靠一、二、三级喷水减温器调整，共布置有三级六点。再热蒸汽主要靠摆动燃烧器调温，并在再热器进口导管装设了两只事故喷水减温器。

2 锅炉热偏差的危害

在锅炉中，过热器是工作条件最差的受热面，一是它内部的工质温度最高，二是高参数大容量锅炉的过热器还布置在烟气温度较高的区域内，使其管壁温度比较高。尽管高温过热器都使用了合金钢管，但其实际工作壁温与该种钢材允许的最高温度差距不是很大。如果运行中有热偏差，偏差管（热偏差系数大于1的管子）的壁温，有可能超过金属的允许工作温度而引起过热，这样会使管子蠕胀速度加快甚至损坏，某些过热器的爆管，热偏差就是原因之一。我厂5号机投产以来，过热器和再热器均发生过过热导致漏泄的事故。而变工况（主要是低负荷）运行中分隔屏过热器壁温超温时常发生。

3 热偏差产生的原因

造成各受热面热偏差的主要原因为热力不均和水力不均。

3.1 影响热力不均的因素

锅炉炉膛及烟道中烟气的温度场.速度场分布不均匀是造成过热器.再热器热力不均的主要原因。在炉膛中因有水冷壁.壁式再热器吸热，所以靠近个受热面附近的烟气温度较低，烟道中间的烟气流速往往高于两侧的烟气流速。这就造成了位于烟道中间管子的吸热量大于两侧管子的吸热量，出现了热偏差。当运行调整不当造成炉膛火烟偏斜时，也可造成烟道两侧的热力偏差问题。

在水冷壁发生结焦的情况下，对流烟道两侧后烟气温度也同炉膛出口烟气温度的偏差而不同，水冷壁结焦侧的烟气温度相对较高，当对流烟道受热面发生结焦或结灰时，结焦或结灰部位管子的 吸热量将减少，对流烟道的截面发生局部结焦时，其余截面中的烟气流速及烟气量将增大，处于这些受热面吸热量将增多。

如果烟道中管子排列不均匀，管间的间隙有大有小，也会造成各管吸热的不均匀，当管间有较大的间隙既形成所谓“烟气走廊”时，由于该处的烟气的流速加快，烟气量增多，因而加强了对流换热，而且烟气走廊处的辐射层的厚度较大，使与烟气走廊乡邻的蛇形管的吸热量大大增加。对于我厂5号机锅炉而言，由于炉膛较高，燃烧器层数多（7层），采用的逆时针、四角切圆、直流式燃烧系统，存在着较大的残余旋转。炉膛出口烟气的残余旋转使烟气俩侧的流速和烟温产生偏差，由此而产生俩侧烟道内受热面的吸热量不均匀。由于热力不均造成了过热器再热器的吸热不均，吸热多的管子温度高，蒸汽比容大，因而流速高，阻力大，其结果必然造成流量的降低，从而更加剧了热偏差的增大。

3.2 影响水力不均的因素

过热器或再热器各并列管中的蒸气流量与烟道断面热负荷的分步均匀程度有很大关系。除此之外，各并列管中的流量分配是与该管的流动阻力和进出口联箱之间的压差有关系。处于同一进出口联箱的个并列管工作时，蒸汽引入管或引出管与联箱的联接方式会影响到联箱中压力的分布。由于联箱中压力分布的不均匀，造成了各并列管进出口压差的不同。使各管排中流量产生偏差，从而引起水利不均。

流量的不均匀常来各并列管中工质流动阻力的不同。管子的长度`内径.粗糙度`弯头及吸热量等情况的不同，往往是造成并列管中工质流动阻力的不同的主要原因。当水质不合格管内结垢，造成管内阻力不同也是一个重要原因。当各管的阻力不同时，阻力大的管子工质流量小，阻力小的管子流量就大。

4 防止产生热偏差的措施

（1）充分利用最上两层过燃风的反切作用消除旋转余速的影响，在不同负荷工况下根据两侧烟温和分隔屏过热器壁及时调整过燃风开度。同进还可以减少Nox的产生。

（2）高负荷时保持喷燃器摆角均在水平位置;低负荷需提升摆角适当提高火焰中心时，要保持四个摆角同步。以保证炉内空气动力场稳定，气流不紊乱。

（3）应及时地进行吹灰打渣，防止受热面局部积灰、结渣，而引起热偏差。

（4）应尽可能双风机运行并保证两台风机出力相同。需要单风机运行时，就采取相应的调节措施，以使烟道两侧烟气流速均匀。

（5）燃烧器四个角煤粉浓度偏差和一次风速的偏差会影响炉内工况，造成炉不气流和火焰偏斜，也会导致热偏差的产生。应定期进行一次风调平试验和煤粉浓度测试，通过试验调整可调缩孔来降低四角煤粉浓度偏差和一次风速偏差。

（6）在低负荷时适当提高给水压力，以满足过热器减温水用量。防止各受热面超温。

（7）运行中临时检验时，某些管子割掉后应及时更换新管，防止割掉后不予恢复，而形成烟气“走廊”。

（8）定期对二次风门进行校验，确保其开度与指令相符且四个角开度一致。防止发生气流偏斜。

5 结束语

5号机600MW机组由于燃用高水分低发热量褐煤，喷燃器层数多，高度大，旋转余速大，锅炉易产生热偏差。热偏差对锅炉危害较大，会造成受热面超温、爆管等事故。在运行中要加强燃烧调整防止热偏差的产生，并利用检修期间对有关设备进行检查试验，尽可能消除锅炉的热偏差。

参考文献：

[1]《600MW锅炉主机运行规程》QJ/TF 01-02.01-2008.

[2]《锅炉设备原理》.

作者简介：

周慧，男，1973年出生，本科，高级技师，从事发电厂运行工作。