锅炉运行特性分析.pdf

全国火电 300mwe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 411 拔柏葛/日立 850t/h 锅炉运行特性分析 曾宪广 宋延明 （大唐国际陡河发电厂安全监察部） 【摘 要】本文从我厂二期拔柏葛/日立 850t/h 锅炉运行的角度分析总结了锅炉金属壁温的报警时间和调整 情况，从中找出锅炉金属管壁温度超温的原因，从而减少报警的时间，避免因锅炉管壁超温而造成爆管事故，提出 相应的建议，确保我厂安全生产的稳定。 【关键词】锅炉 金属管壁超温 安全生产 建议 0 前言 自 3、4 号机组投产后的较长时间内，由于设计原因和燃用煤种多变，3、4 号锅炉金属管壁超 温现象十分严重。随着管理人员日益重视此类问题和运行值班人员调整水平的提高，在 3、4 号机组 dcs 改造以后，日立 850t/h 锅炉金属管壁超温时间大幅度下降。但是由于煤种的多样化，以及煤仓 设计的固有缺陷，造成煤仓坨煤、给煤机断煤经常发生，金属壁温超温报警仍时有发生。 1 机组简要特性 3、4 号日立 850t/h 锅炉制造于 1975 年，分别投产于 1978 年 1 月和 3 月，锅炉最大连续蒸发 量 850t/h 、过热蒸汽压力 17.25mpa、汽温 540/538、给水温度 279、配 8 台 8.5e 钢球中速磨/ 炉，机组 dcs 改造以后保留上排 6、7 号磨，其余更换为 hp743 碗式磨。单元系统配备 250mw 凝汽式 汽轮发电机组，正常负荷调节范围为 250-175mw。 2 日立 850t/h 锅炉过热器金属管壁超温问题探讨 2.1 设备简介： 日立 850t/h 锅炉系一次中间再热亚临界自然水循环锅炉， 单元系统配备 250mw 凝汽式汽轮发电 机组，正压直吹式制粉系统，过热蒸汽温度使用减温水调节，再热蒸汽温度主要使用烟汽挡板调节， 叶片型旋流喷燃器，前后墙各四排，共计 32 支喷燃器，前后墙对冲布置。 2.2 金属管壁超温情况： 自 1993 年度，3、4 号锅炉实现计算机累计金属管壁温度报警时间，从 1993 年以后的统计来 看，850t/h 锅炉金属管壁超温情况较为严重，1993-2008 年依次超温时间如下： 全国火电 300mwe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 412 单位：小时 年 炉 3 号 4 号 1993 29.61 135.17 1994 22.60 204.79 1995 68.27 264.00 1996 147.57 251.01 1997 97.50 137.09 1998 62.95 130.67 1999 37.18 33.59 2000 12.25 8.91 2001 4.44 2.63 2002 4.81 4.63 2003 18.33 6.8 2004 23.38 14.83 2005 2.48 2.80 2006 2.60 3.96 2007 1.75 1.65 2008 1.98 1.78 从上表可以看出，自 1993 年至 1996 年期间，金属管壁超温日趋严重，为了避免超温，运行人 员有时不得不降低参数运行，造成机组热经济性下降，成为了影响电厂安全、经济运行的主要问题。 此问题得到厂领导以及发电部和运行值班人员的高度重视， 由于自上而下采取了针对性措施， 自1997 年开始，3、4 号锅炉金属管壁温度报警时间呈现大幅度下降的趋势，年报警累计时间控制到了 2 小 时以内。 2.3 运行情况调查及分析： 为了分析锅炉金属管壁超温的原因，我们对 850t/h 锅炉的运行情况进行了全面的调查，并把锅 炉实际运行曲线和 1978 年 2 月份性能试验所得到的数据及设计性能曲线进行比较： 2.3.1 燃料变化情况： 设计煤种低位发热量 13.08 mj/kg、挥发份 21.32%、固定碳 27.82%、灰份 49.46%（工业分析） ； 实际煤种低位发热量 17.68mj/kg、挥发份 23.1856、固定碳 39.74%,灰份 36.26%（工业分析） 。实际 燃用媒种的变化，使炉内各受热面吸热量重新分配：实际燃用煤种发热量比设计煤种高，所以燃料 消耗量低于设计值，由于燃料中含碳量比设计值高，使得燃料点火性能下降，着火迟延，火焰中心 上移，造成炉膛水冷壁吸热量降低，炉膛出口烟温上升，过热器、再热器吸热量增加，金属管壁温 度趋于升高。 2.3.2 锅炉性能曲线比较： 2.3.2.1 锅炉实际运行曲线偏离了设计性能曲线： 从曲线可以看出飞 3、4 锅炉运行中，一级过热器出口汽温分别高于设计值 30和 20，这是 全国火电 300mwe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 413 因为高含碳量使炉膛火焰中心上移，造成炉膛水冷壁吸热量下降，炉膛出口烟温升高。而二级过热 器出入口汽温几乎和设计值相同，也就是说蒸汽在二级过热器中吸热量与设计值基本相同，这是由 于二级过热器管壁污染，传热效果差造成的。导致再热器入口烟温上升。另一方面，随着高温烟气 进入再热器，使再热蒸汽温度上升，再热器侧烟气挡板关小，过热器侧烟气量增大，导致一级过热 器出口温度上升。 2.3.2.2 再热蒸汽减温水量高于设计曲线： 锅炉设计为不使用再热器减温水，3 号锅炉性能曲线中，再热器喷水量为 0t/h，3、4 号锅炉在 高负荷运行时，再热器喷水量为 20th 左右，使得再热器入口汽温低于设计值 20-30，就是由于 进入再热器烟气温度升高所致。3、4 号锅炉再热器入口蒸汽温度有偏差分析是由于炉膛结焦和二级 过热器污垢导致进入再热器烟气温度有偏差造成的。 2.3.2.3 过热器减温水量高于设计值： 从曲线可以看出，过热器减温水量高于设计值，这是由于低温过热器吸热量增加所致。主要原 因是炉内结焦，二级过热器污染导致再热器处烟温升高，烟气挡板关小，大量高温烟气流过低温过 热器造成的。 3、4 号锅炉的水冷壁以及二级过热器的受热面长期在严重污染的状态下运行，这一点可以从省 煤器出口烟温比设计值升高了 10-20的现象得到证实。 2.3.2.4 二级过热器金属管壁温度的比较： 二级过热器实际运行中，金属管壁温度在一定程度上偏离了设计值。特别是 3 号锅炉在低负荷 时显得尤为突出。但从 3、4 号锅炉来看，金属管壁温度沿炉膛宽度的分布是均匀的，只有部分区域 温度偏高，其原因是二级过热器受到污染所致。 2.3.3 二次风挡板开度分析： 我们在 6 个负荷点下统计了二次风门挡板的开度情况，发现有的喷燃器运行中二次风门开度为 0%，有的喷燃器停止运行时二次风门开度为 100%，这样就产生了以下问题： 2.3.3.1 运行中的喷燃器不开二次风门， 势必会造成燃烧空气不足， 致使火焰不稳， 燃烧速度降低， 火焰中心上移，易造成过热器金属管壁超温的同时，火焰辐射还会使风门烧损。 2.3.3.2 喷燃器停止运行时，二次风挡板打开，将导致二次风箱压力下降，使得运行的喷燃器空气 供给减少，会使燃烧变得缓慢，火焰中心上移，炉膛出口烟温上升，二级过热器金属管壁温度升高。 2.3.4 磨煤机出口粉管空气情况： 从 16 台磨煤机中抽查了一台进行实测，发现 1、2、3、4 号粉管的流量平衡系数依次为：0.962、 1.071、1.012、0.956，磨煤机出口粉管流量不均（2 号管超出平均值 7%左右） ，这样使炉内火焰发 生偏斜，造成二级过热器局部金属管壁温度升高而超温。 2.3.5 锅炉化学清洗情况： 3、4 号锅炉各清洗过 4 次，3 号锅炉结垢量依次为：53.39、89.70、 52.20mg/cm2；4 号锅炉 结垢量依次为：42.15、94.50、29.90mg/ cm 2。化学清洗结果表明，管内结垢量超出允许值。化学 清洗周期：3 号锅炉为 39000 小时、4 号锅炉为 45000 小时，与日本相似锅炉相比略短，铁离子含量 在 2600-6700mg/l 之间，这是允许的浓度范围，但管内结垢量均高于 30-45 mg/cm 2的允许值。这表 明锅炉受热面受到了严重污染，是金属管壁超温的主要原因。 全国火电 300mwe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 414 2.3.6 吹灰器运行情况： 每台该型锅炉配置吹灰器 78 台，其中短行程吹灰器 36 台、长行程吹灰器 40 台、预热器吹灰器 2 台。目前运行中长行程吹灰器已停用，短行程吹灰器由于缺陷多，投入完好率低。这样会使水冷 壁结焦加剧，水冷壁吸热量减少，炉膛出口烟温升高，这也是二级过热器金属管壁超温的主要原因 之一。 2.4 建议： 2.4.1 目前过热器、再热器中的减温水量大时，加强水冷壁和及省煤器、预热器的吹灰。 2.4.2 加强检修维护，保证上述区域处吹灰器完好，并增加炉膛吹灰器运行次数。 2.4.3 二次风挡板开度加强调整，运行中的喷燃器二次风挡板开度不得低于 30%，停止运行的喷燃 器次风挡板关闭到 5-10%，以确保二次风箱压力，使进入炉膛的煤粉燃烧完全且迅速。 2.4.4 磨煤机出口粉管流量调整平衡，使 4 只粉管出力一致，保证火焰均匀充满炉膛。 2.4.5 加强电厂化学监督，确保汽水品质合格，保证受热面清洁，减少结垢。 2.4.6 加强对管壁的检测和监督，定期进行化学清洗，以保证管子传热效果，避免金属管壁超温。 2.4.7 利用机组大修的机会，对受热面不合理的地方加以改进。 2.4.8 加强燃料管理，合理配煤，减少锅炉受热面的结焦。 2.5 目前 3、4 号锅炉金属管壁温度报警时间的现状： 经过多年燃烧调整的摸索和经验的积累