锅炉再热蒸汽温度运行中偏低问题的分析与解决--中国期刊网

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锅炉再热蒸汽温度运行中偏低问题的分析与解决

发表时间：2020/9/29 来源：《科学教育前沿》2020年7期作者：罗俊武

[导读] 【摘　要】本文对下花园发电厂#3炉再热蒸汽运行温度偏低的情况进行了分析研究，找出影响再热蒸汽运行温度低的原因，并针对发现的问题提出了整改措施。通过这些整改措施，使得再热气温运行温度得到提高。【关键词】再热蒸汽运行温度偏低分析及解决

        罗俊武（大唐国际下花园发电厂     河北张家口    075000）
     【摘　要】本文对下花园发电厂#3炉再热蒸汽运行温度偏低的情况进行了分析研究，找出影响再热蒸汽运行温度低的原因，并针对发现的问题提出了整改措施。通过这些整改措施，使得再热气温运行温度得到提高。
      【关键词】再热蒸汽运行温度偏低分析及解决
        中图分类号：　　　TM6　　　文献标识码：　　　Ａ　　文章编号：ISSN1004-1621（2020）07-052-03
        1.概况：
        下花园电厂3号锅炉为HG-670/140-9型炉，由哈尔滨锅炉厂设计制造，编号为061300027，1987年安装，1988年元月24日投产。3号炉系为超高压一次中间再热的单汽包、自然循环，固态排渣蒸汽锅炉，与20万千瓦汽轮发电机组成单元机组。
        锅炉呈∩型布置，前部为炉膛，炉膛四周布满膜式水冷壁，炉膛上方布置有前屏过热器，后屏过热器，在水平烟道布置了对流过热器和再热器热段，炉顶，水平烟道两侧及转向室布置了顶棚管和包墙管，尾部竖井烟道中布置有再热器冷段，以及交错布置两级省煤器和两级空气预热器。
        过热蒸汽汽温调节采用二级给水喷水减温器，再热蒸汽汽温调节主要采用汽—汽加热器，同时采用少量喷给水作为微调手段。
        锅炉设计煤种为大同和下花园混合烟煤，采用角式煤粉燃烧器，四角布置切圆燃烧方式。采用中间仓储制粉热风送风系统，配有四台钢球磨煤机。
        2.存在问题及分析：
        2008年5月份对3号炉进行了A级计划检修，工期自2008年5月16日开工，2008年7月3日14时08分机组并网发电。检修中更换整个后屏过热器和低温段再热器管排，提高锅炉安全性。更换整个炉顶保温层并配合金属专业炉外管道定检重新保温了部分汽水管道，减少漏风和漏灰现象，减少锅炉的散热。启动过程中，进行了锅炉过热和再热系统的超压水压试验、锅炉安全门校对等多项试验。
3号锅炉运行参数对比如下：

        注：除锅炉飞灰、锅炉再热蒸汽温度、汽轮机高压缸排汽温度等三项指标数据取自厂内数据库报表，修前为1月1日至5月15日，修后为7月4日至12月31日，运行数据的平均值。其他参数均为机组热力试验值。
        从运行参数分析来看，同样负荷情况下，蒸汽流量呈减少趋势，说明机组效率提高了。减温水的流量略有增加，间接说明过热器系统的吸热能力增强。汽轮机高压缸排汽温度在额定负荷下，较修前平均降低了4.17℃，而锅炉再热蒸汽的平均温度降低了4℃左右。尤其是西侧再热温度。经过近一段时间的调整和摸索，再热汽温逐渐回升，平均值可达到533℃，但是仍没有达到额定参数，尤其是在负荷涨落较快，幅度较大，以及启停制粉系统过程中，再热汽温变化较大，下降较多。锅炉再热蒸汽温度的降低，不仅严重影响机组经济性，而且会使机组循环热效率下降，汽轮机末级叶片处的蒸汽湿度会增大，严重影响设备安全运行。通过对运行参数、检修记录等数据的分析，总结认为存在以下因素影响。
        2.1.煤种变化影响：
        受入炉煤质的影响。由于煤价居高不下，为降低燃料成本，自年初我厂的开始掺烧劣质煤，入厂及入炉煤热量下降较大，入炉煤热量累计为16182 kJ/kg，而设计煤种热值为18757kJ/kg。燃煤挥发份含量低，发热量低，灰分大。锅炉燃用时，煤粉气流的着火距离延长，火焰温度低，火焰中心易偏斜。火焰稳定性差，闪烁严重。燃煤发热量低，投粉量增加，烟气中灰分增大且灰的温度高使烟温升高，造成汽温升高，减温水量增加，特别是过热汽减温水量增加，使汽温调整困难，机组经济性下降，尾部受热面热量输送量减少。
        2.2.燃烧设备影响：
        大修中，把喷燃器更换了13台（总共16台），安装角度有可能存在偏差。虽然修后的切圆找正数据符合要求，但实际安装仰角没有记录。如果喷燃器安装仰角偏下，有可能造成火焰中心的下移，温度场偏下。
        2.3.设备吸热量变化影响：
        大修期间因对炉膛受热面进行全面清洗、后屏过热器管排全部更换为新管子。没有了内外壁的结垢，管子的导热系数增加，过热蒸汽系统的吸热量有所增加，这从过热系统减温水量的增加也有体现。在燃料的供给不变情况下，锅炉总热能是不变的，如果炉前部受热面的吸热量增加，那炉后部受热面的热量供给有可能会减少。布置在水平烟道和尾部的再热器吸收热量减少，出口的温度较标准值低。
        2.4.高压缸排汽温度和机组负荷的影响：
        本次机组大修后汽轮机高压缸排汽温度在额定负荷下，比检修前平均降低了4.17℃。再热蒸汽返回锅炉的供给温度降低，尾部受热面吸热没有变化情况下，再热蒸汽出口温度相应会有所下降。
        2.5.燃烧调整的影响：
        2.5.1.火焰中心的影响：
        炉膛火焰中心区温度偏低，会引起燃烧不充分，水冷壁清洁后的吸热量较大，使水冷壁吸热量大幅增加，使炉膛内温度偏低，从而炉膛出口烟温也较设计值偏低，炉膛出口烟温的偏低，使过热器和再热器收热量减少。为提高再热汽温，需改变正常运行方式，加大送风量，抬高火焰中心，使对流换热加强。
        2.5.2.配风的影响：
        炉膛配风对炉内烟气流场及温度场分布起着重要的作用，对再热汽温调节影响很大。运行若采用富氧燃烧的配风方式，锅炉低负荷运行时采用“正宝塔”配风方式，底部风量较大，防止底部漏风，高负荷时适当加大腰部风及上排二次风，以便于煤粉充分燃烧，避免煤粉未燃尽而贴壁结焦。炉膛燃烧情况的好坏直接反映在炉膛负压、氧量、火检及工业电视上，间接反映在汽压、汽温、转向室烟温上。燃烧好时炉膛负压、氧量、汽压、汽温稳定，火检及工业电视火焰显示稳定，火焰明亮呈亮白色或金黄色；燃烧不好时负压波动大、氧量变大，火焰变暗发红，汽温汽压下降，下层二次风偏小时火焰出现煤粉析离有黑烟迹。要严格控制风粉比例，特别是在增减负荷时要及时调整风量和粉量。机组低负荷运行适当降低风量，维持氧量在合适范围内。
        2.5.3.煤粉细度：
        煤粉细度的大小影响其在炉膛内停留的时间，如为延长煤粉在炉膛内着火时间，使炉膛火焰中心上移，增加炉膛上部火焰温度，提高再过热器汽温。应通过调整粗粉分离器挡板开度，提高煤粉细度，延长其在炉膛内的燃烧时间。
        2.5.4. 制粉系统运行方式影响：
        下花园发电厂#3炉配有4套中储式制粉系统，磨煤机为低速钢球磨。三套制粉系统运行时，#甲、乙、丙或者#乙、丙、丁运行，对再热汽温较为有利，但#甲、乙、丙制粉系统组合再热器热段管壁温度较高。两套制粉系统运行时再热汽温较三套运行时偏低。#乙、丙制粉系统组合运行比#乙、丁制粉系统组合再热汽温高3℃。#甲、丁制粉系统运行再热器热段管壁温度较高，为防止管壁温度超限，只能降低再热汽温。因入炉煤质较次，#3机组在60%的负荷时长期三套制粉系统运行，运行主要以#甲、乙、丙或者#乙、丙、丁制粉系统组合运行为主。
        2.5.5.受热面吹灰影响：
        运行吹灰器是清除锅炉受热面积灰、结渣的重要手段，吹灰器设置、运行不正常或部分吹灰器损坏长期不投入，会引起受热面结灰不均，影响管壁传热，使炉内烟气速度场发生变化，从而严重影响受热面的传热效果。三号炉的墙式炉膛吹灰器用于清除水冷壁上部的结渣、积灰，可以提高炉管的换热能力。修后水冷壁因高压水冲洗清洁，吸热量有所增加，定期的吹灰也使汽水系统的吸热量增加，影响炉后热能的交换量。
        3.采取的措施：
        3.1.燃煤选用适炉煤种
        近年来，随着电煤市场价格的变化，锅炉实际燃用煤种已偏离设计煤种较多，为不断适应煤种的变化，满足机组出力需要，通过热力试验，多次进行锅炉燃烧系统的改造以及不断加强对锅炉燃烧调整经验的摸索和总结，锅炉适用煤种已有了较大改善，现适炉煤种主要特性有：

        备注：锅炉适耗值确定原则：保证锅炉在各负荷条件下，能够稳定燃烧、不投油、不结焦、安全经济运行时确定的入炉煤煤质指标范围。
        燃用与锅炉设计煤种相近的燃煤，提高燃煤的挥发份、发热量，降低水分和灰分含量，便于运行中参数的调节。
        3.2.设备改造及调整
        3.2.1.三次风喷口调整：
        分析炉膛火焰变化，分析是否由于大修中对炉膛受热面清洗和喷燃器设备改造对炉膛火焰温度场造成影响。分析认为炉膛火焰温度基本稳定，未发现严重偏移现象，屏过前炉内左侧火焰温度为1030℃，右侧为922℃，符合要求。重新校对三次风各喷口的安装角度是否符合安装工艺标准。2009年#3机组检修对上层三次风各喷口的角度进行了上扬5度角的调整，以提高锅炉燃烧的火焰中心。减少水冷壁的吸热量，提高炉膛出口烟温，从而提高再热蒸汽温度。
        3.2.2.制粉系统调整
        通过调整粗粉分离器挡板开度来提高煤粉细度，延长煤粉在炉膛内着火时间，使炉膛火焰中心上移，增加炉膛上部火焰温度，提高再过热器汽温。通过调整粗粉分离器挡板开度，提高了煤粉细度，根据燃烧经验，我厂煤粉细度R90控制在25%－27%再热汽温较好，且飞灰可燃物含量较低。在机组电负荷180MW运行时，再热气温可达到537℃左右。在#丁磨煤机三次风管道上加装测点，进行风速测量。经过现场实际测试，未发现风量有明显偏差。该磨启动时，对高温再热器温影响比较明显，主要原因是上层燃烧器与下层三次风（冷风、含粉量及浓度偏低），互相干扰造成再热器温度变化大。试验过程中发现丁磨三次风携带煤粉量明显不足，导致三次风进入炉膛后，使火焰出现脱节现象，影响炉内温度。总结出，日后在较高负荷下，尽量经常运行丁磨，使其达到与其他磨工作状态基本一样。运行#丁磨时，需开启再循环风门。
        3.2.3.再热器旁通阀的调整
        2011年检修对东西两侧的汽-汽交换器内阀瓣进行了封堵，阀瓣封堵前，在旁通阀开展时，再热汽进汽量为70%，仍有30%的再热汽不经过旁通阀直接进入再热器热段，后屏过热汽加热再热汽量少。阀瓣封堵后，在旁通阀开展时，再热汽进旁通阀的汽量达到95%，后屏过热汽与再热汽换热量增大。旁通阀封堵后再热汽温提高了5℃。

        3.3.调整运行方式：
        3.3.1.加强对制粉系统的检查，及时处理系统断煤、积煤、积粉、漏粉和漏风等，减少乏气对燃烧的扰动。保持粗细粉分离器落粉管锁气器动作灵活，重锤转矩合适，防止分离器堵塞，引起乏气带粉。
        3.3.2. 保持制粉系统正常出力，给煤量与风量匹配，严禁小煤量大风量运行。一方面保持煤粉均匀，细度合格；另一方面防止制粉系统超出力运行引起系统各段积粉堵塞带粉。
3.3.3. 额定负荷时，遇三套制粉系统运行，总风量一般能达到72万立方米左右，调整中要掌握好风机电耗和再热汽温的关系。如果汽温偏低较多，可适当增加送风量，也即适当增大氧量。
        3.3.4. 在保证燃烧稳定的情况下，应尽量降低炉内氧量，达到延长火焰着火时间的目的。尽量维持上排燃烧器给粉量的浓度，减少下排给粉量。调整过程中要注意汽温与飞灰、燃烧稳定等方面的关系。
        3.3.5. 一、二次风配比：一次总风压根据负荷不同维持在2.5kPa运行；二次风各层的开度基本照以下数值进行调整。一、二、三层开度70%；四层30%左右，五层20%—30%，六层50%左右，七层60%左右，八层20%左右。煤种较好时，三层开度可以降低一些。
        3.3.6.合理安排吹灰周期
        3.3.7.吹灰周期由原来每周三次调整为每周一次，炉膛以及过热器、再热器、省煤器的吹灰工作交替进行。通过观察各段烟气温度、排烟温度以及汽温等，以后再逐渐调整吹灰周期，使吹灰周期更趋合理。
        4.结论：
        运行中做好配煤工作，优化制粉系统运行，及时调整汽－汽交换器旁通阀开度、改变火焰中心位置、二次风配比提高再热汽温度。保证汽轮机末级叶片处的蒸汽正常湿度，保证汽轮机工作的安全性，提高设备的使用寿命，同时锅炉尾部受热面的换热得到改善，避免低温腐蚀的发生。

        参考文献:
        [1]《锅炉再热汽温低原因分析及解决方案》华北电力大学;华北电力科学研究院有限责任公司。
        [2] 《火电机组再热汽温的调整》山西电力。

作者简介：
罗俊武（1969年11月11日）男河北张家口人从事火力发电厂锅炉专业工作