包覆法解决锅炉过热器管壁超温在华电红雁池电厂2号锅炉的应用1

包覆法解决锅炉过热器管壁超温在华电红雁池电厂2号锅炉的应用

李鹏郭晓峰

（华电新疆发电有限公司红雁池电厂）

【文摘】华电红雁池电厂#2锅炉高温过热器管屏长期存在超温现象，而且超温区域主要集中在锅炉水平烟道内高过管排从左至右第62、72、82排，其它管排偶尔有超温现象。运行采取各种调整措施无效果。经对红雁池电厂#2锅炉引起超温的原因进行了分析，并提出了对设备的改造意见。即对易超温的管段用不锈钢进行包覆，减弱该管段的热传导速度，从而解决高过管排超温的问题。以上方案在2011年#2锅炉大修时予以实验实施。对超温严重的高过第62、72、82排进行包覆，用以验证方案的有效性。经#2锅炉连续运行一个月的数据来看，高过第62、72、82排已不再超温。这说明改造方案是可行的，改造效果是满意的，改造获得成功。

【关键词】超温过热器热传导

1、前言

华电红雁池电厂#2锅炉为武汉锅炉厂制造的WGZ 670/13.7-10型超高压锅炉，基本型式为：自然循环、一次中间再热、倒U型布置、中速磨正压直吹式制粉系统、直流燃烧器四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、全钢构架、紧身封闭。

在炉膛上部垂直分布辐射式前屏过热器和辐射-对流式后屏过热器，水平烟道布置高温过热器和高温再热器；尾部竖井烟道由中隔墙分隔成前后两部分，前竖井中布置低温再热器，后竖井中布置低温过热器；在低温再热器及低温过热器下方均布置有省煤器管组，由省煤器垂直悬吊管悬吊低温再热器和低温过热器。空气预热器一、二次风分开，均为单级管式布置。（图1为红雁池电厂#2锅炉的基本形式）。

#2锅炉高温过热器布置在折焰角上方水平烟道，属于对流式传热方式。高温过热器受热面蛇行管排沿炉膛宽度方向布置有97排，高温过热器材质：12Cr1MoV，管子规格：Φ42×5.5，计算管壁温度：579℃，允许管壁温度：565℃。

2、设备现况

2.1存在问题

#2锅炉高温过热器管屏长期存在超温现象。在实际运行当中，不管任何磨的运行组合方式，都存在着高过管壁超温现象。主蒸汽温度升至额定值535℃时，高过部分管壁温度达565-570℃以上。高过管壁超温严重影响锅炉安全运行，为防止锅炉发生爆管事故，目前采取降低主汽温度措施来防止超温。

#2锅炉高过超温最严重的主要有以下三个超温点，位置：

1）测点名XB05TE107，位置在高过出口蛇形管第62排。

2）测点名XB05TE109，位置在高过出口蛇形管第72排。

3）测点名XB05TE111，位置，高过出口蛇形管第82排。

机组80%负荷，上层三台磨煤机运行，主汽温度532℃时纪录的高过各排金属管壁温度如图表2所示

#2炉沿宽高过各管屏温度分布如图（负荷160MW ，#2、3、4磨运行）

图2

2.2设备规范

#2锅炉高温过热器主要技术参数及设备规范

2.3采取的措施

2.3.1为减轻管壁超温现象，运行调整方面主要从以下几个方面入手：

首先，正常运行时，控制主蒸汽温度在规定范围内，甲、乙侧温度偏差不大于15℃．如超出此限，应该积极设法调整平衡；运行调整中，控制一级减温器后温度在410℃左右，最高不宜超过425℃；二级减温器后温度在440℃，最高不宜超过460℃。为此在启动备用磨

煤机时，加大运行磨煤机的入炉煤量，并保证风煤比适当。启动后，减小运行磨煤机的煤量，尽量保证入炉煤的平衡。也可以提前使汽温缓慢降至525℃左右，随后缓慢调整至正常值。严格控制升温升压速度。

其次，在正常切换磨煤机时，加强对炉内、外二次风的调整，防止出现火焰偏斜及跑边现象。如汽温上升较快，可增加上排磨煤机二次风量，适当降低一次风速。将火焰中心下移，配合减温水及烟气挡板，使汽温不超标；二次风在燃烧器各层之间的分配方式采取缩腰型的配风方式，将上层和下层的二次风挡板开度调节为100%，中部二次风挡板开度调为30%，当煤质较好时可调节到50%。采取缩腰型的配风方式可加强煤粉的着火，提高燃烧的稳定性和经济性，另外，炉膛结焦也可加以改善。原因在于中部二次风处于两个一次风气流的中间，当其动量较小时，一次风气流对其的卷吸量较小，负压也较小，因此从上角来的主气流所造成的冲击力也较小，从而不会使中部的一次风气流严重偏转而引起结渣。

最后，该锅炉在实际运行中，由于炉内气流组织不佳，造成火焰中心偏移。譬如，四角上的燃烧器风粉动量分配不均匀，致使实际切圆变形，高温火焰偏离炉膛中心，根据实测结果，发现2号角一次风速明显高于其他各角，而3号角则偏低，火焰中心向后墙4号角偏斜。

2.3.2防止炉内结焦引起超温的措施：

1）适当降低一次风速度。一次风速度调整必须根据煤质的变化来进行，在额定负荷下，当燃用优质烟煤时，将一次风速度降低到30 m/s以下；当燃用一般烟煤时，将一次风速度降低到26m/s以下。降低一次风速度可降低一次风射流的刚性，防止煤粉气流冲击对面炉墙从而防止炉膛结渣。2）严禁机组超出力运行，为防止汽机电液调节系统摆动或因电网影响，而致机组超出力，要求机组最大电负荷不超，锅炉蒸发量不得大于670T/H。根据燃烧方式和规程，在锅炉加减负荷要求时，严格执行先加风后加煤；先减煤后减风的原则。合理调整风煤比，严格控制烟气含氧量在规程范围内。要求各喷燃器内外二次风挡板的开度固定为：值班员在巡视检查中，要加强对挡板开度的校核，不能随意改变挡板开度，发现设备问题及时联系检修处理。

3）各班应加强对炉膛内部结焦情况的检查，每班不得少于2次，发现问题应及时汇报。各班在保证每班吹灰一次的过程中，就地检查吹灰蒸汽参数是否符合要求，各吹灰器进出炉膛是否顺畅，有无卡涩现象。特别是在工况出现异常的情况下可适当对屏式过、高再、水平烟道进行选吹，增加重点部位的吹灰次数。若吹灰器出现问题，应及时联系处理，各班对吹灰一定要保证。

4）尽量减少上层磨的运行时间，每周对上层磨进行切换运行一次。为保证火焰中心位置，对捞渣机关断门、炉膛人孔等各部漏风处检查，发现漏风应及时联系处理，并保证水封的严密性。磨煤机出口分离器挡板开度现已重新调整，主控应对磨煤机出力加以控制，在磨煤机出力不足时，根据磨出力电流、风压等参数判断磨出力是否满足要求，不得随意变动磨出口挡板开度。

5）重点对以下参数进行监视：氧量表、烟气温度、空预器入口烟温、空预器出口烟压、各管壁壁温、减温水量与给水量和主汽流量的分配，发现异常，及时查找原因。每班对省煤器落灰管进行检查，保证下灰量的正常，如发现下灰不畅和堵灰，立即联系检修处理，不得随意停运锁气器的运行。在机组全天大负荷运行情况下，值长在低谷段应有意将负荷降至100MW左右，让锅炉掉焦。要求化学专业加强入炉煤的监督化验，及时将结果报锅炉处。

6）应严格执行吹灰器管理制度，不得随意对吹灰器停运，如排烟温度偏高，减温水量投入较大时，应有针对性地增加吹灰区域和吹灰次数。

3、运行调整效果

尽管已经制定了详尽的运行调整措施，在原煤煤质接近设计煤种时，利用以上的调节措施，可有效的控制管壁超温现象，可在原煤日益紧张的今天，原煤煤质很难达到设计要求，在煤质差结焦量大情况下，管壁超温的情况仍然很严重，在长时间投入吹灰器后，吹灰对金属管壁的吹损现象又突现出来，因此很难达到一个平衡的状态，既少吹灰又不超温的情况。运行调整已采用各种调整方法均无法彻底消除炉内因烟气温度偏差引起的管壁超温现象。

经2007年华电集团公司动力技术研究中心节能评价专家组对我公司节能评价查评，发现#2炉运行至今主蒸汽温度达不到设计值，运行值平均在531℃，如果再提高主、再热蒸汽温度，高过及高再管壁温度就会超过565℃，也曾经因为超温发生过爆管现象，为保证机组的安全运行，现阶段采取降温运行。超温的主要原因为烟气偏差，其次是管内蒸汽工质流量不均匀。

4、高温过热器管布置方式

武汉锅炉厂在设计时考虑高过集箱及炉外管段非直接受热面，故采用耐热等级稍低的材质，如图3所示。

高温过热器集箱以及集箱上的连接管为12Cr1MoV材质。

图3 高过管屏示意图

5、改造的必要性

5.1运行调整方面

通过这几年的运行情况，在运行调整方面做了大量的工作，也因此制定了详尽的技术措施，改变炉内动力场，对煤粉细度进行了调节，制定了在各种工况下的吹灰措施，在原煤煤质较好的情况下，这些措施能有效控制管壁温度不超温，可在煤质变化较大时，就不得不进行降温运行。

5.2锅炉设计方面

由于锅炉设计原因及管壁结垢原因使过热器各管阻不同，使得过热器管内蒸汽工质流量不均的现象无法消除。

6、高温过热器易超温管段的改造方案

将高温过热器出口管在水平烟道内的管段，选择易超温的第62、72、82排第三圈迎火面管段，从大罩壳底部开始，自上而下用1.5mm不锈钢焊接包覆6米（如图4）。

方案简述如下：

（1）制作两片5米长Φ45×1.5不锈钢半圆管，制作破口。

（2）将高过出口管段最外圈管排打磨清理干净。

（3）将不锈钢半圆管套在原管排上，半圆接合面进行焊接。

图4

7、改造效果

2011年5月初利用#2锅炉大修机会，对高过第62、72、82排按照方案进行实施。

表1、加装护瓦前管壁超温情况（2011年2月至5月#2机组大修前）

通过以上数据得知，高过62、72、82排在各负荷段均存在超温情况。当超温时，以上三点均超过565℃。

表2、加装护瓦后管壁超温情况（2011年6月#2机组大修后）

通过对近一月的运行情况分析，发现高过62、72、82点基本已经没有超温现象。与修

前相比，高过管排管壁温度要低8-10℃。

#2炉大修后沿宽高过各管屏温度分布如图（负荷160MW ，#2、3、4磨运行）

8、改造效果分析

高过管段超温，主要是因为该管段在冷却流量不变的情况下存在着吸热过量的情况。在易超温管段上加装不锈钢管段，改变了该管段的吸热环境以及热传导的速度。在负荷以及其它情况都不变的情况下，该管段内的蒸汽吸收的热量没有以前多，也就是冷却流量相对而言比以前大。这样可以有效的缓解易超温管段的超温情况。这样的做法与喷涂金属材料防止管段超温有异曲同工的效果。但是与金属喷涂相比，成本低（只有不锈钢管材与焊料的成本），施工难度降低（一般电厂均可自己实施），效果直观。

结束语

根据对#2锅炉这几年的运行情况，管壁超温现象严重，由于煤质与设计煤种偏差的增大，从燃烧调整方面已无发减轻管壁超温，加上锅炉设计方面的缺陷，特提出在高过易超温管段加装不锈钢包覆层的改造方案。通过改造效果分析，每加装一米包覆层，可以降低管排温度1-1.5℃。而且施工简便、成本低。是解决超温问题的一个好办法。

参考资料：《武汉锅炉厂670t/h锅炉说明书》

李鹏工程师在新疆华电红雁池发电厂从事锅炉运行管理工作，单位地址：新疆乌鲁木齐红雁路97号，邮编830047.

郭晓峰工程师在新疆华电红雁池发电厂从事锅炉运行工作，单位地址：新疆乌鲁木齐红雁路97号，邮编830047.