超临界CFB锅炉过热器烟温超温处理分析

超临界 CFB锅炉过热器烟温超温处理分析

郅梦祥

国能济源热电有限公司 河南省济源市 454650

摘要：超临界循环流化床(circulating fluidized bed，CFB)燃烧技术作为一种具有综合性优点的技术，被广泛应用，但其炉膛中屏式过热器爆管泄漏问题频繁发生，故有必要对其水动力特性及吸热量偏差特性进行研究分析。锅炉过热器将饱和蒸汽加热至过热蒸汽，是锅炉的重要部件。过热器一般由低温段、中温段和高温段组成，且由于锅炉运行工况的不确定性，往往需要采取一定的调温措施才能达到额定参数。在炉排式垃圾焚烧锅炉中，过热器典型结构是由三段受热面以及两级喷水减温装置组成。采取有针对性的措施，以保证生物质锅炉安全连续运行，提高生物质锅炉有效利用小时数，延长生物质锅炉高温过热器运行寿命。

关键词：超临界；CFB锅炉；过热器；烟温；超温处理

引言

燃煤发电在我国电力工业中占据着主导地位，也是我国煤炭利用的主要途径。虽然我国煤炭资源丰富，种类众多，但是其中含灰量较高的高硫劣质煤比重较大。因此，CFB燃烧技术对于我国高效清洁利用煤炭资源有着重要意义。超临界锅炉的烟温变化特性以及汽温的调节和控制就显得尤为重要。在吹管及启动调试阶段，由于对新机组特性不熟悉，屡次发生过热器烟温超温现象，这势必会造成锅炉受热面损伤，成为运行中锅炉爆管的诱发因素，现从调试角度阐述其原因及预防对策，该预防对策在其后同类型的机组的调试中获得了很好的证明。

1过热器结构

在卧式垃圾焚烧锅炉中，较为常见的过热器有两种结构型式，一种为小集箱模块式结构，另一种是蛇形管式结构。这两种结构型式通常在水平烟道中采用顺列布置，按烟气流程先后冲刷高温段、中温段和低温段。在中温中压参数(如4．0MPa、400℃)的卧式锅炉中，一般按高温段顺流、中温段和低温段逆流布置;在中温次高压参数(如6．4MPa、450℃)的卧式锅炉中，一般按高温段和中温段顺流、低温段逆流布置。当三段受热面均采用相同管径且节距沿烟气流程减小时，高温段的工质流速最快、低温段的工质流速最慢，因此，为保证过热器的汽水阻力在合适的范围之内，需调整受热面工质流通面积，即采用双管圈结构。

2过热器超温的现象

锅炉过热器吹管是新建机组投运前的重要工序，目的是为了清除在制造、运输、保管、安装过程中留存在过热器系统及蒸汽管道中的各种杂物（如石块、氧化铁皮等），防止机组运行中过热器爆管和汽机通流部分损伤，提高机组的安全性和经济性，并改善运行期间的蒸汽品质。直流锅炉由于其结构特点，厚壁金属后蒸发器水容积较少，蓄热能力较小，通常采用稳压吹管。它对防止锅炉受热面爆漏也非常有好处。吹管参数的选择要保证在蒸汽吹管时所产生的动量大于额定负荷时的动量。为了保证过热器系统内的杂物不被带进再热器系统，我们采用了稳压分段吹管方式。即先用蒸汽吹扫过热器，待过热器基本吹扫干净后再带上再热器进行蒸汽的吹扫。吹管分离器压力定为：6MPa,控制主汽温度450℃以内。在实际吹管期间，我们发现过热器温度较难控制，出现了多次的过热器超温现象。

3过热器烟温超温处理

3.1降低启动点火时的给水流量

降低锅炉启动点火时的给水流量，点火时给水流量由冷态冲洗500t/h降低到400t/h，减少通过分离器储水罐的热损失，以提高蒸发量，进而增加进入过热器的蒸汽量。

3.2热态启动提高启动点火时的给水温度

热态启动是指床温大于600℃，可直接向炉内投煤。风机启动后，如果床温大于投煤温度且呈上升趋势，可以直接投煤，无须炉膛吹扫和投点火燃烧器。给煤机最低转速下投煤着火后，约30min，锅炉即可带到满负荷。不必考虑炉内耐磨耐火材料的温升速率限制，这个阶段，炉膛和旋风分离器有较大的蓄热量。所以，启动初期化学制水和精处理系统要较早地保证水质合格，在初期锅炉点火时，通过辅汽系统加热除氧器水温，以达到提高给水温度的作用。

3.3减温水系统流量测点改造

为了保证减温水能快速调节气温，将减温水的取水点调整到省煤器出口，增加减温水喷入点压力，保证了减温水的喷入量。结合锅炉型式以及制造厂家设计特点和综改前后变化特点，总结分析各受热面水动力特性，掌握各负荷下汽水流速设计安全裕度大小，并结合实际情况，为各级受热面偏差管留有足够的安全裕度。同时，要掌握辐射式受热面汽温随负荷降低而升高的变化规律，注意动态过程隐性超温问题。针对机组运行中过热器减温水量超出设计值较大的问题，热控专业重新校核了减温水流量测点，有效优化了减温水喷水自动逻辑。屏式受热面前减温水调整要注意水塞现象给蒸汽流通和换热系数的不利影响，结合蒸汽吸热系数随汽压降低而减小，相同烟气侧扰动下汽温变化越大、炉外温度测点误差越大的规律，不断优化机组协调控制系统，合理选择机组深调期间变负荷速率和低负荷汽温控制值，减少变负荷过程中风、煤以及减温水超调量；调节过程中要根据机组情况合理确定机组升降负荷速率，避免锅炉受热面出现超温现象以及壁温大幅波动而产生疲劳裂纹。运行人员应掌握机组加减负荷、启停给煤机系统、点火燃烧器组合方式等烟气侧和汽水侧扰动因素对汽温的不同影响，利用烟气侧和汽水侧换热平衡作为主要调整手段，提前进行与扰动性质、扰动幅度、扰动速度相适应的汽温调整，减温水调整作为动态过程的调整手段，应掌握其迟延特点并根据减温器后温度的变化情况确定减温水量，保证减温器后的温度有50℃以上的过热度，避免由于调节滞后或调节过量，引起汽温异常波动或者水塞现象。热控专业优化机组减温水调门调节速率及协调控制系统，降低升降负荷过程中的煤量超调导致的壁温波动，改善管道交变热应力。进一步完善各阶段的壁温考核管理，合理配置烟温测点，避免出现隐性超温问题。

3.4加强过热器尾部烟道吹灰

尾部烟道积灰严重，吹灰压力设定值提高后，有效提高了过热器换热效率。对于循环量特别大的CFB锅炉，有事会出现因循环灰瞬时突然大量由循环回路涌入炉膛的“塌灰”现象，若操作不及时，即造成炉内大面积结焦，给锅炉的安全运行带来隐患。吹灰次数和吹灰频次的分布可以从根本上消除这一安全隐患。

3.5避免爆燃现象对超温的影响

CFB锅炉的爆燃现象一般发生在锅炉的启动过程中，在炉膛压力升高的同时，伴随有锅炉氧量急剧降低的现象。炉膛压力在点火投运大量烟煤后，炉膛压力高报警触发MFT，说明锅炉发生了爆燃现象。主要原因是没有按床温升温速度快速提高床温，入炉煤无法及时析出挥发分，燃烧不充分，而在升负荷时短时间内大量挥发分析出，使系统的可燃气体达到爆燃的浓度。投煤燃烧稳定，控制升温速率，合理配风是关键。

结束语

循环流化床锅炉屏式过热器部分管壁超温现象得到消除，主蒸汽和再热蒸汽汽温得到了显著的提高，运行过程中通过对高温过热器失效的原因分析，并采取了相应的措施，在实际运行中不断总结检验，目前取得了很好的效果，减温水进行优化调整，以确保机组安全稳定运行。

参考文献

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