本發(fā)明涉及火電廠鍋爐技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種鍋爐高溫受熱面蒸汽側(cè)超溫爆管防治方法。
背景技術(shù):
現(xiàn)代大型鍋爐的熱負荷大、參數(shù)高,已使高溫受熱面的管壁溫度接近鋼材最高許用溫度。已投運的600℃超超臨界機組,水冷壁等受熱面爆管頻繁發(fā)生,已成為困擾超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)安全的主要隱患。鍋爐事故中最多的是“四管爆漏”,由于過熱器和再熱器長期工作在高溫?zé)煔獾膰揽岘h(huán)境中,因此,常見鍋爐爆管事故中過熱器和再熱器的超溫爆管比例最大。并聯(lián)管組存在的熱偏差和流量偏差,會使偏差管的壁溫超過管組的平均壁溫,甚至超過最高許用溫度;水冷壁管傳熱惡化(膜態(tài)沸騰),會使放熱系數(shù)急劇下降,管壁溫度急劇增加,甚至造成管壁過熱而燒壞。四管(省煤器、水冷壁、過熱器和再熱器)的超溫爆管事故已成為降低鍋爐利用率的主要因素之一。
隨著電站鍋爐不斷朝著大容量、高參數(shù)方向發(fā)展,電站鍋爐高溫受熱面因為超溫所引起的問題如:管內(nèi)氧化皮快速生成造成脫落引起的爆管、超溫爆管、降參數(shù)運行等,歸根結(jié)底是由于爐內(nèi)高溫受熱面金屬壁溫超溫所造成。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明實施例提供了一種鍋爐高溫受熱面蒸汽側(cè)超溫爆管防治方法,解決了目前大容量、高參數(shù)的電站鍋爐由于爐內(nèi)高溫受熱面金屬壁溫超溫所造成的爆管、超溫爆管、降參數(shù)運行等一系列問題的技術(shù)問題。
本發(fā)明實施例提供的一種鍋爐高溫受熱面蒸汽側(cè)超溫爆管防治方法,包括:
對高溫受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計進行排查,保證高溫受熱面的受熱和散熱達到平衡;
提高高溫受熱面的調(diào)溫裝置系統(tǒng)的調(diào)節(jié)效率;
對與高溫受熱面連接的汽水系統(tǒng)及汽水管道進行異物核查控制;
優(yōu)化鍋爐運行;
對高溫受熱面的管內(nèi)蒸汽溫度進行在線監(jiān)測。
可選地,對高溫受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計進行排查,保證高溫受熱面的受熱和散熱達到平衡包括:
若高溫受熱面為多級受熱面時,布置可減小熱偏差的中間集箱。
可選地,對高溫受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計進行排查,保證高溫受熱面的受熱和散熱達到平衡還包括:
通過增設(shè)節(jié)流圈保證高溫受熱面的各管間的工質(zhì)流量相同。
可選地,提高高溫受熱面的調(diào)溫裝置系統(tǒng)的調(diào)節(jié)效率包括:
調(diào)整噴水減溫系統(tǒng)在同一高溫受熱面左右兩側(cè)的減溫水量,調(diào)節(jié)同一高溫受熱面兩側(cè)的蒸汽溫度相同。
可選地,提高高溫受熱面的調(diào)溫裝置系統(tǒng)的調(diào)節(jié)效率還包括:
提高噴水減溫系統(tǒng)的容量。
可選地,對與高溫受熱面連接的汽水系統(tǒng)及汽水管道進行異物核查控制包括:
對與高溫受熱面連接的汽水系統(tǒng)進行安裝、檢修時,做好防止異物進入的措施及安裝、檢修完畢后進行異物的清理。
可選地,對與高溫受熱面連接的汽水系統(tǒng)及汽水管道進行異物核查控制還包括:
對與高溫受熱面連接的汽水管道進行內(nèi)部清潔度檢查和通球試驗,并用內(nèi)窺鏡進行檢查及徹底清理。
可選地,優(yōu)化鍋爐運行包括:
調(diào)整鍋爐運行方式,優(yōu)化煙氣側(cè)流場并減少煙氣側(cè)的熱力不均勻性。
可選地,優(yōu)化鍋爐運行包括:
優(yōu)化鍋爐的運行,保證高加的投入率,并在鍋爐需要變負荷運行時,控制蒸汽溫度在額定蒸汽溫度之下。
可選地,對高溫受熱面的管內(nèi)蒸汽溫度進行在線監(jiān)測包括:
對高溫受熱面的管內(nèi)蒸汽溫度進行實時在線監(jiān)測,實時掌握高溫受熱面的各管子內(nèi)部蒸汽溫度。
從以上技術(shù)方案可以看出,本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明實施例提供了一種鍋爐高溫受熱面蒸汽側(cè)超溫爆管防治方法,包括:對高溫受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計進行排查,保證高溫受熱面的受熱和散熱達到平衡;提高高溫受熱面的調(diào)溫裝置系統(tǒng)的調(diào)節(jié)效率;對與高溫受熱面連接的汽水系統(tǒng)及汽水管道進行異物核查控制;優(yōu)化鍋爐運行;對高溫受熱面的管內(nèi)蒸汽溫度進行在線監(jiān)測,本發(fā)明實施例通過針對造成大容量電站鍋爐爆管的根本原因進行分析,通過在高溫受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計、調(diào)溫裝置系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)及汽水管道的異物檢查、鍋爐運行及管內(nèi)蒸汽溫度等方面進行調(diào)整優(yōu)化,解決了目前大容量、高參數(shù)的電站鍋爐由于爐內(nèi)高溫受熱面金屬壁溫超溫所造成的爆管、超溫爆管、降參數(shù)運行等一系列問題的技術(shù)問題。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
圖1為本發(fā)明實施例提供的一種鍋爐高溫受熱面蒸汽側(cè)超溫爆管防治方法的流程示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明實施例提供了一種鍋爐高溫受熱面蒸汽側(cè)超溫爆管防治方法,用于解決目前大容量、高參數(shù)的電站鍋爐由于爐內(nèi)高溫受熱面金屬壁溫超溫所造成的爆管、超溫爆管、降參數(shù)運行等一系列問題的技術(shù)問題。
為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂,下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,下面所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而非全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。
請參閱圖1,本發(fā)明實施例提供的一種鍋爐高溫受熱面蒸汽側(cè)超溫爆管防治方法包括:
101、對高溫受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計進行排查,保證高溫受熱面的受熱和散熱達到平衡;
首先,對高溫受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計進行排查,保證高溫受熱面的受熱和散熱達到平衡,而不會出現(xiàn)受熱過多而散熱不足的情況。若高溫受熱面為多級受熱面時,布置可減小熱偏差的中間集箱;通過增設(shè)節(jié)流圈保證高溫受熱面的各管間的工質(zhì)流量相同。
102、提高高溫受熱面的調(diào)溫裝置系統(tǒng)的調(diào)節(jié)效率;
然后,提高可對高溫受熱面進行降溫處理的調(diào)溫裝置系統(tǒng)的調(diào)節(jié)效率,保證高溫受熱面的表面溫度時刻在可控范圍內(nèi)。調(diào)整噴水減溫系統(tǒng)在同一高溫受熱面左右兩側(cè)的減溫水量,調(diào)節(jié)同一高溫受熱面兩側(cè)的蒸汽溫度相同;提高噴水減溫系統(tǒng)的容量。
103、對與高溫受熱面連接的汽水系統(tǒng)及汽水管道進行異物核查控制;
其次,需要對與高溫受熱面連接的汽水系統(tǒng)及汽水管道進行異物核查控制,防止異物堵塞。對與高溫受熱面連接的汽水系統(tǒng)進行安裝、檢修時,做好防止異物進入的措施及安裝、檢修完畢后進行異物的清理;對與高溫受熱面連接的汽水管道進行內(nèi)部清潔度檢查和通球試驗,并用內(nèi)窺鏡進行檢查及徹底清理。
104、優(yōu)化鍋爐運行;
此外,還需要對鍋爐的運行進行優(yōu)化,保證煙氣的順暢流通,以及在鍋爐變負荷運行時,避免蒸汽溫度的過大的變化。調(diào)整鍋爐運行方式,優(yōu)化煙氣側(cè)流場并減少煙氣側(cè)的熱力不均勻性。優(yōu)化鍋爐的運行,保證高加的投入率,并在鍋爐需要變負荷運行時,控制蒸汽溫度在額定蒸汽溫度之下。
105、對高溫受熱面的管內(nèi)蒸汽溫度進行在線監(jiān)測。
最后,對高溫受熱面的管內(nèi)蒸汽溫度進行在線監(jiān)測,確保管內(nèi)蒸汽溫度一直處于正常的水平,若出現(xiàn)溫度過高的情況則及時對鍋爐運行狀態(tài)采取優(yōu)化調(diào)整措施。
為了便于理解,以下將以具體的例子對蒸汽側(cè)導(dǎo)致的爆管等原因進行分析,并提出具體的防范爆管的方法措施。
在蒸汽側(cè)原因方面,導(dǎo)致高溫受熱面超溫爆管的根本原因在于蒸汽側(cè)的流量偏差(由于集箱效應(yīng)導(dǎo)致屏間流量分配不均、由于管子排列結(jié)構(gòu)差異而引起的管間流量不均、由于熱效應(yīng)引起的流量分配不均等)。而導(dǎo)致蒸汽側(cè)工質(zhì)流量偏差的直接原因很多,如高溫受熱面的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題、調(diào)溫裝置系統(tǒng)的設(shè)計問題以及異物堵塞等。
1.1爆管事故舉例
華能某電廠600mw機組鍋爐側(cè)包墻發(fā)生了爆管事故,對爆管事故進行分析發(fā)現(xiàn),造成超溫爆管的主要原因是由于受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計有缺陷,聯(lián)箱靜壓分布不均,導(dǎo)致了部分側(cè)包覆墻管子質(zhì)量流速過低,流量不足,使該部分的受熱面無法得到足夠的冷卻介質(zhì)。提出了四種改造方案:完善連通管系、飽和蒸汽直入包覆前側(cè)墻入口聯(lián)箱、改變側(cè)包覆墻管規(guī)格、增加節(jié)流圈,通過技術(shù)經(jīng)濟性比較,認為采用增加節(jié)流圈的措施最佳,并根據(jù)計算確定了改造的具體實施方案。改造后的運行情況表明,相同負荷下,對比側(cè)包墻低溫過熱器壁溫分布,側(cè)包墻改造后各負荷下壁溫分布趨于合理,受熱面管子最高壁溫點比改造前大幅度降低,受熱面改造達到了預(yù)期目的。
此外,河北某電廠4號鍋爐水冷壁連續(xù)發(fā)生兩次漏泄事故,兩次爆管形式情況相同,爆管標(biāo)高相同。結(jié)合宏觀爆口和電鏡分析,推斷出爆管部位的管壁溫度曾超過ac1點(700℃以上),在該溫度下材料的強度急劇下降,最終導(dǎo)致短時超溫爆管。進一步分析認為,兩次水冷壁爆口主要原因均為管子水流不暢通,造成冷卻條件惡化,在短期內(nèi)即被加熱到較高的溫度,金屬強度下降,在內(nèi)部介質(zhì)壓力的作用下,爐管以較大的變形速度使管徑脹大,管壁減薄,當(dāng)管壁強度不能承受介質(zhì)壓力的作用時,管子開裂。
另外,某電廠1900t/h超臨界壓力鍋爐一次螺旋水冷壁管泄漏事故,通過水冷壁管爆口部位宏觀分析、割管取樣檢測、回路通氣、聯(lián)箱接口和管路變徑部位內(nèi)窺鏡檢查以及回路分段通球等多項技術(shù)手段進行了檢查,最終查明泄漏原因為螺旋水冷壁管避讓燃燒器噴口彎頭部位內(nèi)部卡塞,回路內(nèi)部通流面積減小導(dǎo)致管子局部長期過熱所致。由異物堵塞引起的四管泄漏事故,按異物形成階段不同,將堵塞異物分為基建、檢修和自身產(chǎn)生異物。某火電廠660mw機組鍋爐由于異物長期粘結(jié)在管內(nèi)壁而未堵死,使得管子內(nèi)部流通介質(zhì)不足,造成管子長期超溫運行,導(dǎo)致組織老化,蠕變脹粗,最終爆管泄露。某電廠末級再熱器爆管事故,通過初步現(xiàn)場分析、金相實驗分析和力學(xué)性能分析發(fā)現(xiàn),判斷為異物堵塞管子造成管內(nèi)介質(zhì)流通不暢,最終導(dǎo)致管壁溫度升高爆管。
珠海某電廠2×700mw機組鍋爐高溫對流受熱面多次發(fā)生管壁超溫甚至爆管問題,從煤種、煙道煙氣溫度分布以及蒸汽側(cè)流量分布三方面進行的分析表明,超溫爆管主要由蒸汽側(cè)的流量分布偏差引起,煙氣側(cè)的溫度分布偏差則為次要原因。
1.2爆管原因分析
1.2.1高溫受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理
(1)管組的進出口集箱的引入、引出方式布置不當(dāng),使蒸汽在集箱中流動時靜壓變化過大而造成較大的流量偏差;
(2)過熱器或再熱器的前后級之間沒有布置中間混合聯(lián)箱而直接連接,或者未進行左右交叉,這樣使得前后級的偏差相互疊加,導(dǎo)致末級受熱面產(chǎn)生過大熱偏差。
(3)因同屏(片)并聯(lián)各管的結(jié)構(gòu)(如管長、內(nèi)徑、彎頭數(shù))差異,引起各管的阻力系數(shù)相差較大,造成較大的同屏(片)流量偏差、結(jié)構(gòu)偏差和熱偏差等;
1.2.2調(diào)溫裝置系統(tǒng)設(shè)計不合理
(1)某些鍋爐在噴水減溫系統(tǒng)設(shè)計中,往往用一只噴水調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)一級噴水的總量,然后將噴水平均分配到左右兩個回路。這時,當(dāng)左右側(cè)的燃燒工況或汽溫有較大偏差時,就無法用調(diào)整左右側(cè)噴水量來平衡兩側(cè)的氣溫;
(2)噴水式減溫器一般設(shè)計噴水量約為鍋爐額定蒸發(fā)量的3%~5%,當(dāng)汽溫偏離設(shè)計值問題比較突出時,噴水減溫器容量不夠。
以上原因均可能造成高溫受熱面(過、再熱器)的超溫爆管事故。
1.2.3異物堵塞
(1)制造或安裝時,管道和聯(lián)箱組裝焊接對口前未徹底清理內(nèi)部遺留物。施工過程中未采取好防異物措施,造成焊渣、“眼鏡片”、鋼管、焊條頭等雜物遺留在汽水管道及聯(lián)箱內(nèi),導(dǎo)致部分管道口或節(jié)流孔堵塞,致使蒸汽流量不足,經(jīng)過長時或短時運行,造成鍋爐受熱面管過熱爆管。
(2)機組檢修時,防異物進入措施執(zhí)行不到位,通球、封堵、檢查清理控制失效,異物進入管道內(nèi),不能及時發(fā)現(xiàn)和清除,致使運行中發(fā)生堵塞爆管。
(3)汽水管道內(nèi)結(jié)構(gòu)件固定不牢或損壞。如減溫器設(shè)計制造存在質(zhì)量隱患,焊接強度不足,在運行過程中,由于聯(lián)箱內(nèi)蒸汽沖擊,扁鋼墊板固焊點強度下降,導(dǎo)致扁鋼墊板脫落堵塞在管中,進而造成高溫過熱器爆管。
1.2.4運行狀況不佳引起的超溫爆管
(1)當(dāng)鍋爐運行狀況不佳,導(dǎo)致各管子吸收管外煙氣熱量存在較大偏差時,會導(dǎo)致管內(nèi)流量發(fā)生偏差,從而使蒸汽流量較小的管子內(nèi)蒸汽超溫。
(2)高壓加熱器投入率低,容易導(dǎo)致鍋爐給水溫度降低。計算及運行經(jīng)驗表明,給水溫度每降低1℃,過熱蒸汽溫度上升0.4~0.5℃。因此,高加停運,主蒸汽溫度降發(fā)生大幅度升高。
(3)鍋爐機組負荷發(fā)生較大變化時,鍋爐主汽壓力發(fā)生變化,蒸發(fā)段及過熱段的熱量分配發(fā)生變化,容易引起主汽溫度發(fā)生較大波動,甚至發(fā)生主蒸汽溫度嚴重超溫現(xiàn)象。
(4)當(dāng)運行狀況不佳引起水冷壁傳熱惡化時,將導(dǎo)致管內(nèi)壁對工質(zhì)的傳熱系數(shù)急劇減小,進而造成壁溫飆升并產(chǎn)生管壁超溫甚至爆管事故的發(fā)生。
1.2.5加工制造工藝缺陷
(1)當(dāng)受熱面存在管材質(zhì)量缺陷或加工制造工藝缺陷時,管子容易因工作在高溫高壓環(huán)境下而發(fā)生超溫爆管事故,而發(fā)生爆管的直接原因與受熱面管材質(zhì)量缺陷及加工制造工藝缺陷有關(guān)。例如:
高溫受熱面一般意味著高壓,當(dāng)管內(nèi)工質(zhì)溫度和壓力均較高時,對于焊口質(zhì)量的要求非常嚴格。當(dāng)焊接質(zhì)量不佳時,容易引起焊接處的蒸汽部分或全部短路,造成管子內(nèi)部蒸汽流量減少,管子冷卻不佳,進而導(dǎo)致超溫爆管。
(2)當(dāng)管材的許用溫度或許用用力不足時,即使管壁溫度正常、管內(nèi)壓力正常,也可能發(fā)生爆管事故。
2防止爆管的措施
2.1保證高溫受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性
(1)合理布置管組的進出口集箱的引入、引出方式,如進行管組間的交叉布置等;
(2)同一種受熱面若分為多級受熱面時,根據(jù)需要布置中間集箱,以減小熱偏差;
(3)設(shè)計時,考慮同屏各管間不同管徑、不同管長等因素帶來的阻力系數(shù)不同,通過增設(shè)節(jié)流圈等方法來保證各管間的工質(zhì)流量相同,并保證不同區(qū)域管子的流量分配與所處位置的煙氣放熱量相匹配,從而較少工質(zhì)的熱偏差。
2.2合理設(shè)計調(diào)溫裝置系統(tǒng)
(1)當(dāng)同一受熱面左右兩側(cè)蒸汽溫度偏差較大時,對噴水減溫系統(tǒng)的設(shè)計要求是:保證可以任意調(diào)節(jié)同一受熱面左右兩側(cè)的減溫水量,達到降低蒸汽溫度同時,也能調(diào)節(jié)同一受熱面兩側(cè)蒸汽溫度使其相同;
(2)保證噴水減溫器具有足夠的容量,即使蒸汽溫度偏離設(shè)計溫度很多時,噴水減溫系統(tǒng)也能將蒸汽溫度降低到正常范圍內(nèi),防止蒸汽超溫。
2.3防止異物堵塞
(1)在汽水系統(tǒng)安裝、檢修時,應(yīng)做好防止異物進入的措施和清理措施。集箱內(nèi)部100%進行清理檢查,除去設(shè)備的毛刺、“眼鏡片”等,防止制造和安裝殘留物堵塞管道。此外,利用機組停運機會,用內(nèi)窺鏡或其他方法對聯(lián)箱內(nèi)部及節(jié)流孔部位進行檢查,發(fā)現(xiàn)異物及時進行清理。
(2)檢修中做好防異物控制。受熱面割管后及時封堵,坡口制作時,防止鐵屑進入管道內(nèi)部;新管更換前進行內(nèi)部清潔度檢查和通球試驗,懷疑管內(nèi)有異物時,用內(nèi)窺鏡或其他方法進行檢查并徹底清理。
(3)加強汽水管道內(nèi)構(gòu)件檢查,重點檢查減溫器、流量測量裝置、溫度測量裝置內(nèi)部構(gòu)件的完整性。
(4)管屏彎頭處容易發(fā)生異物堵塞,因此,適當(dāng)加大彎頭的直徑,防止異物堵塞。
2.4優(yōu)化鍋爐運行
(1)調(diào)整運行方式,優(yōu)化煙氣側(cè)流場,減少煙氣側(cè)的熱力不均勻性。
(2)優(yōu)化運行,保證高加的投入率,防止由于高加解列造成的主蒸汽超溫現(xiàn)象。
(3)當(dāng)鍋爐需要變負荷運行時,在保證機組負荷變化率負荷調(diào)度要求的同時,盡量保證較小蒸汽溫度變化,以防主蒸汽發(fā)生短時超溫現(xiàn)象。
2.5保證加工制造工藝的質(zhì)量
隨著材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及加工制造技術(shù)的發(fā)展,高溫受熱面的材質(zhì)質(zhì)量能按照設(shè)計要求供貨,并且高溫受熱面的加工制造工藝也能滿足設(shè)計要求。因此,目前受熱面管材質(zhì)量缺陷及加工制造工藝缺陷帶來的超溫爆管事故較少。但是,在制造廠制造加工和電廠檢修時應(yīng)注意嚴格檢查管材的質(zhì)量,嚴把加工制造關(guān),以此避免此類原因造成的超溫爆管事故。
2.6對管內(nèi)蒸汽溫度進行在線監(jiān)測
通過實時測量或管內(nèi)蒸汽溫度在線計算方法,來實時掌握高溫受熱面各管子內(nèi)部蒸汽溫度,方便運行人員對鍋爐運行狀態(tài)進行優(yōu)化調(diào)整,在保證機組安全性的同時提高機組運行的經(jīng)濟性。例如,如能對高溫再熱器各管子內(nèi)的蒸汽溫度進行在線監(jiān)測,當(dāng)有部分管子的蒸汽溫度發(fā)生超溫過大時,則為了保證機組運行的安全性,需首先通過煙氣側(cè)的再熱氣溫調(diào)節(jié)方法(調(diào)整燃燒器角度、尾部煙氣擋板、煙氣再循環(huán))進行再熱氣溫的調(diào)整,但是當(dāng)煙氣側(cè)調(diào)溫作用有限時,則在必要時需將再熱器事故噴水減溫器閥門打開(會犧牲機組的經(jīng)濟性),將再熱氣溫控制在合理范圍內(nèi)。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到,為描述的方便和簡潔,上述描述的系統(tǒng),裝置和單元的具體工作過程,可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程,在此不再贅述。
以上所述,以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改,或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。