防止高温再热器管壁超温措施探析

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1、防止高温再热器管壁超温措施探析　　【摘要】电厂发电用锅炉使用时常会发生锅炉高温再热器爆管泄漏事故，爆管的原因大多数由于管壁超温所致。针对管壁超温采用双层耐高温不锈钢防磨瓦卷板进行隔热，根据运行的管壁温度情况进行添加隔热层直至达到理想效果，可以有效防止高温再热器管壁超温。【关键词】管壁超温再热器爆管隔热电厂发电用锅炉使用过程中常会发生锅炉高温再热器爆管泄漏事故，爆管的原因大多数由于管壁超温所致。本文针对广西柳州发电有限责任公司（柳电公司）装机容量为2×220MW超高压火电机组及武汉锅炉厂生产的WGZ670/13.7—3型超高压、一次中间再热、自

2、然循环汽包煤粉炉，进行防止高温再热器管壁超温的技术改造措施探讨。1技改装置1.1锅炉结构10广西柳州发电有限责任公司（柳电公司）装机容量为2×220MW超高压火电机组，#1、#2机组分别于1994和1995年投产。锅炉为武汉锅炉厂生产的WGZ670/13.7—3型，超高压、一次中间再热、自然循环汽包煤粉炉，原设计煤种为山西西山、潞安混贫煤。锅炉采用直流式煤粉燃烧器，原设计为四角各一组呈对角单切圆布置，切圆800mm逆时针旋转。2011年两台机组完成供热改造，成功实现了热电联产。锅炉的低温再热器和低温过热器布置于尾部竖井烟道中，高温过热器布置则

3、布置在炉膛出口，其后是高温再热器。过热汽温主要以减温水调节为主，再热汽温以烟气挡板调节为主。1.2高温再热器结构布置柳电公司#1、#2锅炉高温再热器一共有116排受热面，每排受热面有6根蛇形管，对应有一个进口和出口小集箱，蒸汽介质流向都是从A、B两侧大管箱进入，经过58+58排蛇形管加热，然后从大管两端输出，大管中间不连通，间汇合受热面管排内5圈管材为钢研102，外1圈管材为不锈钢1Cr18Ni9Ti，全部蛇形管进、出口均用一截1000mm左右的12Cr1MoV材质短管与小集箱连接。根据金属材料使用说明要求，柳电公司锅炉高温再热器的金属壁温5

4、60°C时为报警温度，580°C时为极限温度。由于设计制造的原因，投产时只有部分管排受热面蛇形管出口和小集箱布置有温度测点，其中管排受热面蛇形管出口有16个壁温测点，小集箱有22个壁温测点，受金属材料耐温极限所限制，锅炉管壁温度的测点布置在炉外。2管壁超温成因分析10为了保证高温再热器管壁温度不超过报警值560°C，通过降低再热汽温运行来实现，但高温再热器出口汽温仅能维持在505°C左右，距离额定参数540°C相差很远，经济性非常差。因此，分析高温再热器管壁超温的真正原因，并针对原因采取相应的有效措施，在保证管壁不超温的情况下，提高高温再热器

5、出口汽温，是一个亟待我们解决并且是迫在眉睫的课题。2.1烟气走廊在运行当中，烟气流过受热面时，受多种因素影响在通道中很容易形成烟气走廊现象，这种现象极其容易造成局部受热面烟气流速过高。根据换热原理，烟气流速高的受热面换热量肯定比流速低的受热面高，在管内蒸汽介质流量不变的情况下，烟气流速高的受热面管壁温度肯定比流速低的高，而且成几何性增高，最终导致管壁超温。形成烟气走廊的主要原因是锅炉炉膛四角切圆布置火嘴所致。当风粉在四角切圆布置的炉膛内燃烧时，就必定形成一个旋转的火球，火球一直旋转持续到炉膛出口，仍然有旋转残余。在炉膛出口处，如果是逆时针旋转

6、的烟气由A侧旋到B侧，当烟气旋转到A侧时，就很容易被引风机吸力带走，而达到B侧出口的烟气就比较少，因此A侧的烟气量和烟温要比B侧要高得多，理论上A侧烟气流速比B侧高1-2倍左右；顺时针布置时则相反。2.2管内结垢10锅炉炉膛出口烟气温度正常情况下都相当高，特别是四角火嘴切圆布置的锅炉，逆时针布置时A侧烟温比B侧要高得多，在运行当中A侧烟温要比B侧烟温高100-150°C左右，通常A侧烟温高达900°C以上；顺时针布置时则相反。在运行当中，如果受热面管壁热阻大导致热量无法及时散发（传热）到蒸汽介质中时，就会造成受热面管壁自身温度升高而超温。这种

7、管壁超温的现象还无法在温度测点中体现出来，因此在日常运行当中无法监视。这一管壁超温的现象主要原因大多数是由于管内结垢所致，管内一旦结垢，热阻就变大，管壁与蒸汽介子之间就无法及时导热，所以管内结垢后运行起来几乎百分之百会爆管。2.3蒸汽流速不均匀蒸汽在管道中流动时，在其它条件都不变的情况下如果管道出入口压差不一样则蒸汽流速就不一样，在相同时间内流经管道中的蒸汽量就会有大有小，与管道出入口压差成对应的正比关系。在换热量相同的情况下，蒸汽介质流量小的受热面势必会造成蒸汽介子和管壁温度升高。2.4锅炉升负荷速度过快10在锅炉升负荷过程中，当我们快速增

8、加燃料量时，锅炉燃烧得到加强，燃料燃烧后发热量和烟气量同时增加，此时，大量的高温烟气快速流经各个受热面，烟气与受热面管内蒸汽对流换热得到加强。同时，水冷壁内的汽水混