300mw锅炉启动阶段超温故障分析

300mw锅炉启动阶段超温故障分析

1水冷壁偏差冷壁是蒸发装置循环电路的冷热表面，直接受到炉内火焰的辐射。在启动时,循环回路中处于炉外的部件靠工质循环对流加热。水冷壁均为膜式结构,管间刚性连接,不允许有相对位移,故邻管之间的温差会产生很大的热应力。水循环不良造成管间流量偏差以及水冷壁热偏差都会导致邻管间的温差。为了限制膜式水冷壁热应力,邻管间的工质温差不允许超过50℃。1.1水冷壁串联管热负荷偏差在启动过程中,燃料投入量少,燃烧常集中在炉膛局部地区,火焰偏离炉膛中心或直接冲刷水冷壁,加重了水冷壁并联管热负荷偏差。自然循环锅炉水冷壁具有重位压头为主的热偏差特性,热负荷小的偏差管子流量小,可能发生蒸干使传热恶化。启动过程中应十分注意水冷壁屏间、管间的热负荷均匀性。1.2水冷壁内汽化启动过程中及早建立稳定的水循环是安全启动的重要目标。自然循环锅炉点火前,汽包水位以下空间贮存静止状态的锅水,点火后水冷壁中锅水温度逐渐上升,达到沸点后部分汽化,形成汽水混合物。在该过程中,水冷壁管内工质密度逐渐减小,运动压头逐渐增大。运动压头用于克服循环回路的流动阻力,使工质流动。当运动压头大于流动阻力时,工质加速流动,动力压头等于流动阻力时为稳定流动。1.3低压时汽水液的密度(1)锅炉点火后定期切换油枪,保证水冷壁受热均匀,加强水冷壁吸热量,以降低水冷壁管壁内的工质密度。(2)启动初期保持较低的水冷壁工质压力,有利于提高运动压头。因为低压时饱和水的焓值较小,水冷壁管中的水升至饱和温度所需要的热量较小;一定质量含汽率的汽水混合物的焓值在压力低时较小,水冷壁吸热量相同时低压可产生较多的蒸汽,汽水混合物密度较低,运动压头增大;低压时饱和温度低,金属蓄热量少,水冷壁吸热可更多地用于产生蒸汽;在相同的质量含汽率下,低压汽水混合物的密度小于高压汽水混合物的密度。(3)提前借用邻炉蒸汽加热水冷壁中的锅水,待起压后再点火。经邻炉加热后,水循环建立早而稳定,汽包上、下壁温差下降,并且蒸汽进入过热器有利于保护过热器。2降压过程控制回顾(1)合理控制锅炉上水温度和速度,严格按规程、规定执行,上水完毕后应及时投入底部加热。(2)在低压阶段缓慢升压是防止汽包壁温差过大的重要和根本措施,因此,升压过程要严格按照给定的升压曲线进行。在升压过程中若发现汽包温差过大,应减慢升压速度或暂停升压。控制升压速度的主要手段是控制好燃料量,此外还可以开大一级、二级旁路以增加旁路系统的通汽量。(3)升压初期汽压上升要稳定,尽量不使汽压波动太大。因低压阶段汽压波动时饱和温度变化率很大,饱和温度变化大必将引起汽包壁温差变大。(4)采用适当的方式加强定期排污,以增强锅炉水循环。(5)采用对角投油枪、定期倒换或采用多油枪·62·华电技术第32卷少油量等方法,使炉膛内燃烧稳定和热负荷均匀。(6)尽量提高给水温度。给水温度低,则进入汽包的水温也较低,会使汽包壁上、下温差大。3氧的体积分数冲转时选择较高的主汽压力;投粉前应将对应的油燃烧器全部投入,以利于煤粉燃烧;风量应适中,不宜过大,35万～45万m3/h即可,氧的体积分数控制在9%以下;煤粉着火后应迅速接带负荷,尽量缩短在150MW以下负荷的停留时间。4过热器、再热器蒸汽超温低温过热器和再热器在启动过程中,经常发生受热面金属温度超过其材料的许用温度和温度波动的现象,下面对其原因进行分析。(1)设计壁温接近材料的许用温度极限值。过热器、再热器管壁金属温度在锅炉各受热面中最高,在设计制造时为提高锅炉机组的经济性,采用金属的温度常接近材料的许用温度限值。(2)冷却能力差。在启动过程中,锅炉利用一部分热量用于加热锅炉金属、炉墙等,使其逐步达到某一工况下的稳定温度,另一部分用于加热锅水、产生蒸汽和过热蒸汽。因此,锅炉产汽量与受热面管内蒸汽流量低于正常工况下的相应水平。过热器与再热器受热面靠管内壁对蒸汽放热来冷却,其放热系数α的2次方正比于蒸汽流速的0.8次方,在启动过程中,过热器和再热器产生的蒸汽对受热面的冷却能力低于正常工况下受热面金属与工质之间的温差,很可能发生“超温”现象。(3)热偏差大。启动过程中过热器与再热器热偏差比正常运行时大。在燃烧方面常有炉膛温度分布不均匀、火焰位置可能较高、炉内上升气流速度分布不均引起出口烟温不均、烟速不均等现象,会使过热器、再热器热偏差加大。在启动过程中常用喷水减温器调节汽温,但这时蒸汽流量小,减温水在蒸汽中气化能力差,可能引起蒸汽夹带水分进入分配集箱造成流量分配不均而引起热偏差。(4)锅炉停运冷却过程中,部分蒸汽凝结成水后积于过热器U形管下部;锅炉水压试验或化学清洗受热面时,会使过热器与再热器积水;锅炉停运,蒸汽在过热器与再热器内冷凝结成水而形成积水。立式蛇形管过热器与再热器内的积水不能用放水的方法疏掉,启动初期积水形成水塞,阻碍蒸汽畅流,受热面得不到足够的冷却,并因水柱波动引起管壁金属温度波动。(5)锅炉点火启动初期,锅炉汽包内产生的蒸汽在过热器管束内产生凝结水,积于该管束下部U形管内。(6)在启动过程中,未并网前或并网后投入的减温水量控制不当,减温器喷头雾化效果不好,造成对流过热器下部U形管束内积水形成水塞,引起部分管壁在启动过程中受热不均而超温。(7)#4,#5锅炉燃油系统启动过程中,油枪部分投不上,有时只有集中的几支能投入运行,定期切换困难,造成炉膛受热不均、局部管壁超温。(8)点火初期,燃料量过大使对流后的烟温过高,燃烧的热量大于产生的蒸汽量。(9)锅炉减温水门不严,水漏入过热器中;停炉后减温水门没有及时关闭,过多减温水进入过热器。(10)炉内烟气充满程度不均匀,产生烟温差,部分管束吸热量过大,使壁温超限。(11)在启动过程中高、低旁路调整不当,造成蒸汽管道中的蒸汽通流量过小,对管壁的冷却效果不好,造成管壁超温。(12)在并网启动磨煤机带负荷过程中,对进入炉内的燃料量控制不当,造成燃烧剧烈和燃烧滞后,导致各过热器管壁超温。(13)在并网后的升负荷期间,一级减温水用量不当造成屏式过热器壁温超限,对进入炉膛内的煤粉细度及风量控制不当造成高温过热器、高温再热器、低温过热器壁温超限。5受面控制措施在启动过程中,限制过热器与再热器受热面金属温度以防止“超温”,控制各部分的热应力变化,减少寿命损耗。其保护措施如下:(1)锅炉水压试验后放水时用虹吸法放尽余水,即降压放水时只打开锅炉过热器出口联箱上的空气门,由锅炉水冷壁下联箱的定期排污阀进行放水,可有效放完过热器管束中的积水。(2)锅炉启动初期调整好燃烧,尽量在机组并网前不投减温水,若因锅炉主蒸汽温度高而需投减温水,可投一级减温水;尽量不投二级减温水,防止高温对流过热器入口联箱二级减温器出口处的过热器管束发生水塞。(3)锅炉启动初期应利用突然开大向空排汽门或突然将Ⅰ到Ⅱ级旁路阀门开大的方法使过热器管内蒸汽流速突然增加,使对流过热器进、出口联箱内压差瞬间增大而将水塞排除。(4)在启动升温、升压过程中,油枪要定期切换,控制好燃油流量,严格按照机组启动升温、升压曲线进行启动;控制枪前油压为0.7MPa左右(#4第12期徐军涛,等:锅炉启动过程受热面安全分析与防止超温的控制措施·63·锅炉枪前油压为0.5MPa左右),雾化蒸汽压力为0.8MPa,保证良好的雾化效果。(5)保证燃烧所需的风量,#5锅炉应控制风量在65万m3/h,二次风箱压力在0.2kPa左右;#4锅炉应控制风量在40万m3/h,二次风箱压力在0.1kPa左右。(6)在启动升压过程中,应启动初期过热器系统各级疏水阀,过热器出口疏水阀可疏掉积水并排放蒸汽。过热器其他各级疏水主要用来疏去积水,待积水疏尽后应及时关闭,避免蒸汽短路而降低受热面的冷却能力。主汽阀前疏水可疏掉积水,还可对主蒸汽管暖管,该疏水阀在汽轮机冲转后关闭。(7)点火初期严格控制炉膛出口烟气温度,炉膛热负荷要尽量分布均匀以免烟气温差过大(并网前不得超过540℃),可用切换油枪和控制燃油流量来控制其出口烟温在规定范围之内。(8)监视油枪的雾化情况,如果雾化不好可将此油枪退出运行,通知检修处理(此种情况可在锅炉12.6mm人孔门处观看)。(9)在升温、升压过程中,如发现一级、二级减温器前后汽温偏差大,可认为是减温水系统不严,应将其手动门加关,防止引起过热蒸汽管道水塞。(10)汽机冲转前要控制好对高压、低压旁路的调整,保证蒸汽管路内的通流蒸汽量,使各金属壁温得以冷却。(11)在汽机未定速前,不得投入减温水,防止蒸汽带水造成水塞而使蒸汽通流效果不好。如果遇到低压力、高汽温工况下汽轮机胀差无法控制的情况,在保证蒸汽参数稳定的前提下,根据情况投入减温水,但二级减温水不能大量投入,而且要控制一级、二级减温水后的汽温不低于其饱和温度。该过程中的调整一定要谨慎,防止二级减温水投入量过大而造成部分过热蒸汽管道水塞。(12)当再热蒸汽管道中无蒸汽流通时,严禁调整再热汽烟气挡板,防止再热器干烧。(13)并网启动磨煤机升负荷时,燃料的投入不易过快,要保证压力与温度稳定,启动磨煤机时投入2个火嘴后,旁路风调整门开至30%左右,保证磨煤机入口风压在4kPa以上,粉管出口压力在1.5kPa以上,并将磨煤机磨内料位控制在650mm左右,出口温度控制在80～90℃。运行6～10min后可根据负荷情况投入煤粉,保证入炉煤粉的细度,避免因煤粉过粗造成燃烧滞后而使壁温超限。(14)在锅炉启动过程中,要防止升温、升压速度过快,投煤粉的时间不可过早、投粉量不可突然增大,以防过早大量使用减温水。(15)当屏式过热器及高温过热器部分壁温超限时,可根据其壁温的分布情况调整其对应侧的减温水量进行控制,特别是对一级减温水的控制。(16)控制好燃料量,发现壁温高时要及时采取措施(如削弱燃烧、开大旁路、开大向空排汽门、调