440t/hCFB受热面改造及超温控制措施
摘 要：开封火电厂#2炉是哈尔滨锅炉厂生产的440t/h等级 CFB锅炉，由于存在上的缺陷，在运行中频繁出现二级过热器和高温再热器管壁严重超温的情况，本文针对炉内受热面改造和运行中采取措施控制管壁超温方面，提出了自己的看法，并在运行中取得了很好的效果。
关键词：改造 壁温 控制
1 锅炉简介
开封火电厂#2锅炉系哈尔滨锅炉厂制造的440t/h循环流化床锅炉，型号HG-440/13.7-L.PM4，采用超高压中间再热机组设计，与135MW等级汽轮发电机组相匹配，可配合汽轮机定压、滑压启动和运行。锅炉采用循环流化床燃烧技术，循环物料的分离采用高温绝热旋风分离器。炉膛内部受热面布置有二级过热器、高温再热器，双面水冷壁；尾部烟道布置有三级过热器、一级过热器、低温再热器、省煤器和管式空气预热器。
主要设计参数：
过热蒸汽最大连续蒸发量：440t/h，
过热蒸汽出口汽压：13.7MPa，
过热蒸汽出口温度：540℃，
再热蒸汽流量：360t/h，
再热蒸汽出口压力：2.45MPa，
再热蒸汽出口温度：540℃，
给水温度：243℃，
排烟温度：130℃，
入炉煤质粒径：100％在直径7.0mm以下，直径在0.6mm以内的煤粒占入炉煤的50％以下，直径在0.2mm以内的煤粒占入炉煤的25％以下。
锅炉主要由炉膛、高温绝热分离器、自平衡“U”形回料阀和尾部对流烟道组成。燃烧室蒸发受热面采用膜式水冷壁，水循环采用单汽包、自然循环、单段蒸发系统。布风装置采用水冷布风板，大直径钟罩式风帽。燃烧室内布置双面一屏水冷壁来增加蒸发受热面，布置8屏屏式二级过热器和6屏屏式高温再热器，以提高过热器系统和再热器系统的辐射传热特性，使锅炉过热汽温和再热汽温具有良好的调节特性。
锅炉采用2个内径为7.36米的高温绝热分离器，布置在燃烧室与尾部对流烟道之间，每个高温绝热分离器下布置一个非机械型回料阀，回料为物料自平衡式，流化密封风用高压风机单独供给。每个回料阀对应两个回料腿，共4个回料腿，该炉配有两条给煤线，每条给煤线都有4个落煤口，分别与4个回料腿相连。尾部对流烟道中布置三级过热器、一级过热器、冷段再热器、省煤器和空气预热器。尾部烟道采用的包墙过热器为膜式壁结构，省煤器、空气预热器烟道采用护板结构。
2 #2炉受热面存在问题及改造情况
我厂#2炉于2003年3月15日通过72+24小时试运后投入商业化运营。由于该锅炉在设计、制造、安装上都存在着缺陷，以及运行经验不足等方面的原因，自投产以来频繁发生受热面爆管泄漏事故，投产至2004年大修改造共爆管10次，其中大部分泄漏部位是二级过热器及高温再热器，分析原因是二级过热器和高温再热器的受热面积过大，导致管系长期处于超温状态从而引起爆管。
经过与锅炉生产厂家、设计院以及各方面的专家共同研究，在2004年3月份#2炉大修期间对二级过热器和高温再热器进行了改造，具体实施方案如下：
2.1 高温再热器每屏29根管子，将#6屏高温再热器每屏分别把靠近炉膛中心的3根管子割除，其中#2、#3、#4、#5屏进口小联箱两侧分别加2根同等直径的小弯头，而#1、#6屏进口小联箱各加1根同等直径的管道，以增加通流面积。
2.2 为解决高温再热器出口汽温高的现象，在各屏上由前墙向炉膛中心打有阶梯形的耐火防磨保温材料，以减少高温再热器的吸热量，从而降低工质温度。
2.3 二级过热器每屏29根管子，每屏二级过热器割除4根外圈管子，即靠近炉膛中心的管子，同时和高温再热器一样，增加阶梯型耐磨耐火浇注料。
2.4 考虑到二级过热器爆管部位集中发生在二级过热器下行管屏外侧，我们将这些管子更换为T91的高耐温材质，以提高管材的耐温能力。
2.5 二级过热器进口联箱由原来的Φ159×28改为Φ219×28。考虑到静压因素影响，进汽方式由原来小联箱下端进汽改为小联箱上端进汽，管屏由原来的29根改为25根，减少4根。改造后基本消除了进汽分配不均，各管子之间的蒸汽流量平均增加11%。运行后第一根管子壁温550℃左右，较改造前650℃下降了约100℃。从第一根到第25根管子的壁温偏差在50℃范围内，较改造前壁温偏差明显降低，符合设计要求。
2.6 高温再热器进口小联箱由原来Φ159×20改为Φ219×20，管屏由原来29根改为26根，考虑到静压因素影响，进汽方式由原来小联箱下端进汽改为小联箱上端进汽。改造后的壁温由原来720℃下降至550℃，低于设计值604℃，符合设计要求。
2.7 省煤器的改造：由于高温再热器和二级过热器的面积减少，炉内受热面吸热量下降，为减少排烟损失，提高锅炉经济性，将省煤器进行了改造，由原来的172排增加了6排，总数达178排，增加面积约4%，改造后排烟温度135℃，也达到了设计要求。
2.8 在过热和再热减温水管道上增加旁路以增大减温水量，便于调整汽温。
3 改造后遗留问题
经过改造后高温再热器及二级过热器管系壁温均有大幅度下降，说明我们的改造是基本成功的，经过一年的运行，四管泄漏次数明显减少。但是改造并没有彻底到位，具体反映在两个方面：
3.1 正常运行时蒸汽在二级过热器出口，即三级过热器进口汽温已经达到510－520℃左右，基本达到额定蒸汽温度，说明二级过热器受热面仍偏大。
3.2 高负荷运行时，因蒸汽流量大，二级过热器管壁温度均能在530℃以下，但低负荷时，二级过热器仍存在超温情况，集中反映在二级过热器下行管段，壁温最高可达580℃左右，已经达到二级过热器管材（12Cr1MoV）的允许温度。
4 运行上采取的措施
经过我们观察，在100MW及更高的稳定负荷期间，二级过热器各点壁温可控制在530℃以下，二级过热器下行管壁温偏高往往发生在机组低负荷和变负荷时段，频繁超过560℃，最高可达到580℃，严重威胁二级过热器运行。同时又查在低负荷时段炉主蒸汽流量、减温水流量还有进一步调整的空间。由此分析，在低负荷时段炉内总体燃烧量、循环量较小的情况下，可以通过运行调整使二级过热器壁温偏高的状况得到一定的改善。具体措施如下：
4.1 加强对#2炉二级过热器管壁温度的监视，发现#2炉二级过热器管壁温度超过520℃时及时采取措施调整，严格控制不超过530℃。
4.2 针对#2炉低负荷期间部分二级过热器壁温易高这一问题，要求#2机组最低负荷不低于额定负荷的70％，尽量减少#2机组的负荷变动，以邻机为主调整负荷机组跟踪省调曲线，#2炉则带稳定负荷。
4.3 为保护二级过热器，过热减温水的使用要以一级减温水为主，二级减温水作为辅助调节，通过增大一级减温水量，达到控制和降低二级过热器管壁温度的目的。实际运行时一级减温水调整门和旁路门全开，充分降低二级过热器进口汽温，增加蒸汽在二级过热器中的吸热量，达到降低壁温的目的。
4.4 改善一、二次风量配比，在保证氧量4-6％的前提下，适当减少一次风量，增加二次风量（二次风口倾斜向下进入炉膛），加强炉膛内密相区的物料混合，相对降低二级过热器和高温再热器区域的物料浓度和物料粒径，从而减少炉内受热面及其耐火浇注料的磨损情况。
4.5 炉膛床压控制在7-8kPa之间，床压低时床内物料少，蓄热少，煤粉进入炉膛内不能燃烧完全，燃烧推迟，受热面易超温；床压高时床内物料多，物料在炉内与受热面和浇注料的磨擦、碰撞加剧，影响运行寿命，根据厂家提供的参数和实际运行数据所得，床压维持在7-8kPa之间较为适宜。
4.6 严格控制入炉煤粒径，不合格及时通知检修调整碎煤设备，因为大煤粒多时加剧炉膛内部的磨损；小颗粒多时，因CFB锅炉炉膛温度较低，煤粉燃烧推迟，在炉膛上部或出口处燃烧，易发生超温现象。
经检修调整后入炉煤粒径仍不符合规定时，立即改变上煤方式从而改变煤种，或是检修人员查看碎煤设备的运行质量，最终必须保证入炉煤粒径合格，不合格的煤种严禁进入炉膛；
4.7 #2炉低负荷时要坚持滑压运行，以相应提高蒸汽流量，改善二级过热器管壁温度。
4.8 尽量创造一个良好的炉膛燃烧工况，使炉膛内床温、床压分布均匀。要求两条给煤线同等出力给煤，排渣时采取两台冷渣器同时排渣，或交替排渣，避免长时间只使用一条给煤线或一台冷渣器，防止炉内局部超温结焦。当一条给煤线或一台冷渣器故障时，及时联系处理；若短时间无法处理好，加强运行那条给煤线下煤插板开度的调整，使炉膛均匀给煤，减少甲、乙两侧烟温、氧量偏差，从而减少局部过热现象的发生。
4.9 趁每次停炉机会，组织专业人员对二级过热器和高温再热器查防磨、管壁测厚、管子蠕胀测量，发现磨损及时更换新管段，更换后进行焊口探伤；对二级过热器和高温再热器的耐火浇注料全面检查，有破损或脱落及时修补，防止管子局部过热爆管。
通过上述措施，我们在运行中基本达到了控制二级过热器壁温超限的目的，现在正常情况下，壁温最高温度510℃。
5 结束语
通过对我厂#2炉受热面的改造和运行方面采取有效的调整措施，我们在运行中基本控制住了二级过热器和高温再热器壁温超限情况的发生，现在#2炉运行情况良好，二级过热器和高温再热器泄漏次数明显减少，可见所取得的成效是十分明显的。但是同时也遗留了一些其他问题：目前#2炉所用减温水量偏大，最大时可达50t/h，而且全开一级减温水达到降低二级过热器壁温的目的，较大的牺牲了机组的经济性，这些问题有待我们接下来进一步去探讨、研究。