淺析如何防止鍋爐受熱面受損
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摘 要：本文主要探討了如何避免鍋爐受熱面損壞的控制手段，期望能夠在一定程度上防止受熱面損壞情況的發生。
關鍵詞：鍋爐 受熱面 升溫 升壓 措施
中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2019）07-0-01
前言
受熱面是火電廠鍋爐熱交換的主要介質，一般包括水冷壁、省煤器、再熱器、過熱器、空氣預熱器等設備。一般來講，受熱面管束受熱不均、管束發生機械損傷或吹灰蒸汽長期侵蝕管壁都有可能導致爆管事故。而一旦受熱面的管束出現損壞或爆管，造成工質大面積泄漏的嚴重事故，將會給發電廠造成較大經濟損失，嚴重的還可能威脅現場工作人員的生命安全。根據某電廠數據，鍋爐受熱面受損的情況發生概率較高，在2013年鍋爐投產后共發生15起受熱面破裂事故。反觀其原因，造成受熱面損壞主要在于受熱面管束所受的熱應力超過管材所能承受的應力極限，從而導致斷裂。這種斷裂極易發生在鍋爐啟、停和堵管的情況下。在這些情況下，受熱面管束溫度變化梯度一般較大，極易造成管材所受的應力陡增的情況。而除去鍋爐啟停，鍋爐日常運行時，若工質流動不暢、受熱面結焦等也會導致受熱面金屬管壁超溫從而爆管。基于以上所述，
一、鍋爐介紹
本文主要以大唐集團托克托發電公司的超超臨界鍋爐作為研究對象。所研究的鍋爐型號為DG2057/29.3-∏2，由東方鍋爐公司制造的前后墻對沖燃燒、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態排渣、全懸吊結構、∏型布置的變壓運行直流爐。鍋爐設計壓力29.3MPa，最大連續蒸發量為2057.1t/h，額定蒸發量1878.9t/h，額定過熱蒸汽溫度605℃，額定再熱蒸汽溫度623℃。
二、鍋爐啟停及鍋爐正常運行的相關措施
鍋爐在啟停時，其高溫承壓部件也會經歷加熱和冷卻。在此過程中若參數控制不當，將產生較大熱應力，影響鍋爐承壓部件的使用壽命。此外，在鍋爐正常運行期間，結焦等情況會容易造成受熱面金屬壁溫超限，同樣威脅受熱面安全。一般來講，防止受熱面破損的措施根據鍋爐狀態不同而不同。因此本文將分鍋爐啟動、鍋爐停運以及鍋爐正常運行幾種情況進行討論。
1.鍋爐啟動升溫升壓的相關措施
在鍋爐進行升溫升壓的相關操作時，應在一定程度上減小管材所受的熱應力，進而將應力對管材的作用減小到最低，從而起到保護受熱面的作用。因此，在對鍋爐進行上水操作前應確認各放水門關閉，主、再熱汽系統各疏水門開啟，主、再熱汽系統各放空氣門開啟，檢查各疏水溫度測點應顯示正確，各取樣門及加藥門開啟，以保證管內的空氣排盡，防止因為管內含有空氣導致受熱面發生工質滯留。此外，上水前還需對水質進行化驗，并對鍋爐上水的水溫和速度進行嚴格控制，鍋爐冷態啟動時，水溫控制在21～70℃區間內；且另做規定，鍋爐冬季啟動時上水時間不小于4小時，夏季啟動時上水時間不小于2小時。
在鍋爐上水結束后，必須保證受熱面受熱幅度不能過大。因此還需對爐膛的燃燒情況和受熱面的受熱情況做出相關規定。一般來講，我們要求等離子磨煤機啟動后根據煤質及火檢情況控制煤量在15～25t/h，以便能夠保證鍋爐受熱面不會因為突然的熱負荷增加而發生受熱不均的情況。鍋爐點火后，應密切注意各疏水門和放空氣門后的材料溫度變化，此時疏水門及放空氣門后的溫度應保證持續上升，否則必須對各個閥門進行檢查確認閥門是否處于正確的狀態。
最重要的一點，就是對于鍋爐壓力和溫度升溫率的控制。在整個啟動過程中，運行人員必須控制汽水分離器進口溫度升溫率不超過2℃/min；在鍋爐點火至汽輪機沖車階段，汽水分離器進口溫度溫升率小于0.72℃/min，升壓率小于0.02MPa/min；待機組并網至帶額定負荷這段時間內，汽水分離器進口溫度溫升率應小于1.25℃/min。待汽水分離器壓力升至0.2MPa后，運行人員須關閉所有的放空氣門；待汽水分離器壓力升至1.0MPa時，運行人員須關閉各疏水門。當再熱器出口母管壓力至0.2MPa，關閉再熱器各放空氣門。當再熱器出口母管壓力至0.5MPa，再關閉再熱器各疏水門。汽水分離器出口壓力至0.5MPa投入高低壓旁路系統。
2. 鍋爐停爐時的相關措施
與鍋爐啟動時一樣，在執行停爐操作時，也需要對整個停爐過程中的參數進行控制。但其控制原則與鍋爐啟動過程相反。
2.1停爐后的通風冷卻：
如果鍋爐停爐后，沒有對爐內受熱面的相關檢查工作或大、小修情況，在鍋爐停爐后對其進行通風吹掃，持續時間不得少于10分鐘。在吹掃工作結束后停止所有引、送風機并關閉引送風機出入口擋板，鍋爐保持燜爐狀態。若安排有針對受熱面的檢查、檢修工作，在完成上述工作并燜爐48小時后，且高溫過熱器與高溫再熱器的壁溫均降到300℃以下時，再進行自然通風冷卻；在鍋爐滅火72小時并且高溫過熱器與高溫再熱器壁溫均降到200℃以下時，啟動相應臺數的引風機及送風機，以維持合適風量對鍋爐繼續通風冷卻。在冷卻期間必須保證低溫過熱器和低溫再熱器入口煙氣溫度的降低速率不高于2℃/min；屏式過熱器、末級過熱器和高溫再熱器管壁金屬溫度降溫速率不超過1℃/min。只有當煙溫測點顯示數值符合相應的要求時，此時才可以結束強制通風冷卻。
2.2鍋爐放水的相關操作：
如機組計劃停運一周以上，鍋爐采用帶壓放水方式（相當于余熱烘干防腐），分離器入口壓力降低至0.8MPa，開啟鍋爐所有疏放水門進行帶壓放水，當分離器入口壓力降低至0.2MPa，打開鍋爐所有放空氣門；如機組計劃停運不到一周時，分離器入口壓力降至0.5MPa時，打開過熱器疏水門；分離器入口壓力降至0.2MPa時，打開鍋爐所有放空氣門。當分離器入口壓力降至0.1MPa時，開啟全部疏水門和放空氣門進行徹底放水。待鍋爐內部水排盡之后，鍋爐放水操作結束。
3.鍋爐正常運行時的相關措施 除保證鍋爐的啟停階段外，在鍋爐正常運行時應盡量避免鍋爐結焦，同時對受熱面壁溫進行嚴格把控，防止由于金屬壁溫超限造成受熱面損傷甚至爆管。因此，在運行人員進行鍋爐運行情況的調整時，應著重從以下幾個方面進行：
首先，對燃煤及配煤摻燒加強管理，同時做好煤質化驗工作。包括煤的工業分析、灰熔點測量等。當燃用煤種變化時及時化驗煤質，當燃用煤種灰熔點小于其軟化溫度時及時調整配煤方式，堅持合理摻燒，保證燃煤來源穩定，避免燃用煤種頻繁變化。
其次，在運行調整方面，需嚴格控制鍋爐出口氧量在規定范圍內。100%負荷時鍋爐出口氧量不小于3.21%，50%負荷時鍋爐出口氧量不小于5.67%，并保證兩側氧量偏差小于0.5%。運行時若鍋爐兩側氧量出現較大偏差大時應及時校核表計，確認表計無誤后通過調節鍋爐配風來保證氧量在正常范圍內。
再次，運行人員應加強對汽溫的調整及鍋爐結焦情況的監視，必須對受熱面進行及時吹灰，防止汽溫過高造成壁溫超限。合理控制鍋爐爐膛火焰中心高度，避免鍋爐的對流受熱面區域發生結焦等現象。為避免由于傳熱不均導致的受熱面爆管，在鍋爐日常運行時必須嚴格執行鍋爐吹灰規定。在吹灰之前，必須保證吹灰蒸汽參數符合要求，若發現排煙溫度異常時應增加水冷壁燃燒器區域的吹灰頻次。
除上述方面以外，在鍋爐運行時，應設置自動調整爐膛負壓，并且密切監視爐膛壓力變化。當引風機出力受限導致無法控制爐膛負壓時應酌情考慮降低機組負荷。另外，還需保證進入爐膛參與燃燒的煤粉細度合適，并密切關注磨煤機的煤粉細度，發現問題及時進行調整。此外，還需要密切關注磨煤機的出口溫度。尤其對于某些易結焦的煤種，在運行適當降低磨煤機的出口溫度，防止燃燒器區域結焦的情況發生。
最后，還應對鍋爐設備進行定期維護和檢修。在鍋爐日常運行時，運行人員應密切關注鍋爐參數，發現表計指示不準，及時通知相關人員檢修處理。相關部門還應定期對鍋爐的測量裝置（如氧量表、一氧化碳裝置、風量測量裝置等）進行檢驗和維護工作，確保測量值指示正確。在鍋爐停爐檢修期間，結合防磨防爆工作清理爐膛受熱面的積灰，確保鍋爐啟動前爐膛受熱面的清潔。
結語
燃煤電廠每年都會發生由于受熱面破損導致的事故，因此我們應該對受熱面破損引起足夠的重視。而反觀電力系統的同行們對于防止鍋爐受熱面破損這一事故都能夠提出足夠多的措施和方法。但正如本文所描述的那樣，無論采取哪種措施，究其根本都是為了避免受熱面管材所受的熱應力超過其材料對應的應力極限。相信在科技更加成熟的未來，如果能有承受更大的熱應力材料投入使用，對于減小鍋爐受熱面破損將會做出巨大的貢獻。但是基于目前的情況，我們應該著眼于制定更合理的措施，來避免材料所受的熱應力超過其應力極限而造成的不可逆的形變，進而避免鍋爐受熱面破損的情況發生。
參考文獻
[1]蔡緒譜.鍋爐受熱面損壞的原因及防范措施探討[J].民營科技，2016（7）：6.
[2]沈羚.鍋爐受熱面管子損壞的原因及修理方法[J].現代經濟信息，2006（3）：40.
[3]黃偉，張正坤，王希寰，李煒.大型超臨界W火焰鍋爐鰭片式受熱面管泄漏原因探討[C].2013年中國電機工程學會年會論文集，2013-11-20.
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