消除电厂锅炉过热器和再热器局部超温的措施分析
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摘 要：在电厂锅炉运行时过热器和再热器局部超温的现象是最常见问题。为了解决问题，我们通过设计蒸汽流的分布，以改变过热器和再热器的燃烧侧上的不均匀热吸收的现象。本文详细分析了过热器和锅炉过热的原因，并提出了纠正措施。
关键词：大容量电厂 过热器 再热器 超温
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2019）10-0204-02
锅炉过热器和再热器过热解决方案需要改善燃烧系统并对管道施加绝缘物质。然而，在审查燃烧系统的改进之后，绝缘体的使用随着时间的推移而减少。因此，为了补偿燃烧侧的不均匀吸热，过热器和再热器的优化对改变蒸汽流量的分布具有积极作用。
一、导致过热器和再热器局部超温的原因
在锅炉运行期间，过热器和再热器产生局部过热原因如下：首先，在燃烧模式中，烟囱上的热吸收是不均匀的，因此，锅炉容量增加的趋势也在增加。其次，过滤器之间的蒸汽流不均匀，当蒸汽进入锅炉时，入口浓缩罐的涡流区域中的静压降低，导致过滤器之间的蒸汽流不均匀的情况。第三，同一主体的不同管之间的温度差异在管的加热长度上不同，并且蒸汽流量，辐射量和对流热吸收不均匀。
当上述因素集中在一个区域时，该区域的温差变大。例如，日本进口的三菱350 MW锅炉屏试再热器过热有两个原因，一是屏幕区域阻挡热量吸收，二是涡流区域出现重叠。
二、蒸汽侧和设计结构的改进措施
1.添加节流管以沿着吸收热量或减少同一板上的蒸汽流量，从而增加管中的蒸汽流量。
2.相同锅炉的外管减少加热长度并增加蒸汽流量。
3.入口和出口歧管的内径以及T形件在歧管上的位置调整以减少涡流区域中的静压降效应并防止最大吸热区域。
上述措施1和2主要用于调试锅炉，也可用于锅炉设计，测量;3主要用于锅炉设计，使用节流阀来改变蒸汽的流量分布以补偿来自排气侧的热量吸收的不精确性，这对于切向燃烧容器更有效。由于切向燃烧引起的吸热峰的位置在锅炉的宽度上相对固定，反应器从外部焊接并且工作负荷低，将节流和吸热峰间隔开，使得吸热峰不会落在节流管屏上。而且，节流阀的附加阻力减小。例如北仑工厂600 MW再热器改造中使用的节流环节将蒸汽阻力提高到0.01 MPa，过渡效果明显。加热事故的平均水量为17t/h，主蒸汽的温度上升了4℃，收益價值高达170万元。
三、蒸汽侧和设计结构的改进方案
消除过热器和再热器局部过热的措施主要是为了改善蒸汽侧和设计。这里包括以下三个措施：首先，减少了在管道宽度上吸收的热量，增加节流管的蒸汽流量，从而使热量输入更大。第二，下管的同一主体的外管短路，并且加热长度的减少增加了蒸汽量。第三，从进出口歧管调整管网内径，调整三通位置到歧管，降低涡流区降低蒸汽压力的效果，尽量避免最大化吸热面积。
以上三项措施的前两项，主要是运用到已经运行的锅炉中，第三项是锅炉的设计。从切向燃烧的下方，通过改变节流阀的蒸汽流量分布在锅炉中，以优化排气方面的不均匀的热吸收。这主要有两个好处：首先，可以在锅炉宽度上设定切向燃烧的吸热终点，其次，可以将第二节流阀焊接到锅炉的外部，从而减少所使用的设备的量。
此外，这种方法对气流圈增加的压力很小。例如，在重建600 MW锅炉时，节流阀的蒸汽压力增加了0.01 MPa，但改善效果相当：减少了喷水量，蒸汽温度升高和经济收益也得到了改善。
四、新型计算方法的特点
限制或缩短外环的电路的实现是对精确计算方法的需要。高性能锅炉中的过热器和再热器加热条件非常复杂，包括对流传热以及玻璃，屏幕和后窗之间的辐射热传递。这种热量在管道分配中是一个很大的不均匀。过热器和再热器的管道采用不同的材料设计，一些外国公司使用其他管道直径进行串联，管道内外改变，但是结果表明温差仍然很高。
根据研究和实践，我们开发了一种方法来精确计算锅炉中过热器和再热器之间的温差以及炉壁的温度。该过程考虑了所有不规则性，例如屏前，屏后，屏间的燃烧气体的辐射量，蒸汽流量，加热管的长度，对流换热等。
例如，过热器吸收的废气辐射量占总吸热量的20-40%，并且管的分布和第一排的吸热不均匀，而第一排的管子吸热量最大，后排管的吸热量越来越小。屏间和屏后之间还存在辐射热和对流热的其他特征。根据这些性质的定律，可以进行通过辐射和对流的传热原理来进行计算。
蒸汽过热器和再热管由从出口到入口由多个管段组成。这些管子位于第一排，末排和排间，其具有传热特性。因此，每个管段分别计算辐射和对流热量的分布。
五、锅炉改造和优化案例
1.工程概况
东方锅炉（集团）有限公司和三井巴布科克公司（MB）在技术上合作并发展。他们创新的自然循环锅炉采用有限责任空调燃煤公司的三级和四级设计制造，并于2005年投入运行。自然循环，前后壁燃烧模式，中间加热，通风简单，通风平衡，炉渣生产，双烟囱紧配合，滚筒式钢架，通过烟气分离调节蒸汽的温度，并且再热器采用烟气挡板调节热量。
2.锅炉的保护
2.1高压和低压旁路当锅炉启动，停止或不小心（例如停电，涡轮机停机）时，机器使用高压和低压涡轮机的两级系统。可以使用旁路保护系统的压力，使锅炉不断运转，直到涡轮机启动并且事故停止。因此，蒸汽可以在旁路系统中循环而不通过涡轮机。此时，锅炉产生的蒸汽通过过热器，不被高压旁路压缩，并被再热器返回的下一个高压旁路排出和减压，然后移动到低压旁路。再热器最后排空空气冷凝器。该装置使用旁路系统有效地保护加热系统，该旁路系统允许蒸汽在所有操作条件下使用加热器流动。它还满足启动期间冷却过程中防冻剂的要求。
2.2功率控制安全阀过热器的上排气管中有两个安全阀（EBV阀）和两个弹簧式安全阀（一个在左侧，一个在右侧）。排气阀通过排气管，形成过热器的主压力保护。其中，排气口是长距离控制装置，可以适当地补偿旁路容量的不足。安全阀过压低于弹簧安全阀的过压。当EBV和安全阀通过增压器的正压启动时，足够的蒸汽可以在整个锅炉系统中循环。由于安全阀的功率控制的控制压力低于过热器的安全阀，因此保护安全阀不会频繁移动。在检查EBV阀门时，电源控制阀前面有一个截止阀，可以阻止绝缘。再热器流入管有六个弹簧安装的安全阀（每侧三个），加热器排放管有两个弹簧安装的安全阀（一个）。加热器出口管安全阀设置低于加热器入口管。因此，当安全阀被触发时，足够量的蒸汽穿过加热器以有效地保护加热器。 为了弹簧安全，有六个弹簧加载的安全阀（每侧三个）。所有排气阀，安全阀，排气阀都安装了消声器，以减少环境噪音。
2.3烟温探针
如果在锅炉启动时旁路系统未运行时，则再热器不会流动蒸汽。在这个阶段，加热管的工作条件不好，需要严格控制加热管壁的温度。因此，在锅炉的前壁上安装两个烟雾温度传感器（每侧一个）以监测锅炉运行期间的废气温度，使得加热表面在运行期间不会过热。启动锅炉烟雾温度传感器的报警温度为540°C，返回温度为580°C。
2.4燃烧设备
燃烧系统是中速正向直喷系统，磨煤模型是HP 1103煤的中速鼓风机（共6组），其中一个用于BMCR基本类型的燃烧。煤粉的细度为R90 = 20%。该锅炉是由三井·巴布科克开发并由东方锅炉提供的低NOx排放LNA SB轴向旋风碳燃烧器30只。前屏障的每层和锅炉的后壁都有五个LNASB燃烧器。考虑到燃烧器之间的相互作用来安排燃烧器：燃烧器的主空气喷嘴的中心线之间的距离是4400mm，与燃烧器的层之间的水平距离是3680mm，軸最终喷嘴体积是主体底部和地板之间的距离。在19947mm的距离处，下一个出口轴线与冷灰斗的转折点之间的距离为3250mm，最外面的燃烧器与侧壁之间的距离为2990mm。在燃烧器的顶部，前壁和后壁上分别有10个燃烧空气出口，每个壁由5排组成。截止中心线距离最高燃烧器主空气喷嘴的中心线4000mm。五个燃烧器连接到同一楼层的煤炭，燃烧器的注入和关闭与煤厂的注入和关闭同步。燃烧器可以以最大功率运行。燃烧器和煤分离器链路之间的连接是：
LNASB燃烧器的优点：
（1）空气动力学特性具有良好的燃烧稳定性;（2）运行时无需调整，非常稳定，没有风力调节器卡死的现象。 （3）双调节风用于减少NOx的形成。 （4）偏转风（OFA）控制燃烧当量以进一步减少NOx的形成。 （5）采用独特的喉口燃烧器设计，防止喉口结渣。 （6）使用大型风箱均匀分配风，以防止温差。
结语
从蒸汽侧合结构开始，解决过热器和再热器的过热问题，并有一定的作用。但是，主要问题是为了满足现代化的锅炉设计的要求，需要科学的方法来获得准确的计算。因此，保证锅炉系统的正常运行。
参考文献
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