54超临界锅炉高温管屏超温分析及预防措施

1超临界锅炉高温管屏超温分析及预防措施上海望特能源科技有限公司2提纲概述过热器再热器的热偏差锅炉过热器再热器超温的判定高温管屏预防超温的措施高温管屏在线监测系统(PSSS)原理高温管屏在线监测系统(PSSS)功能3概述热偏差不可避免，实质是管屏中各管内蒸汽焓增的偏差当管子的壁温超过了一定的限值，可能发生爆管事故。管子的壁温是比管内汽温更应引起关注的参数。4过热器再热器的热偏差沿锅炉宽度由于烟气侧温度和速度的不均匀造成各片屏的吸热偏差；沿锅炉宽度各片屏的前后压差不同引起的蒸汽流量偏差；同屏各管间由于在烟气中位置不同及吸热面积差异引起的吸热偏差；同屏各管的阻力特性及受热差异引起的蒸汽流量偏差。沿锅炉宽度由于烟气侧温度和速度不均匀造成各片屏的吸热偏差6引起炉膛宽度上烟气侧偏差的因素燃烧方式煤种煤粉着火燃尽情况煤粉细度燃烧器的一二次风的角度、速度积灰SOFA风角度和速度…………沿锅炉宽度各片屏的前后压差不同引起的蒸汽流量偏差屏前辐射屏后辐射屏中辐射屏下辐射屏间辐射对流换热同屏各管间由于在烟气中位置不同及吸热面积差异引起的吸热偏差9过热器再热器超温的判定高温管屏某一位置的金属管壁温度超过了该处金属的强度容许温度（称为强度超温）或超过了该金属一定金属氧化垢生成速度的温度（可称为氧化垢生成超温）10管子的出口蒸汽温度DQiiiixr112管子出口蒸汽的温度与三个因素有关：管子的入口蒸汽温度（与减温水有关）、管子的吸热量和管内的蒸汽流量单一用出口蒸汽温度判断炉内的烟气情况是存在较大误差的11管子的炉内壁温管子的壁温主要与以下因素有关：蒸汽温度、计算位置最大热负荷、蒸汽侧的放热系数及管壁金属导热系数管子的金属壁温与蒸汽温度有一定关系，但并不是一一对应的，烟气侧的热负荷对管子壁温有较大的影响)111(2maxmsbqtt汽温外壁温度内壁温度烟温壁温烟气蒸汽12管子的超温高温烟气LT2134金属许用温度管壁温度蒸汽温度13高温管屏预防超温的措施采用高等级材料降低出口蒸汽温度减小同屏热偏差采用PSSS系统减小屏间烟气偏差14减小同屏热偏差通过改变部分管子的阻力特性调整同屏蒸汽流量偏差达到减小同屏热偏差效果0.850.900.951.001.051.101.151357911同片管号同屏热偏差系数Ktp改造后改造前15降低出口蒸汽温度对于1000MW机组超超临界锅炉主汽温度和再热汽温降低15℃，使得供电煤耗增加2.25g/kWh16通过PSSS系统可以减小屏间烟气偏差减小烟气侧的偏差程度不仅降低了偏差屏的蒸汽温度，同时由于烟气热负荷的降低使得管壁温度产生更大幅度的降低所以调整烟气侧的偏差对于降低管壁温度是“事半功倍”的措施17锅炉过热器再热器在线监测系统(PSSS)原理根据炉外出口蒸汽温度数据作为边界条件;以锅炉热力计算为基础计算炉内烟气分布规律;以传热、流动基本理论及热偏差计算为手段对每一段管子的传热和流动情况进行详细计算;辅以计算机技术在线动态显示过热器、再热器炉内受热面管子关键点壁温和汽温，及烟气分布情况,就可以相对准确计算出炉内的超温情况（或管壁温度与金属容许温度的差值）;对运行实时进行指导以调节燃烧，改变烟气热负荷分布，就可以使锅炉高温管屏处于相对“柔和”的高温烟气中，从而达到减少高温管屏超温机会，保障锅炉安全经济运行的目的;实时监测壁温，实施高温管段的寿命管理。18锅炉过热器再热器在线监测系统(PSSS)功能显示锅炉内外壁温、汽温；超温统计、氧化垢生成跟踪及脱落概率计算；烟气吸热曲线，调整燃烧；异常测点筛查；日报表；烟温偏差；结渣指数；安全运行模式对比运行；管组寿命管理19锅炉过热器再热器在线监测系统(PSSS)作用为优化运行提供参考和数据支持；为状态检修提供历史统计数据；氧化皮生成厚度及脱落预测20为优化运行提供参考和数据支持沿炉膛宽度上烟气侧偏差的调整；沿炉膛深度上烟气侧偏差的调整；屏式过热器的结渣指数情况分析；炉膛出口烟温偏差的显示及分析；高温管屏积灰程度分析指导吹灰。21PSSS系统调整实例国电常州电厂华电可门电厂图1常州电厂600MW超临界锅炉安全运行模式运行前后高温再热器各屏6号管出口温度分布550560570580590600616263646566676管屏编号管子出口温度，℃按安全模式运行前按安全模式运行后图2可门600MW超临界锅炉末级过热器6号管沿宽度各屏吸热偏差系数Kr分布图0.60.70.80.91.01.11.21.31.41.511121314151617181沿宽度管屏编号Kr燃烧调整前燃烧调整后22为状态检修提供历史统计数据•对各高温管屏超温程度统计分析；•对各高温管屏剩余寿命统计分析；•对异常温度测点的静态动态筛查。23海门电厂＃1炉高过部分管屏剩余寿命分布93.959494.0594.194.1516111621263136高过管屏号剩余寿命(%)24可门电厂＃2炉末过剩余寿命较小管段沿炉宽分布25氧化皮生成厚度及脱落预测预测管内氧化皮的生成厚度；预测管内氧化皮的脱落概率；氧化皮脱落的临界温度梯度。26管内氧化垢生成影响因素管子内壁温度蒸汽压力已生成的氧化垢厚度材料蒸汽特性（PH值等）27管子内壁温度影响28蒸汽压力影响29不同材料已生成氧化垢厚度影响30氧化垢脱落模型31结论－1超临界机组过热器再热器管子的超温是指管组某一位置的金属管壁温度超过了该处金属的强度容许温度或超过了该金属一定金属氧化垢生成速度的温度，一般管子在四个位置较易超温；管子出口蒸汽的温度与管子的入口蒸汽温度、管子的吸热量和管内的蒸汽流量三个因素有关，所以单一用出口蒸汽温度判断炉内的烟气情况是存在较大误差的；32结论－2管子的壁温主要与蒸汽温度、计算位置最大热负荷、蒸汽侧的放热系数及管壁金属导热系数等因素有关，所以管子的金属壁温与蒸汽出口温度有一定关系，但并不是一一对应的，在实际运行过程中，由于烟气侧的不稳定性，烟气侧的热负荷分布对管子壁温有较大的影响；33结论－3可以通过选用高等级金属材料、降低主蒸汽（再热蒸汽）温度的方式提高温度裕量来预防超温，但是需要付出很大代价（高投资和高煤耗）；通过改变同屏管子阻力特性方法来调整同屏各管流量分布，可以有效减小同屏热偏差，使最高蒸汽温度明显下降，从而减小超温隐患；34结论－4通过PSSS（锅炉过热器再热器在线监测）系统可以准确地获得沿锅炉宽度烟气侧分布情况，通过燃烧侧的调整使屏间烟气吸热偏差维持在较低水平上，这样不仅降低了偏差屏的蒸汽温度可使管壁温度降低相应数值，同时由于烟气热负荷的降低使得管壁温度有进一步的降低，达到事半功倍的效果。通过对历史数据的分析判断管材寿命、氧化皮生成厚度及脱落概率，从而采取措施，防患于未然。35谢谢！