唐文杰

摘要：近年來(lái)我國(guó)電力行業(yè)保持了高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，電力設(shè)備設(shè)計(jì)與制造水平不斷提高，越來(lái)越多的超臨界與超超臨界機(jī)組投入運(yùn)行，逐漸替代了傳統(tǒng)低參數(shù)機(jī)組，這也使我國(guó)電力生產(chǎn)效率得到明顯提高，機(jī)組發(fā)電能耗持續(xù)降低，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性得到了充分保障。與此同時(shí)，超臨界機(jī)組由于汽水壓力和溫度都在持續(xù)提升，這也對(duì)鍋爐材料及鍋爐運(yùn)行水平提出了更高要求。鍋爐受熱面在高溫高壓條件下，鋼管與水冷壁之間發(fā)生了更高的發(fā)硬速率，特別是高溫受熱面很容易在管內(nèi)形成氧化皮，而升降符合階段氧化皮很容易因速率控制不當(dāng)出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，這不僅僅會(huì)導(dǎo)致受熱面彎管處容易出現(xiàn)堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致爆管，同時(shí)也可能會(huì)對(duì)汽輪機(jī)和電機(jī)等設(shè)備產(chǎn)生不良影響。本文基于氧化皮形成原因及異常脫落原因提出防治運(yùn)行策略，為超臨界機(jī)組的運(yùn)行提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：超臨界鍋爐;氧化皮;生成;脫落;防治;運(yùn)行策略

超臨界及超超臨界機(jī)組具有參數(shù)較高、鍋爐材料特殊等特點(diǎn)，這也使得氧化皮生成與脫落的幾率大大增加，我們?cè)陂L(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中對(duì)氧化皮控制的運(yùn)行控制策略進(jìn)行了總結(jié)，同時(shí)借鑒制造企業(yè)與其它電廠的相關(guān)運(yùn)行規(guī)范總結(jié)了一套行之有效的運(yùn)行控制策略。氧化皮生成速率控制能夠有效降低氧化皮的生成速度，避免氧化皮在短時(shí)間內(nèi)大量生成，通過(guò)前文分析我們能夠確定氧化皮生成速率的最根本影響因素是水質(zhì)、啟停過(guò)程、負(fù)荷升降等幾個(gè)方面：

1 給水品質(zhì)控制

目前我國(guó)大部分超臨界機(jī)組均為引進(jìn)技術(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)與制造企業(yè)的鍋爐說(shuō)明書(shū)來(lái)看，鍋爐給水品質(zhì)控制具有非常嚴(yán)格的要求，PH值、溶解氧、電導(dǎo)率等等因素均會(huì)對(duì)鍋爐的氧化皮生成產(chǎn)生根本性影響，因此在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求控制水質(zhì)。鍋爐水處理能夠有效保證鍋爐水質(zhì)達(dá)到要求，氧化皮生成的最終原因是鍋爐內(nèi)水蒸汽與鐵發(fā)生了氧化反應(yīng)，鍋爐給水的PH值、氧濃度、導(dǎo)電率等因素都會(huì)對(duì)氧化皮生成產(chǎn)生根本性影響。因此我們要嚴(yán)格控制給水品質(zhì)，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行給水控制，定期對(duì)給水品質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，嚴(yán)格避免水質(zhì)不合格現(xiàn)象發(fā)生。

2 鍋爐啟動(dòng)期間的運(yùn)行控制

1）鍋爐上水溫度與管子溫度之間差異要盡量減小，控制給水溫度在20至80℃之間開(kāi)始上水，同時(shí)避免環(huán)境溫度低于5℃。在上水初期利用旁路調(diào)門(mén)對(duì)上水速度進(jìn)行控制，確保速率保持在5%BMCR左右。鍋爐上水期間要進(jìn)行冷態(tài)沖洗，同時(shí)提升除氧器水溫，注意溫度提升速度不超過(guò)20℃/h，對(duì)沖洗后的水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，確保水質(zhì)合格后開(kāi)始點(diǎn)火。

2）利用爐水循環(huán)泵進(jìn)行沖洗，控制鍋爐水質(zhì)的鐵離子含量，當(dāng)水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果顯示鐵離子含量<100 ug/L，同時(shí)PH值控制在9.2至9.5之間后，鍋爐水沖洗達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)后則說(shuō)明冷態(tài)沖洗已經(jīng)完成，鍋爐具備了沖轉(zhuǎn)條件。

3）機(jī)組在升壓過(guò)程中運(yùn)行人員要密切關(guān)注爐膛出口的煙溫，煙溫升溫速率要控制在2℃/min之內(nèi)，避免煙溫溫升過(guò)快影響到受熱面的壁溫變化情況。同時(shí)運(yùn)行人員要嚴(yán)格控制升溫升壓速率，貯水箱內(nèi)外壁溫度變化情況，特別是要重點(diǎn)關(guān)注各級(jí)受熱面的溫升情況，嚴(yán)格遵照溫升不超過(guò)0.7℃/min的控制要求，如果壁溫升溫速率超過(guò)了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)則要及時(shí)減少燃料投入，有效控制壁溫升溫速率。

4）鍋爐啟動(dòng)初期即單臺(tái)磨運(yùn)行時(shí)要盡量避免減溫水的投入，如果遇到特殊情況必須投入減溫水時(shí)要采取手動(dòng)控制的方式投入減溫水，同時(shí)控制減溫水的投入量與開(kāi)度控制速率。這能夠有效避免因減溫水調(diào)節(jié)幅度過(guò)大或流量調(diào)節(jié)過(guò)大而出現(xiàn)受熱面壁溫波動(dòng)過(guò)大的情況，減溫水控制能夠有效減少氧化皮脫落現(xiàn)象出現(xiàn)。

5）制粉系統(tǒng)的異常波動(dòng)很容易導(dǎo)致鍋爐汽溫、壓力和壁溫等參數(shù)受到煤量變化出現(xiàn)異常波動(dòng)，這種快速變化會(huì)導(dǎo)致鍋爐升溫和升壓速率受到明顯影響，因此運(yùn)行人員一方面要進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，檢修人員要對(duì)制粉系統(tǒng)展開(kāi)重點(diǎn)巡查，另一方面則要及時(shí)控制油槍的投入和退出，確保鍋爐熱負(fù)荷保持整體穩(wěn)定。

6）機(jī)組在并網(wǎng)后要嚴(yán)格按照運(yùn)行規(guī)程所提供的曲線進(jìn)行溫度壓力控制和升負(fù)荷控制，同時(shí)繼續(xù)保持對(duì)壁溫升溫速率的控制，負(fù)荷的升降速率要注意在50%BMCR以下時(shí)控制在0.3% BMCR/min以內(nèi)，超過(guò)50%BMCR以后控制在0.5% BMCR/min以內(nèi)，逐漸調(diào)節(jié)主汽溫度和再熱器溫度，機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定后再提升主再熱汽溫至額定值。

3 鍋爐正常運(yùn)行階段的氧化皮生成控制

1）有效控制統(tǒng)一受熱面的管壁溫度差。鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中的管壁間如果存在較大溫差在說(shuō)明管子的受熱并不均勻，這很容易導(dǎo)致部分管子內(nèi)出現(xiàn)氧化皮，因此運(yùn)行人員要通過(guò)燃燒側(cè)的燃燒調(diào)整對(duì)壁溫差進(jìn)行控制，盡量保證所有管子均勻受熱。

2）嚴(yán)格控制負(fù)荷升降速率。機(jī)組在投入正式運(yùn)行后會(huì)經(jīng)常面對(duì)負(fù)荷變化需求，而機(jī)組負(fù)荷變化要嚴(yán)格遵照相關(guān)運(yùn)行要求，即50%BMCR以上的機(jī)組符合升降速率在1.5%BMCR/min以內(nèi)，50%BMCR以下的機(jī)組負(fù)荷升降速率在1%BMCR/min以內(nèi)，這能夠有效避免負(fù)荷升降速率過(guò)快所導(dǎo)致的氧化皮生成。

3）盡量減少減溫水使用。鍋爐減溫水的投入會(huì)導(dǎo)致鍋爐受熱面在短時(shí)間受到低溫沖擊，導(dǎo)致管內(nèi)氧化皮生成的風(fēng)險(xiǎn)增加，因此在常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)下要盡量減少減溫水使用，盡量通過(guò)風(fēng)門(mén)、煙氣擋板、擺角等方式對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在其它調(diào)整手段用盡或緊急事故時(shí)再投入減溫水，同時(shí)每一級(jí)減溫水的投入量不超過(guò)當(dāng)前負(fù)荷下主蒸汽流量的3%。

4）關(guān)注壁溫情況，重點(diǎn)調(diào)節(jié)壁溫。鍋爐受熱面壁溫的變化應(yīng)該成為運(yùn)行人員控制調(diào)整時(shí)關(guān)注的重點(diǎn)，盡量降低火焰中心，避免受熱面壁溫超溫現(xiàn)象，同時(shí)要控制過(guò)熱器壁溫、再熱器壁溫的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的差距，盡量保持在30℃以內(nèi)，減少溫度偏差對(duì)氧化皮生成產(chǎn)生的影響。

4 氧化皮脫落的控制策略

1）避免負(fù)荷波動(dòng)過(guò)大。鍋爐受熱面的管壁內(nèi)側(cè)附著的氧化皮本身熱膨脹率較小，遠(yuǎn)低于管子本身的熱膨脹率，當(dāng)負(fù)荷波動(dòng)幅度較大時(shí)，氧化皮很容易從管內(nèi)脫落，進(jìn)而導(dǎo)致氧化皮在管子內(nèi)部特別是彎頭等區(qū)域聚集，導(dǎo)致管內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)不暢，引發(fā)爆管問(wèn)題。因此運(yùn)行人員要對(duì)機(jī)組的負(fù)荷波動(dòng)保持重點(diǎn)關(guān)注，嚴(yán)格按照機(jī)組運(yùn)行要求控制負(fù)荷升降速率。

2）有效控制汽溫變化

鍋爐汽溫在500至600℃之間時(shí)的溫度突變很容易導(dǎo)致氧化皮大量脫落，因此在此溫度范圍內(nèi)要注意控制汽溫，避免汽溫出現(xiàn)異常波動(dòng)而導(dǎo)致氧化皮大量脫落。同時(shí)也要盡量減少使用減溫水，減溫水的噴水量及噴水周期變化都會(huì)導(dǎo)致氧化皮脫落增加。

3）注意鍋爐啟動(dòng)與停爐速度

鍋爐在啟動(dòng)和停爐期間的溫度變化不僅僅會(huì)對(duì)鍋爐本身造成一定影響，更會(huì)導(dǎo)致受熱面內(nèi)出現(xiàn)氧化皮脫落。因此啟動(dòng)與停機(jī)時(shí)都要嚴(yán)格按照控制要求維持速率變化的穩(wěn)定性，盡量采用自然冷卻方式，因故障停機(jī)時(shí)要在通風(fēng)10分鐘后立刻進(jìn)行燜爐，燜爐時(shí)間要至少達(dá)到4小時(shí)。

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