关于锅炉过热器金属壁温超温的原因分析及对策探讨

关于锅炉过热器金属壁温超温的原因分析及对策探讨

蒋家玉

中国神华能源集团有限公司国华惠州热电分公司  广东 惠州 516082

摘要：对于电厂的生产运行而言，锅炉过热器的金属壁超温是一个普遍存在和频繁出现的问题，而导致这一问题的影响因素比较多，只有结合具体电厂锅炉的运行情况，从多个方面进行原因分析和试验验证，才能得到最佳的处置对策，使得对过热器金属壁的温度控制达到理想效果，进而提升电厂运行的综合效益。本文对导致超温问题的原因进行了分析，并进一步就超温问题的解决对策进行了详细探讨，希望对推动相关工作的改善提升能够产生一些有意义的参考和借鉴。

关键词：锅炉；过热器金属壁；超温原因；解决对策

1研究意义

改革开放以来，我国的经济社会取得了巨大的发展成就，而这也有赖于包括电力在内的各种能源提供有力支撑。而电厂的生产运营中，锅炉属于关键核心设备，其运行的稳定性和可靠性对于保障电力的正常生产供应至关重要。现实中，当锅炉机组的负荷率过高或者出现频繁启停时，锅炉工作中很容易滋生过热器金属壁(如图1所示)温度超限的问题，而这会影响到机组的稳定运行，严重地甚至可能酿成火灾和爆炸等事故，带来巨大的人员和设备损失。此外，一些火电厂在生成运营的过程中，可能还存在燃用煤种与设计不符的情况，而这也会减小锅炉带负荷的能力，使得两侧蒸汽温度偏离设计规定值，进而也会导致超温现象。总之，锅炉过热器金属壁的超温问题会带来严重危害，解决该问题对于当前电厂运营已经变地刻不容缓，必须引起高度重视。本文正是基于这一出发点，对导致超温问题的原因进行了分析，并进一步就超温问题的解决对策进行了详细探讨，希望对推动相关工作的改善提升能够产生一些有意义的参考和借鉴。

图1 锅炉过热器

2超温原因分析

2.1实际燃用煤种不合格

现实中，火电厂锅炉的燃煤是有设计要求的，通常为无烟煤，这种煤的特点是水份、灰份和挥发都比较低，而发热量又比较高，综合使用性能较好。但在实际火电厂运营的过程中，出于采购简便和成本等方面的考虑，不少电厂会使用新疆等其他煤种，这些煤种就算具有足够的发热量，但在灰份等方面往往不尽如意，进而造成实际燃烧中经常出现难着火或燃不尽等现象。这些未燃尽的煤粉颗粒一旦被带入炉膛出口以及水平烟道，则可能就会导致烟气和蒸汽的温度出现异常升高，使得过热器金属壁出现超温问题。

2.2 四角切圆燃烧残余旋转

对于很多火电厂，其锅炉燃烧器都采用了四角切圆的燃烧方式，而这带来一些问题。比如炉膛上部残余旋转会造成炉膛出口和水平烟道的两侧烟气流速出现不一致的情况，而这又会进一步导致烟气的温度分布不均。在这种情况下，局部温度过高的烟气就会促使与之接触的过热器部分管壁温度异常升高，滋生金属壁超温现象。

2.3 因设备改造而使负荷增加

因为受到各种因素的影响，很多电厂的老式锅炉在燃烧区的温度水平和燃烧稳定性等方面都存在问题，而电厂为了提升运营质效，就可能在后期进行技术改造。但技术改造涉及到的因素较多，如果技改过程中没有进行充分考虑，就可能促使机组的运行负荷增加，从而导致过热器的金属壁出现温度超限等不利问题。比如对于磨煤机出力裕度较低的问题，可能会对其采取技术改造，而这就可能造成炉膛的燃烧热负荷增加，使得出口温度升高，那么过热器的金属壁温度自然也会随之升高，滋生超温隐患；又比如对空气预热器进行改造或更换，也可能造成空气预热器的出口热风温度升高，增加燃烧区出现升温的发生几率。

2.4 多种不定性因素

除了以上介绍的几种典型因素外，实际造成锅炉过热器金属壁超温的因素是非常复杂的，还存在多种不确定性的因素。比如煤粉在炉膛内的燃烧时间不够、锅炉内的火焰中心过于偏上、运行人员对风煤的配比不合适、频繁启停磨煤机等等，这些因素都有可能造成锅炉过热，进而致使过热器金属壁出现超温现象，必须针对具体运行情况进行具体分析。

3对策探讨

对于电厂锅炉运行中出现的过热器金属壁超温问题，需要运行管理人员作出一定的调整，比如对锅炉运行的含氧量、配风方式进行改变，最终目的是寻找到一个最佳的运行方式来避免这一问题。当然，一切调整改变都需要基于锅炉运行的实际情况，然后在调整试验的基础上进行，这样才能保证调整操作的科学性和有效性。

3.1 调整因素

对于四角切圆锅炉的运行，造成过热器金属壁超温的因素比较多，比如运行负荷、一次风管速度、二次风配风、炉膛含氧量、制粉系统的组合以及煤粉的浓度和颗粒的粗细程度等等，这些因素都会对燃烧动力场产生明显影响，进而可能潜在导致过热器金属壁超温。所以电厂在实际运行中，有必要结合自身的实际运行情况开展燃烧调整试验，通过科学分析和试验探讨确定最佳的调整方案，从而实现对过热器金属壁超温问题的有效防控。

3.2 改善燃烧火焰中心偏高问题

对于电厂锅炉，如果烧燃区的火焰中心位置偏高，则有很大几率引起金属壁超温现象，此时可以通过加大下排的风煤量和降低中、上部的风煤量来进行改善。降低中心火焰的位置可以有效避免超温问题，而且这种方法不受到任何客观因素影响，运行人员可以随时针对火焰位置进行灵活调节，具有较大的便利性。

3.3 调控二次风配风方式

对于电厂锅炉运行，一般都是采取直吹式制煤粉系统，以热风形式送煤粉。而为了降低过热器的金属壁超温，运行人员通常都会将上层二次风门的开度调整到90%以上。但这种方式在实践中证明起到的作用比较有限，因为金属壁超温最主要不是因为水平烟道温差导致的，而是由于烟气流场的分布不够均匀，使得对流换热增大，进而可能导致烟气走廊的局部位置金属壁发生温度超限的问题。

针对以上问题，可以通过调整因素试验的方式来对烟气的流场进行改善。试验发现，当二次风门的开度达到35%时，能够对烟气的流动状态进行显著改善，进而实现对过热器金属壁温度的有效降低。同时，将二次风关小，还可以有效改善锅炉的燃烧稳定性，对提升锅炉的运行效率也具有积极效果。

3.4 降低负荷运行

对于电厂锅炉运行，降低其负荷运行是解决过热器金属壁超温的一个重要措施。但低负荷运行需要保证燃煤掺配的合理性，同时要提升主汽压力运行和定压运行。当主汽压力升高时，蒸汽流速会相应提高，从而促使蒸汽的冷却能力提高，使得各个管壁温度都得到有效控制。

3.5 加强人员培训

除了以上介绍的各种措施外，现实中导致锅炉过热器金属壁温度不能得到有效管控的一个最主要的因素是运行控制技术人员的能力水平有限。事实上，运行人员的技术水平如果不过关，缺乏足够的应变能力，那么在工作中就无法做到根据锅炉的运行情况做出及时调整改变，那么锅炉的运行状态就无法达到最佳，也就容易滋生过热器金属壁超温等问题隐患。而加强技术人员培训，使他们对金属管壁超温异常的原因、影响因素和处置措施做到深入了解，那么在实际运行控制中就可以最大限度地做到合理调控，有效降低超温问题的发生几率。

4结束语

对于电厂的生产运行而言，锅炉过热器的金属壁超温是一个普遍存在和频繁出现的问题，而导致这一问题的影响因素比较多，只有结合具体电厂锅炉的运行情况，从多个方面进行原因分析和试验验证，才能得到最佳的处置对策，使得对过热器金属壁的温度控制达到理想效果，进而提升电厂运行的综合效益。

参考文献

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[2] 芮文明,魏健鹏,牛世斌. 300 MW机组低负荷锅炉管壁超温原因分析[J].发电设备,2019,33(4):285-288+292

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