程 伟

江苏国信高邮热电有限公司 江苏 扬州 225600

1 设备概况

本公司2×100 MW 级燃气-蒸汽联合循环发电机组余热锅炉型号为:MHDB-6F.03-Q1,由东方菱日锅炉有限公司生产,余热炉进口烟道膨胀节直接与燃气轮机扩散段法兰相连。余热锅炉型式为双压带自除氧、无补燃、卧式自然循环,高压汽包水容积为22m3低压汽包水容积56m3。余热锅炉额定性能参数如表1所示

2 汽包上下壁温差的形成与危害

2.1 机组启动过程造成的汽包上下壁温差 机组启动过程燃机点火成功后,随着余热锅炉内压力的升高,炉水和蒸汽的温度也随之升高。汽包的下半部被炉水加热,而上半部被蒸汽加热。虽然炉水温度和蒸汽温度在升温升压过程中基本相同,但是由于蒸汽和炉水对汽包上下壁的放热系数不同,使得汽包上下壁温度升高的速度不一样。饱和蒸汽遇到温度较低的汽包上壁,凝结成水,放出汽化潜热,此种放热属于凝结放热。炉水对汽包下半部的传热,在启动初期水循环还没有完全建立时,属于自然对流换热,其放热系数只有凝结换热的1/4～1/3。因此在启动阶段,汽包上半部的壁温高于下半部的壁温。这样汽包上下壁形成了温差。

图1

2.2 机组停运后造成的汽包上下壁温差 在停炉过程中,因为汽包绝热保温层较厚,向周围散热速度较慢,一般是靠汽包内水循环进行,汽包上壁是饱和蒸汽下壁是饱和水,水的导热系数大于蒸汽,下壁金属的热量很快被水带走,而上壁对蒸汽的放热系数较小,传热效果差使温度下降较慢。

2.3 汽包上下壁温差带来的危害 汽包上部壁温高,有膨胀的趋势,但是 由于下半部壁温低,阻止了上半部膨胀,上半部汽包壁承受压应力,而下半部在上半部膨胀的影响下被拉伸,而承受拉伸应力。汽包将会产生向上拱起的变形,这种变形形成较大的附加热应力,严重时导致汽包变形产生裂缝。如图2所示

图2

3 汽包上下壁温差的控制

3.1 启动阶段的温差控制

3.1.1 控制上水温度及速度:冷态启动时锅炉进水温度不要超过100℃,汽包上水温度与汽包壁温度差值不大于40℃。对于低压汽包采取边加热边上水的方式,使低压给水充分混合加热,将热量均匀传递给低压汽包内壁,减小上下温差。高压汽包采用上水预热的方式,将汽包壁温预先加热到一定温度,然后将水放掉,重新上水,在燃机点火以后通过开大紧急放水加大高压汽包上半部放水以及适当对蒸发器底部排污,同时补充温度较高的给水,加强汽包内水循环强度,加快汽包下壁温升高,

3.1.2 控制汽包内升压速度:燃机点火成功后,高压汽包内起压速度很快,可达到0.13～0.15MPa/min,随着汽包内压力的升高,对应的饱和温度升高速度也很快,上下壁面温差很快拉大。目前通过以下三种控制手段来进行调整:将水位控制在偏高位置+100mm 减少上部蒸汽体积空间；打开过热器出口排空气阀减缓汽包压力上涨速度；当蒸汽达到冲转参数后再将过热器出口电动门打开,避免打开过早造成主蒸汽流量过大,引起上壁面温度上升过快。

3.2 停炉阶段的温差控制

3.2.1 停炉后上水至高水位:燃机停机熄火后,将高低压汽包上水至高三值,减少锅炉内蒸汽体积空间,同时将高低压汽水系统所有放水排污电动阀、手动阀关闭,减少由于阀门内漏造成的水位下降,关闭烟气挡板,进行焖炉保温保压。

3.2.2 及时启动给水泵对汽包补水:目前该厂高压汽包水位下降较快,造成上下壁温差较大,运行人员应在温差30℃左右时,及时对汽包补水,减缓汽包温差增大的趋势。

3.3 带压放水

3.3.1 带压放水操作注意事项:余热锅炉停运后一般会要求将炉水放掉烘干受热面,保护炉内各金属受热面不被腐蚀以及为炉内检修创造条件。低压系统一般要求0.3—0.5MPa时带压放水,放水一般要求水温降到80℃后才允许将锅筒内的水放空。这是因为,水温较高就放水,炉内温度还较高,炉墙及受热面金属还畜积一定热量,放水后蒸发器内没有工质冷却,使壁温升高,且温升是不均匀的,对蒸发器安全不利。另外,水温较高就放水,水会汽化产生一部分蒸汽,导致损失部分工质,对管道震动也有影响。高压系统在0.5—0.8MPa时就放水,这样可加快降压冷却速度,放水后能使受热面管内的水膜蒸干,对防止腐蚀有利。但压力较高就放水,可能还会出现汽包上、下壁温差,这是带压放水需特别注意的问题。

3.3.2 带压放水的操作步骤

1.机组停运后,将高、低压汽包补水至高水位,待燃机惰走结束投入连续盘车运行后,关闭烟道挡板,余热锅炉闷炉。

2.锅炉在带压放水前,应维持高压、低压高水位(高II值以上),并注意监视汽包上、下壁温金属温度平均温差小于50℃,最大不得超过65℃,如因阀门内漏汽包水位不能维持,应及时关闭内漏阀门前手动门,如果隔离无效则可以通过启动高压给水泵小流量补水维持高水位。

3.当低压汽包压力至0.4MPa时开启低压汽包启动放水、低压汽包连续排污进行放水,当水位不再下降时开启低压蒸发器底部排污手动门、低压省煤器排污手动门。当低压汽包压力至0.2MPa时开启低压系统所有无压放水阀和低压过热器出口对空排气阀。

4.当高压汽包压力下降至0.8MPa时,开启高压汽包启动放水、高压汽包连续排污进行放水,当水位不再下降时开启高压蒸发器底部排污手动门、高压省煤器排污手动门。当高压汽包压力至0.2MPa时开启高压系统所有无压放水阀和高压过热器出口对空排气阀。

5.放水结束后,打开烟道挡板；

6.锅炉受热面烘干不低于4小时,正常放水结束后8小时后关闭高、低压系统所有疏放水及放空气门。

3.4 系统优化:自然循环锅炉启动初期汽水循环动力不足,是造成上下壁温大的主要原因。可通过对高压汽包蒸发器引入底部加热管道,增强蒸发器内换热效果,快速提高汽包内下部水温,进一步减小上下壁温差。