超臨界鍋爐高溫管屏超溫分析及預防措施

超臨界鍋爐高溫管屏超溫分析及預防措施1第1頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四提綱概述過熱器再熱器的熱偏差鍋爐過熱器再熱器超溫的判定高溫管屏預防超溫的措施高溫管屏在線監(jiān)測系統(tǒng)(PSSS)原理高溫管屏在線監(jiān)測系統(tǒng)(PSSS)功能2第2頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四概述熱偏差不可避免，實質(zhì)是管屏中各管內(nèi)蒸汽焓增的偏差當管子的壁溫超過了一定的限值，可能發(fā)生爆管事故。管子的壁溫是比管內(nèi)汽溫更應引起關注的參數(shù)。3第3頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四過熱器再熱器的熱偏差沿鍋爐寬度由于煙氣側(cè)溫度和速度的不均勻造成各片屏的吸熱偏差；沿鍋爐寬度各片屏的前后壓差不同引起的蒸汽流量偏差；同屏各管間由于在煙氣中位置不同及吸熱面積差異引起的吸熱偏差；同屏各管的阻力特性及受熱差異引起的蒸汽流量偏差。4第4頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四沿鍋爐寬度由于煙氣側(cè)溫度和速度不均勻造成各片屏的吸熱偏差第5頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四引起爐膛寬度上煙氣側(cè)偏差的因素燃燒方式煤種煤粉著火燃盡情況煤粉細度燃燒器的一二次風的角度、速度積灰SOFA風角度和速度…………6第6頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四沿鍋爐寬度各片屏的前后壓差不同引起的蒸汽流量偏差第7頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四同屏各管間由于在煙氣中位置不同及吸熱面積差異引起的吸熱偏差第8頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四過熱器再熱器超溫的判定

高溫管屏某一位置的金屬管壁溫度超過了該處金屬的強度容許溫度（稱為強度超溫）或超過了該金屬一定金屬氧化垢生成速度的溫度（可稱為氧化垢生成超溫）

9第9頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四管子的出口蒸汽溫度

管子出口蒸汽的溫度與三個因素有關：管子的入口蒸汽溫度（與減溫水有關）、管子的吸熱量和管內(nèi)的蒸汽流量單一用出口蒸汽溫度判斷爐內(nèi)的煙氣情況是存在較大誤差的10第10頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四管子的爐內(nèi)壁溫

管子的壁溫主要與以下因素有關：蒸汽溫度、計算位置最大熱負荷、蒸汽側(cè)的放熱系數(shù)及管壁金屬導熱系數(shù)

管子的金屬壁溫與蒸汽溫度有一定關系，但并不是一一對應的，煙氣側(cè)的熱負荷對管子壁溫有較大的影響

11第11頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四管子的超溫

12第12頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四高溫管屏預防超溫的措施

采用高等級材料降低出口蒸汽溫度減小同屏熱偏差采用PSSS系統(tǒng)減小屏間煙氣偏差

13第13頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四減小同屏熱偏差

通過改變部分管子的阻力特性調(diào)整同屏蒸汽流量偏差達到減小同屏熱偏差效果14第14頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四降低出口蒸汽溫度對于1000MW機組超超臨界鍋爐主汽溫度和再熱汽溫降低15℃，使得供電煤耗增加2.25g/kWh

15第15頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四通過PSSS系統(tǒng)可以減小屏間煙氣偏差

減小煙氣側(cè)的偏差程度不僅降低了偏差屏的蒸汽溫度，同時由于煙氣熱負荷的降低使得管壁溫度產(chǎn)生更大幅度的降低所以調(diào)整煙氣側(cè)的偏差對于降低管壁溫度是“事半功倍”的措施16第16頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四鍋爐過熱器再熱器在線監(jiān)測系統(tǒng)

(PSSS)原理根據(jù)爐外出口蒸汽溫度數(shù)據(jù)作為邊界條件;以鍋爐熱力計算為基礎計算爐內(nèi)煙氣分布規(guī)律;以傳熱、流動基本理論及熱偏差計算為手段對每一段管子的傳熱和流動情況進行詳細計算;輔以計算機技術(shù)在線動態(tài)顯示過熱器、再熱器爐內(nèi)受熱面管子關鍵點壁溫和汽溫，及煙氣分布情況,就可以相對準確計算出爐內(nèi)的超溫情況（或管壁溫度與金屬容許溫度的差值）;對運行實時進行指導以調(diào)節(jié)燃燒，改變煙氣熱負荷分布，就可以使鍋爐高溫管屏處于相對“柔和”的高溫煙氣中，從而達到減少高溫管屏超溫機會，保障鍋爐安全經(jīng)濟運行的目的;實時監(jiān)測壁溫，實施高溫管段的壽命管理。17第17頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四鍋爐過熱器再熱器在線監(jiān)測系統(tǒng)

(PSSS)功能顯示鍋爐內(nèi)外壁溫、汽溫；超溫統(tǒng)計、氧化垢生成跟蹤及脫落概率計算；煙氣吸熱曲線，調(diào)整燃燒；異常測點篩查；日報表；煙溫偏差；結(jié)渣指數(shù)；安全運行模式對比運行；管組壽命管理18第18頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四鍋爐過熱器再熱器在線監(jiān)測系統(tǒng)

(PSSS)作用為優(yōu)化運行提供參考和數(shù)據(jù)支持；為狀態(tài)檢修提供歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)；氧化皮生成厚度及脫落預測19第19頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四為優(yōu)化運行提供參考和數(shù)據(jù)支持沿爐膛寬度上煙氣側(cè)偏差的調(diào)整；沿爐膛深度上煙氣側(cè)偏差的調(diào)整；屏式過熱器的結(jié)渣指數(shù)情況分析；爐膛出口煙溫偏差的顯示及分析；高溫管屏積灰程度分析指導吹灰。20第20頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四PSSS系統(tǒng)調(diào)整實例國電常州電廠華電可門電廠21第21頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四為狀態(tài)檢修提供歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)對各高溫管屏超溫程度統(tǒng)計分析；對各高溫管屏剩余壽命統(tǒng)計分析；對異常溫度測點的靜態(tài)動態(tài)篩查。22第22頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四海門電廠＃1爐高過部分管屏剩余壽命分布23第23頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四可門電廠＃2爐末過剩余壽命較小管段沿爐寬分布24第24頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四氧化皮生成厚度及脫落預測預測管內(nèi)氧化皮的生成厚度；預測管內(nèi)氧化皮的脫落概率；氧化皮脫落的臨界溫度梯度。25第25頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四管內(nèi)氧化垢生成影響因素管子內(nèi)壁溫度蒸汽壓力已生成的氧化垢厚度材料蒸汽特性（PH值等）26第26頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四管子內(nèi)壁溫度影響27第27頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四蒸汽壓力影響28第28頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四不同材料已生成氧化垢厚度影響29第29頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四氧化垢脫落模型30第30頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)論－1超臨界機組過熱器再熱器管子的超溫是指管組某一位置的金屬管壁溫度超過了該處金屬的強度容許溫度或超過了該金屬一定金屬氧化垢生成速度的溫度，一般管子在四個位置較易超溫；管子出口蒸汽的溫度與管子的入口蒸汽溫度、管子的吸熱量和管內(nèi)的蒸汽流量三個因素有關，所以單一用出口蒸汽溫度判斷爐內(nèi)的煙氣情況是存在較大誤差的；

31第31頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)論－2管子的壁溫主要與蒸汽溫度、計算位置最大熱負荷、蒸汽側(cè)的放熱系數(shù)及管壁金屬導熱系數(shù)等因素有關，所以管子的金屬壁溫與蒸汽出口溫度有一定關系，但并不是一一對應的，在實際運行過程中，由于煙氣側(cè)的不穩(wěn)定性，煙氣側(cè)的熱負荷分布對管子壁溫有較大的影響；

32第32頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)論－3可以通過選用高等級金屬材料、降低主蒸汽（再熱蒸汽）溫度的方式提高溫度裕量來預防超溫，但是需要付出很大代價（高投資和高煤耗）；通過改變同屏管子阻力特性方法來調(diào)整同屏各管流量分布，可以有效減小同屏熱偏差，使最高蒸汽溫度明顯下降，從而減小超溫隱患；

33第33頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)論－4通過PSSS（鍋爐過熱器再熱器在線監(jiān)測）系統(tǒng)可以準確地獲得沿鍋爐寬度煙氣側(cè)分布情況，通過燃燒側(cè)的調(diào)整使屏間煙氣吸熱偏差維持在較低水