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锅炉炉膛烟气测温重要性例证

互联网 2012-10-09 10:09:38

[导读]   摘要:火电厂锅炉燃烧调整对锅炉安全、经济运行十分关键,而表征炉膛燃烧和换热工况的最重要参数是炉膛火焰(烟气)温度分布,特别是炉膛出口烟气温度。半个世纪以来,炉膛烟气在线测温技术久攻不克,成为工程设计和技术标准中的空白,以致造成锅炉运行中过热器结焦、掉焦、管壁超温、水冷壁单侧磨损、结焦、火焰中心偏高或偏低、以及效率降低等一系列问题。

  本专集用真实事例从反面的教训来说明装设炉膛烟气测温的重要性,以期引起关注。

  值得可喜的是,当今,PyroMetrix声波测温系统已经突破了这方面的技术难点,成功应用于国内外大批火电厂锅炉上。

  编者认为在我国火电厂锅炉上推广应用这项技术和系统必将对我国火电厂锅炉安全运行和节能减排产生深远影响。

  某1000MW机组炉膛出口烟温高,造成严重掉焦停炉事故

  某电厂2台1000MW超超临界机组锅炉投运以后多次出现低负荷期间炉膛掉焦现象,严重时,在集控室都有明显震感。××年7月21日夜间,7号锅炉发生严重掉焦,将炉底的事故放渣门撑开,造成炉底水封失去,被迫事故停炉,严重影响机组安全稳定运行。为此,集团公司下达了一个重点科研项目委托相关电力研究院进行试验研究。

  该锅炉设计煤种和校核煤种为中等结渣倾向和中等灰污染特性燃料,并且校核煤种的结焦和灰粘污倾向高于设计煤种(如表1)

  

 

  为了防止屏过和对流受热面结焦,按照相关规范,运行中炉膛出口烟气温度应保持不高于下列温度(无在线连续测量炉膛烟气温度仪表):

  1. t < DT-50 = 1200-50 = 1150°C

  2. t < ST-150 = 1290-150 = 1140°C

  但是,研究院在用试验仪器实测期间,炉膛出口中间部位烟气温度经常在1200-1350°C间波动,明显高于规范要求数值,终于找出了该厂1000MW机组锅炉根本原因。

  从这个实例给我们一个启示,如果我们能装设在线连续测量炉膛烟气温度仪表系统,就能更透彻的连续了解锅炉燃烧工况,监视启动前做的燃烧调整试验以及运行中的燃烧调整是否合适,特别是当煤种发生变化时炉膛火焰高度是否合适,炉膛出口烟温是否太高或太低,过热器和再热器喷水量为什么偏大(影响回热效率),以及锅炉排烟温度升高(影响锅炉效率)是否因炉膛吸热不足引起,并可及早防止该厂这类严重掉焦事故的发生(注:据了解这类事故国内并不罕见)。

  

 

 炉膛出口烟温高、左右偏差大,导致屏过超温停炉

  广东某电厂2号超临界600MW机组直流锅炉于2008年4月C级检修投运后,在300MW至450MW升负荷过程中屏过出口A、B两侧存在明显的温度偏差,频繁出现A侧超温情况,存在着严重事故隐患。

  电厂被迫组织调试力量用试验仪器对炉膛温度进行测量,发现:

  1. 炉内火焰中心偏高。为此,根据实际煤种,对煤粉细度和一、二次风与燃尽风配比进行调整以降低火焰高度,并加强吹灰(实际煤种灰分20%比设计煤种12%灰分高出8%),增加炉膛辐射吸热。

  2. 炉膛左右两侧火焰存在较大偏差,A侧火焰温度普遍高于B侧,说明炉内出现一定程度的偏烧,需要调平A、B两侧烟温偏差。

  从这个电厂实例看,由于只有汽温可以在线监视,因此只知超温现象而无法了解超温原因,虽曾做过燃烧试验和调整,但实际煤种等多种因素变化后,燃烧组织是否合适和优化无监视手段,如果装设了PyroMetrix声波测温系统,在线测量炉膛出口烟温分布,就能及时发现煤种变化后燃烧调整不佳导致火焰偏高,炉膛出口烟温升高,两侧火焰偏斜,从而及时发现屏过超温原因,在线组织消除事故隐患。

  此外,通过实时监视炉膛出口烟温在吹灰前后的变化,优化吹灰工作。

  煤质多变,不监测炉膛出口烟温,影响锅炉安全运行

  锅炉煤质多变是我国火电厂投入运行以后常见的现象,客观原因是因为受煤矿和运输方面限制,电厂不得烧非设计煤种,而另一方面,近期愈来愈多电厂为了降低燃料成本而改烧或掺烧低价劣质煤。

  众所周知,锅炉炉膛燃烧组织和炉膛容积尺寸是按设计煤种时确保较优、按校核煤种时确保安全设计的。

  锅炉第一次启动时要根据设计煤种进行燃烧优化调整,使炉膛火焰中心高度和炉膛出口烟温符合设计最佳值,风煤比恰当,混合均匀,煤粉细度适当,火焰中心不偏斜等以确保锅炉达到设计效率,炉内不结焦,再热器和过热器左右壁温偏差小、不超温。对锅炉厂来说,第一次燃烧调整试验也是验证设计是否符合预期和改进设计的方法。

  当电厂决定改烧或掺烧低价劣质煤时,由于偏离设计煤种和校核煤种,必须再做煤种适应性试验。据调查,目前国内各大集团已有几十个电厂纷纷开展煤种适应性试验。

  燃烧调整试验时需要监测一系列参数,但其中一个非常关键的直接反应燃烧火焰的参数就是炉膛烟气温度,由于过去技术上不过关,现有锅炉均未安装,当然设计标准也不会涉及。在试验的短时间里,也只能依靠测量不太准确的红外辐射高温计等作为试验仪器,或者干脆用其它参数间接判断。

  进入正常运行时,锅炉的煤质、水份以及掺煤情况等未必与试验情况一样,因此,实际运行时到底炉膛火焰中心高度和炉膛出口烟温等是否变化了仍然心中无数,这当然会对锅炉运行安全存在较大隐患。

  目前,PyroMetrix声波测温系统已成功应用于炉膛烟气温度测量,精度高,国内外已有大量应用业绩,它可以从锅炉启动点火倒满负荷全过程实时监视炉膛烟气温度,确保煤质多变情况下锅炉的安全运行。

  无炉膛烟温监视,燃烧偏斜,造成炉膛一侧水冷壁结焦和磨损

  据了解,目前有不少电厂锅炉停运检修时发现炉膛一侧和某个角落的水冷壁结焦或磨损严重。实践证明,这往往是因为炉膛燃烧偏斜,火焰冲向了某一侧,熔化状态的灰粒沾到水冷壁上骤然冷却导致结焦,或着火焰中携带的灰粒冲刷一侧水冷壁所致。

  为了解决这个问题,电厂不得不兴师动众委托科研院所架设试验仪器做调偏试验。

  如果锅炉装设了PyroMetrix声波炉膛烟气温度分布测量系统,这个问题就轻而易举解决了,这时锅炉运行中的任何情况下,只要发现炉膛烟温有较大偏斜就可及时用试探法的一步一步调正过来,从根本上不让炉膛水冷壁一侧结焦和磨损现象发生,而不是等到停炉进入炉膛检查方才发现问题,并事后再来补救了。

 炉膛出口烟温非正常升高,汽温失控,打闸停机

  某电厂近年投产的××锅炉厂配供的超临界600MW机组锅炉在点火起动至机组并网初期,存在不同程度的屏式过热器严重超温,以及主汽温度失控、过高导致冲转后振动超标,被迫打闸停运事件。经研究,并结合多家电厂类似锅炉运行实践分析得出,其主要原因是起动过程中调整不当,发生燃烧不完全,从而导致着火区升高,燃烧室放热量减少,水冷壁辐射传热量减少,炉膛出口烟温非正常升高。为此,在点火过程中采取适当措施改善油枪的燃烧工况(适当减少二次风量),投煤粉运行时适当降低总风量等,成功解决了这个问题。

  从这类事故不难看出如果锅炉配置了能全程监视炉膛烟气温度的测量系统,那么在起动过程中通过炉膛出口温度异常升高就能及时发现是否燃烧工况不佳,着火区升高,并及时采取适当调整措施了。

  某电厂掺烧无烟煤,炉膛出口烟温高,效率大幅降低

  某电厂660MW“W”火焰锅炉掺烧无烟煤后,减温水量大幅增加,排烟温度与设计值相比明显升高,机组回热效率和锅炉效率均有下降。针对这个问题,电厂组织了试验测试。试验期间,用仪器检测得出炉膛温度中心明显上移,炉膛出口烟温明显升高,这是引起效率下降的根本原因。据此,电厂采取了相应的调整燃烧的措施。

  从这个例子可以看出,炉膛出口烟温的异常变化对燃烧工况变化,特别是媒质变化非常敏感,可以及早发现问题,研究对策。即使已经组织力量进行过全面的燃烧调整试验研究,也难免运行中仍会偏离试验工况。因此它仍然不能代替长期连续运行和全负荷过程中的在线连续炉膛出口烟温测量。

[整理编辑:中国测控网]
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