国内自主研制的首台600MW超临界CFB锅炉(循环流化床锅炉)外置换热器投运2年多以来,总体运行安全､可靠,蒸汽温度达到设计要求,床温调节快捷方便｡但外置换热器在运行过程中,还存在汽温和管屏壁温偏差等问题｡
为了解其原因,有必要对外置换热器的壁温分布和吸热情况进行分析,判断是否由管屏超温引起,同时对东锅正在设计和研发的660MW超临界锅炉､660MW超超临界锅炉的性能设计和受热面布置具有重要的参考和指导意义｡
本文主要介绍了针对首台600MW超临界锅炉外置床再热器运行特性开展测试研究的结果｡通过研究掌握了外置床流化风量､循环灰流量控制等相关运行因素对受热面壁温分布､热偏差的影响规律,并对高再外置换热器运行中存在的主要问题进行分析,提出了超临界CFB锅炉外置换热器设计改进及运行优化建议｡
1 高再外置换热器简介
锅炉前墙左､右两侧各布置1台高再外置换热器,在电厂DCS运行画面上,左､右两侧高再分别编号为D､A｡高再外置床受热面共40片管屏,每片管屏由9根管绕组成(7根屏管子,2根吊挂管)｡
高再外置床受热面的结构特性尺寸见表1｡
2 高再外置换热器存在的主要问题
锅炉运行过程中,高再外置换热器存在的主要问题是:左､右侧出口汽温偏差大､同侧不同管屏(共40屏)出口汽温偏差大､同屏不同管子(共9根,包括2根吊挂管)出口汽温也存在偏差､高再外置换热器管子存在超温现象､右侧高再外置换热器出口集箱吊挂管连接处开裂｡
3 影响外置换热器运行性能的主要因素
分析认为,影响外置换热器运行性能的主要因素有2个方面:汽侧方面的影响因素,包括进汽温度的差异､蒸汽流量的偏差､蒸汽分配的均匀性;灰侧方面的影响因素,包括锅炉负荷､进口灰温､流化风量(冷却仓及空仓流化风)等｡
4 高再外置换热器运行调整试验结果
4.1 高再出口壁温的分布特性
4.1.1 高再不同管屏出口壁温的分布特性
图1是锅炉额定负荷(600MW)工况下高再不同管屏(共40屏)同一根管子(第1根管子)出口壁温的分布特性曲线｡
图2是锅炉额定负荷(600MW)工况下高再不同管屏(共40屏)同一根管子(第7根管子)出口壁温的分布特性曲线｡
图3是锅炉额定负荷(600MW)工况下高再不同管屏(共40屏)同一根管子(吊挂管)出口壁温的分布特性曲线｡
上述分布曲线表明,锅炉额定负荷运行工况下,左､右侧高再沿宽度(即迎灰面)不同管屏(共40片屏)的出口壁温总体都呈现出中间高､两侧低的分布趋势;左､右侧高再靠近两侧墙的各1~2片管屏的出口壁温较低,和其余管屏的出口壁温偏差较大｡如不考虑靠近两侧壁面的4排管屏,左､右侧高再其余各管屏的出口壁温总体上分布是比较均匀的,最大偏差小于30℃｡
4.1.2 高再同管屏出口壁温的分布特性
图4是锅炉额定负荷(600MW)工况下高再同屏(第1屏)不同管子(第1~7根管)出口壁温的分布特性曲线｡
图5是锅炉额定负荷(600MW)工况下高再同屏(第20屏)不同管子(第1~7根管)出口壁温的分布特性曲线｡
图6是锅炉额定负荷(600MW)工况下高再同屏(第40屏)不同管子(第1~7根管)出口壁温的分布特性曲线｡
图4~图6表明:锅炉各负荷运行工况下,左､右侧高再同屏不同管子(共7根)的出口壁温无明显的分布规律;左､右侧高再同屏不同管子(共7根)的出口壁温分布总体上比较均匀,最大偏差小于20℃;左､右侧高再的壁温偏差,相对于锅炉中高负荷运行工况要更大一些,主要是满负荷运行工况下的左､右侧高再出口汽温没有调平｡
4.2 高再出口热偏差系数的分布特性
4.2.1 高再不同管屏出口热偏差系数的分布特性
图7分别是锅炉额定负荷(600MW)工况下高再不同管屏(共40屏)同一管子(第1根管)出口热偏差系数的分布特性曲线｡
图8分别是锅炉额定负荷(600MW)工况下高再不同管屏(共40屏)同一管子(吊挂管)出口热偏差系数的分布特性曲线｡
上述分布曲线表明:锅炉额定负荷运行工况下,高再换热器不同管屏出口热偏差系数总体呈现出两边低､中部高的分布特性｡左侧高再管屏管子出口的最大热偏差系数为1.261､右侧高再管屏出口的最大热偏差系数为1.201｡左侧高再管屏吊挂管出口的最大热偏差系数为1.228､右侧高再管屏出口的最大热偏差系数为1.146｡高再第1､第2､第40这3片管屏因边壁流化不良,吸热量较少,出口温度偏低,但不影响安全运行｡不考虑管屏因边壁流化不良的影响,锅炉各负荷运行工况下,管屏出口热偏差系数分布总体上还是比较均匀的,其偏差在可接受范围之内｡
4.2.2 高再同屏出口热偏差系数的分布特性
图9是锅炉额定负荷(600MW)工况下高再同管(第20屏)不同管子(第1~7根管)出口热偏差系数的分布特性曲线｡
图10分别是锅炉600MW负荷工况下,高再同屏(第40屏)不同管子(第1~7根管)出口热偏差系数的分布特性曲线｡
上述分布曲线表明,锅炉额定负荷运行工况下,高温再热器相同管屏不同管子出口热偏差系数无明显的分布规律｡左侧高再管屏管子出口的最大热偏差系数为1.112､右侧高再管屏出口的最大热偏差系数为1.082｡总体上高再管子出口热偏差系数较小,分布比较均匀｡高再吊挂管规格和长度等和管屏管子差异较大,因蒸汽量少,出口温度较高,从安全运行的角度考虑,需要重点考虑吊挂管设计的优化｡
5 结束语
首台600MW超临界CFB锅炉在额定负荷运行工况下,高再换热器不同管屏出口壁温和热偏差系数总体呈现出两边低､中部高的分布特性｡高再第1､第2､第40这3片管屏因边壁流化不良,吸热量较少,出口温度偏低,但不影响安全运行｡不考虑管屏因边壁流化不良的影响,高再外置换热器管屏出口热偏差系数较小,总体上分布比较均匀｡
建议对外置换热器空仓和换热仓的流化风室进行分仓设计,每路流化风管路上增加调节装置,控制和调节流风风量的分配,有效保证外置换热器内灰的良好流化以及灰流沿管屏宽度方向上的分配均匀性,消除床内局部流化不良现象｡
文献信息
郑兴胜,徐鹏,胡修奎,杨晓林,周棋. 600MW超临界CFB锅炉高再外置换热器运行调整试验研究[J]. 东方 电气评论,2016,02:23-26.
原标题：600MW超临界CFB锅炉高再外置换热器运行调整试验研究
