660MW锅炉低温再热器局部磨损原因分析及治理

660MW锅炉低温再热器局部磨损原因分析及治理

徐凯辉

京能（锡林郭勒）发电有限公司  内蒙古 锡林郭勒盟 026000

摘要：现阶段社会和经济快速发展，人们对电力的需求量越来越大。近年来，各火力发电厂开始重视防磨工作，促使在“四管”泄漏事故中，低温再热器管壁的磨损泄漏量减少。但是，由于其长期运行或结构的不合理，出现了很多老化和磨损问题。基于这一现状，针对660MW锅炉低温再热器局部磨损的原因分析进行分析，给出了一些解决措施，以供相关人员参考。

关键词：锅炉；低温再热器；局部磨损；原因分析；措施

引言：

再热器是大容量高参数发电机组为提高热效率而增加的设备。蒸汽在汽轮机内做功后，压力和温度大大降低，送入再热器加热，提高其温度，增加其内能后，返回汽轮机的低压段再做功。再热器一般与过热器交叉布置在烟道的高温区。低温再热器在长期运行后，管道容易发生破裂泄漏，受热表面的局部磨损是造成该现象的主要原因。破坏的危害短期内不会显现，但累积到一定程度后，会引起受热表面的频繁泄漏，从而危及到整个设备的安全，并造成重大的经济损失。其磨损是一个长期的、发展的过程。因此，深入探讨低温再热器局部磨损的成因，并提出相应的防治对策，就显得十分必要和迫切。

一、磨损的机理

（一）固有设计布置特性影响

660Mw机组锅炉采用“π”型结构，在尾部烟道的后方设置有一个低温再热器，当烟尘从水平烟道流入对流竖井时，经过90度的转向，灰粒在离心力的作用下聚集到低再回路，尤其是大颗粒几乎都进入了低再回路，造成了严重的磨损。同时，该区段烟气温度偏低，飞灰颗粒坚硬，也是磨损严重的原因。

（二）煤质严重偏离设计值

若采用北方混合煤（Qd=23623kJ/kg,Ad=19.82%)，但实际燃烧用煤未到设计要求，入炉煤Qd一般在20000kJ/kg左右，最低时在13000kJ/kg以下，Ad最高时为55%左右。在使用劣质煤时，飞灰的含量会增加，使实际烟速大大超过设计值，并呈几何倍数增加，在此条件下，煤性与炉性不能相容，磨损会对受热面造成致命的伤害。

（三）竖井烟道入口处严重积灰

锅炉水冷壁延长管的斜率一般为30°，后部18°。根据安装的实际需要，18°斜角位置的积灰较为严重，尤其是竖井烟道入口的积灰超过1.5米。灰渣将提升横向烟道的烟流中心，增加烟流速度，使得更多的灰粒进入低再回路，造成更大的磨损。在此区域，由于大量的积尘，导致了末端再热器的一些管道被堵塞，影响了最终再热器的吸热和安全。

（四）低温过热器与低温再热器烟气分配不当

在实际操作中，低再热管的烟气量一般维持在70%~100%，而低温过热器的烟气量一般为10%~30%，因此，经过低温再热器的烟气流量和流速比过热器大很多，从而对受热面进行冲刷磨损，易出现爆裂现象。

（五）汽轮机效率偏低,汽耗率高

高负荷下，汽轮机设计的主、再热蒸汽流量和实际蒸汽流量有偏差。有甚者实际再热蒸汽流量超过了设计值8%之大。蒸汽流量增大，则再热器的吸热增大，烟气速度升高，进一步加重了低温再热器的磨损。

（六）局部存在烟气走廊

在“π”型锅炉的布局中，尾井口靠近后壁容易形成烟道，而在后壁无阻流装置的情况下，烟道形成具有天然特征，但后壁的烟挡板比前挡风更容易磨损，表明喷出的烟气在喷出后壁后冲刷烟道。此外，低再靠侧壁的管排间距也比较大，尽管在其上、下两层分别设置了一层防流护板，但因为层数太少，所以并没有起到很好的阻隔作用，反而会使护板部分的烟气膨胀速度加快，从而造成低再热器管道的磨损和爆裂。

（七）管排变形、出列

锅炉长期运行后，若经过了多次大、小维修，在低再部位，更换了零散的管道数量过多。经过数百次的拉拔维修，仍无法完全恢复原位，会致使管排变形比较大，有些管有出列，易造成低再部位的局部磨损和爆裂。

二、影响低温再热器壁温的因素分析

再热器的超温现象是一个非常复杂的问题，与其再热器结构、系统布置、燃烧方式、再热器管的选用等因素密切相关，同时也与锅炉的运行方式、工质参数、升负荷方式、速度等因素密切相关，还与锅炉初始设计时的设计计算不正确有关[1]。虽然造成再热器管壁温度过高的原因有很多，但是从换热的观点来看，这是管道内壁与管道外部的烟道、管壁与工质之间的对流换热以及管内壁的导热问题。

（一）管外对流换热

其主要取决于炉膛内部的烟气流场和烟道温度场的分布的影响，以下是特定的要素：

1.煤粉细度。炉膛内的煤粉燃烧速度与炉膛温度、配风等因素密切相关，同时也与粉体的细度有关。煤粉浓度过大，燃烧速度较慢，燃烧速度较慢，火焰中心向上移动，出口烟气温度上升，必然会使水平烟道烟气温度发生偏移，导致再热器局部超温。

2.一次风量。磨煤机一次风量的大小对煤粉比例有很大的影响。在一次风流量较大、风速较高、粉粒细度较高时，会使炉膛内的火焰中心升高[2]。尤其是在调峰期间，由于炉内燃烧条件恶化，处于高氧区，一次风流量的偏差会引起炉内气流的变化，从而对炉膛出口的温度场和流场分布产生一定的影响。

（二）管内对流换热

在相同的烟气温度下，管中的对流传热还受到低的再入口蒸汽压力和水汽温度的影响。再热器入口压力持续增大，再热蒸汽流量、蒸汽同管内壁传热系数增大，再热器管壁温度呈下降趋势[3]。在汽轮机高压缸较高的排气温度下，汽温降低，管内传热降低，管壁温度上升。管壁导热系数的大小、金属壁的飞灰磨损、管中的结垢程度等因素决定了管壁热传导的热阻。受热区域的灰增加了导热阻力，导热管的换热效率降低，烟气通面积减小，导致了局部烟气流速的提高，从而加剧了炉膛温度的上升。在煤的性质和烟气速度较高的情况下，飞灰会在很长时间内侵蚀管壁，使其变薄，从而使金属壁热阻发生变化，从而降低再出口蒸汽温度。由于凝汽器泄漏等原因，化学水质合格率较低，会在高温加热面上形成污垢，降低换热性能，从而间接增加了低温受热面进口烟温。

三、防磨措施

（一）避免使用低灰、低烟煤，尽量使用设计煤种

为了减小截面烟气的非均匀性，在转向室和空气预热器的转角安装了一个导流罩，在低温再热器上安装了一个多孔的流动阻流板。在尾排烟管和竖向烟管的连接处，采用圆弧钢板进行焊接。

（二）降低烟道飞灰浓度

在尽可能地燃烧设计的煤种的同时，也要保证省煤器的灰斗和灰斗的卸灰器能够正常工作，去除一些飞灰，特别是大的飞灰[4]。因此，必须通过改善粉体的性能，调整粉细度，使锅炉在细度更细的情况下工作，减少烟道的磨损。在操作过程中，应尽量降低空气过量系数，并尽量减少炉壁漏气和炉膛负压。

（三）调活粗粉分离器挡板

通过对各机组的制粉系统的测试，工厂可以对各粗粉机调整挡板进行全面的检查和调整，保证该粉体的粒径在10%-12%之间，并规范隔板的正常运行和测试，防止卡滞。

（四）限制低再烟气挡板开度

为解决低再烟道烟气量大、流速大等问题，可以采用强制措施，使再热器烟气挡板不能高负荷下长时间运行超过80%，通常为50%~70%。

四、结束语

综合以上分析，经过对低温再热器进行磨损治理，可明显减少由于低再磨损引起的非计划停机，从而提高了设备的使用效率。近年来，我国国民经济快速发展，电力负荷迅速增加，每次停机造成的直接或间接损失都是巨大的。通过对其进行磨损处理，可以获得明显的经济效益和社会效益。另外，要把握好防磨的要害，把防磨法与防消法相结合，方能达到预期的效果。

参考文献：

[1]张保,魏高鹏.某生物质电厂CFB锅炉低温过热器及包墙过热器磨损原因分析[J].江西电力职业技术学院学报,2020,33(2):3.

[2]刘昱杰,白宁.电站锅炉低温再热器冷弯断裂成因分析[J].现代工业经济和信息化,2020,10(10):2.

[3]曹保生.尾部双烟道锅炉低温再热器防磨损优化改造[J].能源与节能,2021(11):4.

[4]刘天佐,侯德安.300MW机组锅炉二级再热器爆管原因分析与借鉴[J].2019.