超超临1000MW机组锅炉水冷壁爆管原因探讨

崔文杰　王晔

摘 要 超超临1000MW机组锅炉启动冷态时，水冷壁易出现超温现象，从而对水冷壁管材的寿命会产生一定的影响。通过对某电厂锅炉水冷壁爆管试样进行室温拉伸、金相组织、化学成分、EDS能谱、室温冲击、硬度等试验分析[1]。其结果表明，水冷壁爆管属于短时过热爆管。当水循环不良时或者水冷壁管出现堵塞时，会比较容易造成水冷壁爆管。除此之外，煤中的腐蚀性硫元素含量过高、水冷壁管不在常温下运行以及燃烧不充分所引起的还原性气氛也会加速水冷壁管失效。因此，为了避免发生爆管事件，在锅炉运行时必须加强监控，控制煤含硫量以及入炉氧量。

关键词 超超临1000MW机组锅炉；水冷壁；超温

中图分类号 TK2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2015）09-0110-01

某电厂超超临1000MW机组进行冷态启动，且锅炉处于低负荷状态时，其超超临1000MW机组锅炉水冷壁都出现了超温现象[2]。在超超临1000MW机组的压力下，整个水冷壁的管路材质、布置以及传热特点相对而言会变得特殊，通常，水冷壁的材质呈现出石墨化都是由水冷壁超温引起的，与此同时，使金属的持久性强度以下降的趋势呈现出来，因此，它影响了机组的正常运行。本篇论文将结合某电厂超超临1000MW机组锅炉的运行经验，探究超超临在启动冷态时水冷壁超温的特点及

原因。

1 超超临1000MW机组锅炉水冷壁超温情况

该电厂超超临1000MW锅炉机组水冷壁的结构为垂直管水冷壁，其采用的内螺纹管曾被改进过。通过查询（SIS）生产信息系统的数据记录，这组数据将电厂2009年1月12日到2010年1月22日所有机组5次水冷壁超温的情况，2009年1月12日超温点数有5个，超温时负荷段为326-392MW；2009年4月16日超温点数有4个，超温时负荷段为325-372MW；2009年6月21日超温点数有4个，超温时负荷段为356-385MW；2009年12月19日超温点数有2个，超温时负荷段为326-395MW；2010年1月22日超温点数有6个，超温时负荷段为295-395MW。根据以上数据可知，锅炉启动冷态时，其超温有以下特点。1）超超临1000MW机组锅炉水冷壁超温状况是在冷态启动时超超临1000MW机组锅炉由湿态转为干态运行后发生的。其负荷一般300-400MW的变压运行初期，其机组在（CCS）投入协调控制方式前。2）该电厂超超临1000MW机组锅炉的水冷壁超温测点位置主要在其前墙超超临1000MW机组锅炉水冷壁中间的信箱入口处。3）超超临1000MW机组锅炉水冷壁超温测点在水冷壁超过常规温度限度前，一般都在340℃左右，并可在5分钟内迅速上升到540℃以上或更高，它有着突发性强的特点，可调节性与可预测性都较弱。

2 超超临1000MW机组锅炉水冷壁超温的原因

1）超超临1000MW机组锅炉煤水比例失调。超超临1000MW机组全锅炉的水冷壁质量流速不足或者热负荷值过大，从而造成超超临1000MW机组锅炉煤与水的比例失调，此时，锅炉的汽水分离器入口过热度会导致其温度迅速上升，从而造成了锅炉水冷壁的超温现象。

2）超超临1000MW机组全炉热负荷值过大。当锅炉处于干态运行时，其负荷会快速增加。一般情况下，锅炉湿态运行是在其连续出力的25%时，当锅炉运行状态转为干态运行时，会进入锅炉亚临界的直流运行，此时，锅炉应该以干态的形式运行着，因此，当锅炉运行转干态时，负荷会以较快的速度增加。因此，为了维持当前负荷和主蒸汽压力必须要加大燃料量。由于快速增加锅炉的蒸发量，从而会导致过快的加煤，这样，全炉的热负荷值也会随之加大。

对锅炉给水温度过低也会引发超超临1000MW机组全炉热负荷值过大，在启动初期，除了高压加热器未投入或者投入过晚、氧器加热不充分，其锅炉省煤器的入口给水温度会变低，因此，会延长超超临1000MW机组锅炉水冷壁热水段，为了保证加热时的焓增含量，这样就会投入过量的燃料量。

3）超超临1000MW机组锅炉水冷壁质量流速不足。汽水分离器水位过高会影响超超临1000MW机组锅炉水冷壁质量流速不足。当超超临1000MW机组锅炉处于湿态时，其汽水分离器的水位会上涨，这会导致锅炉给水泵所提供的流量相对减少，并将增大BCP中提供的再次循环流量。当超超临1000MW机组锅炉转干态运行后，锅炉汽水分离器的水位会随之变高，为了不使过热器进水，只可利用减少省煤器入口给水量的方式来展开运作，这样，便会造成水冷壁的质量流速不足。

3 超超临1000MW机组锅炉水冷壁控制策略

1）控制锅炉过热度。由于煤与水的比例出现失调现象，失调后会使汽水分离器入口的过热度上升，因此，锅炉水冷壁会出现超温现象。当电厂超超临1000MW机组锅启动冷态时，其煤与水的比例如果徘徊在6-7时，锅炉的过热度会上升较快，根据SIS的统计结果来分析，锅炉处于冷态启动初期，其过热度如果大于5℃，锅炉水冷壁出现高温率会上升。因此，在主蒸气压没有到达13.0MPa前，也须将锅炉过热度控制在5℃以下，煤水比控制在8左右。

2）合理分配锅炉的风流量。为了增强锅炉一次风粉刚度，必须提高一次风流量，减少锅炉的二次风流量。根据电厂超超临1000MW机组锅冷态启动时出现的状态，锅炉的前墙水冷壁的壁温会有偏差，从而造成锅炉的前墙水冷壁超温，将前墙燃烧器区域的辅助风挡板开大，然后把后墙燃烧器区域的辅助风挡板开小，再将火焰的切圆的中心向后墙方向移动，从而使前墙热负荷值变小，减少壁温偏差与吸热偏差。

3）减少超超临1000MW机组锅炉汽水分享器的排水。控制好汽水分离器水位和省煤器的入口，找到汽水分离器的水位和给水泵提供的给水量，最低限度减少汽水分离器的排水，只有这样，才能将工质损失与热量损失减到最低的程度，还能有效控制省煤器入口的给水

温度。

4 结论

就以上原因来看，水冷壁之所以大面积超温，这和煤水比例失调有很大的关联，而且水冷壁受影响的面积相对来说也很大.但就电厂锅炉的冷态启动的多次记录以及水冷壁超温的位置来看，我们可知，只是由于某一局部位置的吸热的偏差、流量偏差、热负荷值过大等因素才导致了出现水冷壁的超温现象，因此，当壁温偏差有所扩大时，就会使水冷壁管温度上升，从而引发超温，导致水冷壁爆管。

参考文献

[1]殷尊.超超临界1000MW机组锅炉水冷壁爆管原因分析[J].热力发电，2013，5（07）：92-96.

[2]黄元进，熊钟.660MW超超临界机组锅炉水冷壁超温原因分析及对策[J].江西电力，2013，8（03）：76-77+84.

[3]朱亚清，张曦.超超临界1000MW机组锅炉水冷壁管超温控制策略[J].热力发电，2015，23（08）：99-103.endprint