650MW超临界机组金属壁温监视画面的设计优化

申磊

摘 要：为响应节能减排的号召，提高机组运行经济性，我厂2015年-2017年先后进行了3台650MW超临界机组综合改造。锅炉侧主蒸汽温度由原来的543℃提升为571℃。主汽压力保持不变，同时，再热蒸汽温度保持569℃不变。为防止蒸汽温度提高带来的受热面氧化皮生成加速，导致锅炉受热面超温爆管事件，在本次技术改造的同时，进行了屏过和末过金属管壁加装温度测点的改造，保证每根金属管均可是实现远方监视。测点数量的增加导致了监视难度加大，为此对DCS上的监视画面进行优化设计，实现高效准确的判断金属温度变化。

关键词：机组改造；提升主汽温；受热面改造；壁温监视；画面优化设计

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）22-0155-02

1 锅炉改造概述

本项目的提效改造，主要是提高了主蒸汽温度，而主汽压力和再热器系统运行参数没有大的变化，所以主要改造方向主要是对过热器系统进行材料升挡及部分受热面布置调整，其中末过和屏过的受热面积基本不变，低温过热器的受热面积增加，过热器系统的整体材料按新的参数要求升档设计；同时根据汽水参数情况，对于高再受热面和省煤器等受热面进行适当调整，相应的集箱、管道、阀门也随之提档更换，最终使锅炉满足机组提效改造的要求。

末级过热器片数为30片，横向节距为690mm，管子根数为20根。本次改造对末级过热器进行整体更换，末级过热器片数、根数、规格、节距维持改造前方案不变， 受热面面积总体不发生变化。受热面材料变化：入口段：材料SA-213T91，出口段：材料SA-213TP347H。

屏式过热器片数为30片，横向节距为690mm，管子根数为28根。本次改造对屏式过热器进行整体更换，受热面片数、根数、规格、节距维持原锅炉设计不发生变化，受热面面积不发生变化。入口段：材料SA-213T91，屏过出口段进行材料升档为SA-213TP347H。

本次改造中，在每屏屏过和末过出口管段加装温度测点，测点安装在受热面管出口小集箱入口前的管道，位于锅炉大包处，温度测点一次元件采用管道上焊接集热块，测点安装于集热块上，实现全部屏过和末过均有金属温度监测，共计温度点1440个。

2 壁温测量系统监视画面设计优化

系统改造后由于测点较多，给监视和分析增加了难度，如采用表格形式的监视画面，导致在DCS监视画面中数字量较大，在进行画面监视时，需要耗用较多时间观察参数，不能实现高效率的监视，甚至出现金属温度不正常变化时不能发现的情况。为此对受热面金属温度测点改造后的运行监视画面进行优化设计，以期达到便于监视、便于分析、便于处理、便于检修的目的。如图1所示。

重新优化的金属壁温监视画面，采用数字和柱状图结合的方式，逻辑里设置温度高报警值，金属壁温达到报警值后，表格里对应的数字显示变色，变成红色数字，并设置声光报警加以提示。无超温情况后，红色数字恢复原状态。柱状图上限量程区间根据正常运行时的金属温度变化范围进行设定，屏过金属温度区间设置为540℃-600℃；末过金属温度区间设置为560℃-620℃。随着温度的升高，柱状图中对应的金属温度的柱条高度变长，运行中可根据画面中柱状图中参数对应的柱长快速发现金属壁温的高点。

根据炉膛内部过热器受热面的实际布置方式进行画面设计，具体为：沿着炉膛由左到右（由西到东）的方式设置画面中的每屏受热面的布置位置，同时每屏受热面根数的命名采用沿着烟气流向的方式进行布置。即编号为1根的受热面金属管为每屏最外圈向火侧管子，编号最后一根为每屏最内圈背火侧管子。同时我厂控制室监盘人员监盘时背南朝北，画面显示的金属温度和实际锅炉内受热面管子布置的位置一致，如画面显示的第一屏第一根管，炉内管子的位置即为锅炉西侧第一屏受热面的第一根。在实际使用过程中，运行人员可以很直观的发现炉内哪个区域内金属温度偏高，为燃烧调节和锅炉的配风调节提供依据。也为停炉后的金属检查提供重点区域。

由于金属温度测点安装在受热面出口段，受热面管为U型布置方式，每屏受热面最外圈为第一根管，那么就地安装温度测点时，需按照烟气流向反方向安装，即受热面管屏的第一根管的温度测点，需安装在沿着烟气流向的受热面管屏出口小集箱入口的最后一根管子上。

受热面金属温度参数进入DCS后，由于数据量较大，在监视调节中易出现疏漏情况。为此在DCS“汽温调节”画面中设置不同受热面金属溫度的最高值和最低值，可以实现在蒸汽温度参数调节的同时，把握金属温度变化情况。

3 画面监视方法

机组运行中，DCS报警信息里出现金属壁温超限报警后，及时翻阅对应的受热面金属温度监视画面，检查温度显示数值是否变为红色，进而快速发现受热面金属温度超限情况。

在DCS里的“汽温调节”画面里设置对应受热面金属温度的最高值和最低值，发现某个值变化较快或参数超限，在对应的受热面金属温度监视画面中，查看柱状图里的柱长位置最高点，再根据颜色及管屏位置进行超温管子的精确定位，便于进行调整。

定期翻阅金属温度监测画面时，检查无超温报警情况时，根据各柱状图内显示位置的高低，是否达到上限值等信息，判断是否存在超温点或温度较高点。如发现锅炉某一侧或某个区域金属温度普遍偏高，综合锅炉左、右侧烟气温度及工质温度等参数的情况进行判断分析，找到金属温度变化的原因，策略性进行燃烧调整、配风调整或煤水比匹配调整。

如监盘时发现某个金属温度柱状图波动幅度较大或数值波动较大，则可通过DCS查阅此温度变化趋势，判断是真正出现温度波动还是测点本身显示故障导致，为运行调整提供方向。

4 使用效果

在3号机组大修后，在锅炉冲管期间，发现屏过第一屏第2根、第十二屏第28根、第14屏第26根、第28屏第26根、第29屏第22根和第24根、第30屏第24根管温度同比其他受热面管子偏高。锅炉冲管工作结束，锅炉停炉期间重点对超温管及对应的进、出口小集箱进行检查，共清理出内部异物8个，保证了机组整套启动的安全性。

1号机组在2017年6月份调停后启动过程中，机组负荷240MW时，发现屏过第11屏第11根和第22屏第9根金属温度较高，经参数分析，判断为管内氧化皮堆积导致。操作方面及时降低机组负荷增加速率，采用快开机组调阀进行蒸汽扰动、炉侧蒸汽外排等手段进行调整，最后采用机组缓慢增加负荷，增加蒸汽流量的方法解决了受热面超温问题，成功避免了一次因氧化皮堆积导致的受热面超温爆管情况发生。

5 结语

通过锅炉过热器金属壁温测点的改造及壁温监视画面的设计优化，使得运行人员能够高效准确地发现金属温度的异常，及时进行处理。同时通过对区域壁温的监视分析，能够发现锅炉温度场的问题，为后续机组停运后重点区域的检查提供了明确方向。

参考文献

[1]苏剑平.屏式过热器超温的原因及分析（600MW）[J].科技风，2012，（8）：137-137.

[2]梁海瑞，刘文余.锅炉金属温度测量元件运行中的问题及解决方案[J].电力安全技术，2011，13（6）：42-44.