660MW超超临界二次再热燃煤机组锅炉壁温测点的设计研究

摘 要：文章针对660MW超超临界二次再热燃煤机组的特点，以某二次再热燃煤机组锅炉为依托，对660MW超超临界二次再热燃煤机组的锅炉壁温进行了设计优化，保证了运行人员能够对锅炉受热面进行实时全面的监控，为机组的安全运行提供可靠的依据。

关键词：锅炉壁温；二次再热；壁温测点；布置

前言

近年来，为了提高火力发电机组的热效率和降低CO2排放，二次再热技术在大型燃煤机组的设计过程中得到了广泛的应用。二次再热技术与一次再热技术相比，过热蒸汽出口压力、再热蒸汽出口温度、给水温度都得到了大大提高，但由于材料基本不变，压力、温度的提升对锅炉受热面温度的控制提出了更高的要求。为了防止锅炉受热面超温爆管及管道氧化皮脱落等问题导致的机组不安全事件的发生，有必要对锅炉壁温进行设计优化，保证运行人员能够实时全面的监控锅炉受热面的运行情况，为机组的安全运行提供可靠的依据。

1 锅炉概况

本工程660MW超超临界二次再热燃煤机组的锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的超临界变压运行直流炉、单炉膛、二次中间再热、墙式切园燃烧方式、全悬吊结构П型锅炉。锅炉过热蒸汽流量为1918t/h，蒸汽压力为32.45MPa（g），蒸汽温度为605℃；锅炉一次再热蒸汽流量为1682t/h，蒸汽压力为11MPa（g），蒸汽温度为623℃；锅炉二次再热蒸汽流量为1431t/h，蒸汽压力为3.4MPa（g），再蒸汽温度为623℃。

锅炉一次再热和二次再热高再的出口温度为623℃，所用材料与一次再热机组相比，材料等级并没有提高，为了防止锅炉受热面超温爆管及金属超温老化的现象的发生，就必须全面实时监测锅炉受热面的管壁温度，在运行过程中严格控制锅炉管壁温度的波动，尽可能地避免锅炉过热面超温现象的发生，保证炉管金属材料的寿命和减少锅炉管壁超温爆管的发生率。

2 锅炉壁温测点的设计原则

在锅炉壁温测点的设计过程中，主要以锅炉厂提供的管壁温度分布图为设计依据，并从理论上进行热力计算，找出锅炉各管圈的蒸汽流量偏差，有针对性地制定改进方案，通过理论分析和结合目前已经投运的660MW一次再热机组在水冷壁、省煤器、过热器、一次再热器上装设壁温测点的监视经验，得出了以下测点布置优化原则：（1）所有管壁中热力计算指示温度最高的屏管，建议均安装壁温测点，同时，温度场分布图中的温度较高，环境恶劣的管子也应安装壁温测点。如屏过外三圈管的第二根。（2）所有管壁中受热面的正中间的屏管，这些管子基本上能代表整个受热面在炉内的受热平均水平，具有一定的代表性，故在该屏应尽可能的安装壁温测点。（3）处于烟气温度高（如迎风面）、或蒸汽流动阻力较大的受热面管应设壁温测点，同时，引出管在入口联箱底部或接近底部的受热面管也应在出口侧设置壁温测点。（4）所有管壁最内圈且带夹管作用的管子，管子弯曲度小易堵塞超温，故应多设置壁温测点。同时，有节流孔圈的受热面管应设置壁温测点：如水冷壁下部垂直管入口设置节流孔圈，调节各管流量相对平衡，节流孔圈因杂物堵死或流量变小，容易造成管壁超温。

3 锅炉壁温测点优化布置方案

本工程锅炉壁温测点的设计和布置以锅炉壁温测点设计原则为基础，与发电厂、锅炉制造厂一起探讨确定了本工程单台机组设置3114点锅炉壁温测点，以确保本工程二次再热机组锅炉在运行过程中处于最佳状态，减少锅炉超温爆管的概率。具体测点实施方案如下：（1）锅炉水冷壁管采用垂直布置方案，分为上、下两部分，中间设混合联箱。水冷壁上部管及水平烟道侧墙管：共1581根管，设339个壁温测点；水冷壁下部垂直管：共1664根管，设444个壁温测点；锅炉水冷壁管（上部）管组，前墙、右侧墙、左侧墙按从第3根管开始布置，每5根管布置1只热电偶，后墙（吊挂管）按从第2根管开始布置，每3根管布置1只热电偶，水平烟道墙管按从第3根管开始布置，每4根管布置1只热电偶，最后两根管布置1只热电偶，合计为339点。锅炉水冷壁管（下部）管组，按从第2根管开始，每4根管布置1只热电偶，从第297根管开始，按每2根管布置1只热电偶，从第325根管开始，按每4根管布置1只热电偶布置，合计为444点。（2）过热器分隔屏壁温管组，分隔屏从前墙至后墙方向分为四组，沿左右侧墙方向布置为8片管排，每片管排4组×16根管。每组管排中每片根管按第1、2、3、6、8、11、14、15、16号管各布置1只热电偶布置，合计为288点。（3）屏式过热器分隔屏管组，屏式过热器沿左右侧墙间总共有34片管排，每片管排有15根管。在每片的第1、7、8、13、14、15号管布置1只热电偶，其中，第1、5、9、13、17、18、22、26、30、34片管排，在每片的第2～7（6），9～12号管号各布置1只热电偶，即每片9只，合计为294点。（4）末级高温过热器管组，末级过热器沿左右侧墙间总共有39片管排，每片管排有19根管。在每片的第1、17、18、19号管各布置1只热电偶，即每片4只；另在第2～16片上，每片的第2、6、11、16、20、24、29、34、39号管各布置1只热电偶，合计为381点。（5）高压低温再热器管组，总共有70片管排，单片屏管子12根，按第一、二根管平均布置壁温测点，其中第5，20，32，39，50（51），66管屏的3～12管子各布置1只热电偶，合计为200点。高压高温再热器管组，按第1～68管屏的第1，6，7，11，12，13管子各布置1只热电偶，其中，1，9，17，25，34，35，4

4，52，60，68管屏的第2，3，4，5，8，9，10管子各布置1只热电偶，合计为478点。低压低温再热器管组，按第1～70管屏的第一、二根管平均布置壁温测点，其中，5，20，32，39，50，66管屏的第3～14管子各布置1只热电偶，合计为212点。（6）低压高温再热器管组，按第1～68管屏的第1，6，7，11，12，13管子各布置1只热电偶，其中，1，9，17，25，34，3

5，44，52，60，68管屏的第2，3，4，5，8，9，10管子各布置1只热电偶，合计为478点。经过优化设计后的壁温测点，总数由原锅炉厂的2800点，增加到了优化以后的3114点。

4 结束语

文章从基建设计角度出发，以某工程660MW超超临界二次再热燃煤机组锅炉壁温测点设计为依托，通过理论分析和已经投运的660MW一次再热机组装设壁温测点的监视经验，有针对性地制定改进方案，得出测点布置优化原则，提出了合理的测点布置方案，可以防止二次再热机组锅炉受热面由于超温导致的金属疲劳和爆管及管道氧化皮脱落等不安全事件的发生，以实现对660MW超超临界二次再热燃煤机组锅炉受热面壁温的有效监控。

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