锅炉壁温

锅炉壁温（精选3篇）

锅炉壁温 篇1

1 低氮燃烧器改造情况

大部分旋流煤粉燃烧器更换为径向浓淡低NOx旋流煤粉燃烧器;炉膛前墙煤粉燃烧器上部增设一层SOFA燃烧器;炉膛后墙煤粉燃烧器上部增设两层SOFA燃烧器, SOFA燃烧器的风量大约占锅炉入炉总风量的25%, 主燃烧器过量空气系数为0.9。

燃烧器改造以后, 前墙布置了一层燃烧器, 后墙布置了两层燃尽风燃烧器。并且每层燃尽风的布置位置分别位于两层刚性梁之间。

炉膛的燃尽风风箱的整体结构做成了整体框架式的结构。

锅炉燃尽风燃烧器布置在主燃烧器的正上方。对应四列主燃烧器, 每列上方布置一个燃尽风燃烧器。由于靠近侧墙燃烧器距离侧墙燃烧器较远, 为了避免上升烟气形成短路, 在靠近侧墙处分别布置了一只燃尽风燃烧器, 以此形成燃尽风燃烧器对上升烟气的最佳覆盖能力, 保证了锅炉的最佳燃烧效率。

改造了以后, 由于增设了燃尽风喷口, 因此火焰中心上移, 燃烧滞后造成了屏式过热器温度提高了大约10℃左右, 但是锅炉炉膛出口的烟气温度提高了约6℃左右, 影响了其它受热面的吸热, 使其他各级过、再热器吸热量均略有增加。

2 超温现状

通过一个月的时间, 我们对机组的屏过壁温超温情况进行了跟踪记录, 超温情况较多。超温共11次。

3 原因分析

我们对超温原因进行了分析

(1) 磨煤机运行方式不合理。磨煤机运行方式特别是下层磨煤机不运行时超温次数较多。

(2) 夜间负荷低时, 蒸汽流量少, 超温较多。负荷低时, 锅炉蒸汽流量较小, 大部分超温均为夜间低负荷的时候。

(3) 锅炉低氮燃烧器改造后, 由于燃烧器脱氮能力的增强, 火焰中心高, 减温水量大, 汽温、壁温难以控制。1) 锅炉低负荷运行期间停运的磨煤机的套筒挡板在全开位置, 大量二次风直接进入炉膛, 减少了运行燃烧器的风量, 火焰中心上移, 不利于煤粉燃尽, 导致汽温调整困难;2) 锅炉下层燃烧器未进行低氮改造, 下层磨煤机停运时, 汽温、壁温最难调, 特别是机组需要减负荷至400MW以下时, 屏过壁温超限严重;3) 由于锅炉燃烧器改造后, 二次风箱压力升高较多 (大约800Pa左右) , 说明燃烧器二次风通流面积减小, 风速高, 燃烧器区域存在配风不足的缺陷。

4 防范措施

(1) 磨煤机运行方式不合理。停运制粉系统时, 要避免燃烧器出现前墙三台磨煤机后墙一台磨煤机或前墙一台磨煤机后墙三台磨煤机的运行方式, 否则会造成炉膛两侧壁温偏差较大。

磨煤机运行方式特别是下层磨煤机不运行时超温次数特别多。

采取措施:1) 尽量低负荷保持下层磨煤机运行, 低负荷保持四台底层磨运行锅炉下层磨煤机需要停运检修时, 早班组接班后要切换磨煤机运行方式, 争取尽早开工。检修工作结束后, 尽快启动下层磨煤机。因下层磨煤机检修, 夜间无法恢复运行时, 应征得值长同意, 尽量将机组负荷维持在360MW以上;2) 尽量增大下层磨出力。机组升负荷时, 应优先增加下层磨煤机出力, 逐步提高一次风压, 有一定余量的情况再增加中、上层磨煤机出力, 然后启动第五台磨煤机;3) 磨煤机切换安排在高负荷时进行。

(2) 负荷低, 蒸汽流量不足。负荷低, 蒸汽流量不足, 由于大部分超温均为夜间低负荷的时候。

采取措施:1) 尽量低负荷投入AGC运行;2) 与值长加强沟通, 尽量多带负荷;3) 增加外围用气, 增大蒸汽流量。

在征得值长同意的情况下, 机组负荷尽量保持在360MW以上, 此时蒸汽流量高, 汽温、壁温相对容易控制。

短吹定于每天前夜进行吹灰, 长吹定于每天早班进行。两台上层 (A、B) 磨煤机同时运行时, 为减少再热器喷水量, 停吹再热器区域长吹。第二天需要吹灰时, 再热汽温会有较大幅度的升高, 监盘人员要提前调整再热器烟气挡板, 必要时辅以喷水降温。

(3) 锅炉低氮燃烧器改造后, 由于燃烧器脱氮能力的增强, 火焰中心较高, 减温水量大, 汽温、壁温都难以控制。

但是改造前很少有壁温超限情况。为此我们采取了以下措施来防止壁温超限情况:1) 提高蒸汽压力, 增大减温水量, 汽温、壁温较高, 且减温水余量较小时, 尽量关小汽机调门, 始终保持主蒸汽压力高于滑压运行的设定压力, 有利于蒸汽吸热、各受热面管道流量平衡和增加减温水流量, 但机炉侧主蒸汽压力不得超过规程规定上限;2) 开上层磨辅助风, 降低火焰中心夜间低负荷期间, 需要开启上层辅助风挡板降低炉膛出口烟温时, 开度不宜过大, 否则会造成炉膛温度降低, 燃烧恶化, 不利于稳燃。上层辅助风开启后应考虑辅助风量对锅炉氧量的影响, 应适当增大送风量, 提高锅炉含氧量, 氧量偏低会造成燃烧器区域缺风, 火焰中心升高, 汽温、壁温将更加难以控制;3) 对低碳燃烧器进行改造、优化;4) 调整燃烧器的二次风, 能够显著降低屏式过热器等受热面壁温。磨煤机停运时, 对应的燃烧器二次风套筒挡板要在点火位置, 不能在全开位置, 否则应联系检修人员及时手动关闭挡板。低负荷运行期间停运磨煤机的套筒挡板在全开位置, 大量的二次风直接进入炉膛, 减少了运行燃烧器的配风, 煤粉无法充分燃烧, 将会导致火焰中心上移, 使锅炉汽温更难控制;5) 机组负荷450MW以上, 保持部分燃尽风挡板保持全关, 燃尽风挡板开度之和小于50%;能有效降低受热面超温情况的发生。

经过以上措施后, 锅炉屏过壁温得到了有效的控制, 壁温超温由原来的平均11.5次下降到1.5次, 达到了预期目的。

5 结束语

锅炉受热面壁温超限是锅炉运行中非常常见的情况, 因锅炉四管泄漏导致的停炉事件大约占锅炉事故的50%以上, 而其中屏式过热器泄漏占有较大的比例, 受热面的安全对于电厂的安全生产及经济运行, 特别是现在对于环保要求都提到了前所未有的高度, 都具有重要的意义。

参考文献

[1]《邹县发电厂600MW脱硝运行规程》[S].

[2]《青岛华拓脱硝教材》青岛华拓公司[S].

锅炉壁温监视系统技术研究与改造 篇2

锅炉壁温监视系统, 就是通过对锅炉各主要受热面管壁温度进行连续、实时、稳定的测量和监视, 对可能存在的炉内受热面受热不均、热交换器管壁局部超温等温度异常部位及时报警。机组运行人员根据具体超温报警情况, 及时调整运行方式, 消除相关超温报警, 把可能发生的超温爆管事故消灭于萌芽状态, 保护机组主要设备的安全, 保障机组长期、稳定运行。

南阳天益发电有限责任公司2×600 MW发电机组, 使用的是东方锅炉厂设计制造的DG1900/25.4-Ⅱ1型、单炉膛、一次再热、平衡通风、固态排渣、滑压运行直流锅炉。#4机组锅炉IDAS系统使用无锡贝尔自动化仪表仪器有限公司生产的壁温监视系统。温度元件测温信号进入温度测量前置机。分布于锅炉各个地方的前置机通过现场工业总线, 将信号通讯传于工程师站的通讯模块, 通讯模块通过485-232方式与DCS通讯, 并最终将测量温度数值显示于DCS画面。DCS系统负责数据的实时显示和自动记录, 同时实现单点和分组报警功能。

系统改造前存在一系列问题:包括温度元件的安装缺陷问题;系统通讯网络通讯介质不统一, 实际通讯距离远大于设计通讯距离影响网络正常通讯问题;前置机设计布局不合理频繁损坏问题以及日常检修维护困难等问题。就系统在实际应用中存在的种种问题, 经过不断摸索和反复试验、研究, 我们提出了一系列改造方法, 最后形成了本文所述的改造方案。在不久前结束的A级检修中, 按照改造方案, 对系统进行了彻底技术改造。目前, 系统运行稳定, 各测点设备正常投入率大于99.9%, 系统日常维护方便, 兼容性和扩展性也得到了提升。下面, 从系统概况、问题分析、解决方案、实施效果等方面进行一一介绍。希望可以抛砖引玉, 藉此进一步吸收更加先进的设计思想和更加合理的安装方式、方法, 使该系统更加完善和成熟。进一步降低设备的检修费用和日常维护工作量, 特别是保障设备更加稳定、可靠的运行, 为机组经济、安全、稳定生产发挥更好更积极的作用。

1 系统概况

系统改造前总体情况:南阳天益发电有限责任公司2×600MW发电机组, 使用的是东方锅炉厂设计制造的DG1900/25.4-Ⅱ1型直流锅炉。#4机组IDAS系统使用的是无锡贝尔自动化有限公司生产的壁温监视系统。系统共有温度测量一次元件368点、IDAS2012型前置机22台、IDAS-2003型高速抗干扰通讯模块一台。通讯网络长度超过1 000 m, 通讯介质使用同一厂家 (无锡贝尔) 生产的IDAS专用通讯网线普通型和耐高温型两种。从系统投入运行的效果来看, 温度一次元件损坏率较高, 并呈现逐渐加速损坏的趋势;每到夏季, 前置机损坏率也呈现井喷现象;网络通讯不畅, 虽经厂家技术人员多次协助维护和改造, 效果不佳;系统无上位工程师站, 日常维护困难。

1.1 系统运行原理

利用安装在锅炉各部位的测温一次元件 (铠装热电偶) 实时监测锅炉各部位的温度。测量的温度信号直接进入前置机。前置机将收集到的温度信号转换为数字信号, 通过网络通讯至通讯模块进行初步的汇总、整理和协议转换, 最终传送至DCS系统显示和记录下来, 并生成报警信号。运行人员根据具体的报警信号, 实时调整机组燃烧、给水等运行方式, 最终消除超温现象, 保障设备的长期、稳定运行。

1.2 系统结构

系统结构大致分为3层。

第一层:温度测量一次系统。主要包括368支铠装热电偶及热电偶的安装附件、电缆桥架等;

第二层:信号转换和通讯系统。主要包括22台温度测量通讯前置机、1台通讯模块及这些设备间的通讯介质和供电系统等;需要说明的是前置机间的通讯为双网通讯模式。正常情况下系统使用A网进行通讯。A网故障状态下, 自动切至B网通讯。通讯使用现场工业总线方式和MODBUS通讯协议。

第三层:数据显示、记录和报警系统。该部分功能主要由日立DCS系统上位机完成。通过程序组态, DCS系统可以对收集到的温度信号进行实时显示并记录历史趋势。更重要的是如果发现超温测点, 立刻以单点和分组报警的形式, 提醒运行人员注意调整运行方式, 消除超温现象。

1.3 设备分布

368支铠装热电偶主要分布于锅炉17 m主要疏水阀门后、50～60 m螺旋水冷壁出口、72 m过热器、再热器、垂直水冷壁出口、吊挂管等位置;

22台前置机散布于17 m、50～60 m、72 m等锅炉前、后、左、右侧, 靠近炉墙保温层位置;

1台通讯模块和DCS系统通讯站位于电子设备间;

DCS系统CRT位于主机控制室。

2 改造前存在的主要问题

2.1 一次温度元件安装不合理、安装附件设计不合理

原IDAS系统一次温度元件在长期的机组运行中损坏较多, 特别是锅炉炉顶大包内的屏式过热器出口管壁温度、高温过热器出口管壁温度、高温再热器出口管壁温度等重要监视范围内, 温度一次元件损坏较多。根据历次检修记录来看, 温度元件还有加速损坏的趋势。

根据反复观察和摸索, 确认温度元件的损坏原因大致分为两种:

1) 安装附件设计不合理。位于炉顶大包内的大多数温度元件采用的是:使用环形抱箍将温度元件的测温部分紧紧“卡”在测温对象 (圆形管壁) 和抱箍之间的安装方式。这种安装附件的设计, 本身就存在过分强调安装的紧固性而忽略抱箍可能对温度元件造成损坏的缺陷。造成部分温度元件因安装过程中受损, 经过长周期运行后, 元件最终彻底损坏的现象。

2) 过分强调美观, 而忽略了基本的安装规律, 安装存在不合理现象。在反复观察中, 我们发现, 有很大一部分损坏的温度元件, 受损部位位于温度元件铠装与延长线的交接点部分。而这个部位受损的主要原因是建设安装初期, 为了强调美观, 将温度元件相对较为脆弱的部位统一放置在锅炉保温层内。由于受到锅炉内部高温辐射和气流的加热作用, 每次停炉后, 这个部位就会产生一部分凝结水。凝结水反复对该部位侵蚀后, 该部位自然生锈、断路、损坏。

2.2 前置机环境温度过高

#4机组锅炉侧共有模拟量通讯前置机22台, 散布于锅炉72 m、60 m、55 m、50 m、17 m等炉前、炉左、炉右等位置。由于大部分模拟量前置机安装位置距离锅炉保温外层过近 (500 mm左右, 个别不足300 mm) , 锅炉泄漏的高温气流对这些电子设备长时间冲刷, 造成设备频繁损坏。每到夏季, 由于环境温度的升高, 这个问题也变得更加突出, 严重影响了系统的稳定、正常运行。

2.3 网络通讯不畅

一方面由于前置机分布较为分散, 造成通讯网络距离太长。#4锅炉的实际通讯距离已经超过了1 000 m。过长的通讯距离, 导致网络的通讯不畅;

另一方面, 检修人员在多次的网络瘫痪故障抢修中分别使用了同一厂家生产, 但型号不同的通讯导线。正常情况下, 对现场工业总线通讯协议来说, 应该是可以接受的。但由于受厂家原网络设计中较为严苛的通讯协议和通讯要求影响, 经过厂家技术人员的多次试验, 最终证实这也是导致通讯不畅的一个诱因;

最重要的是, 通讯导线很多部位都经过锅炉的高温区域, 而#4锅炉的保温层保温效果十分不理想, 通讯网线受高温气流冲刷, 快速老化甚至受损而不能使用, 导致网络故障频繁。

2.4 系统无上位工程师站, 日常基本的维护工作难以展开

系统在设计之初, 可能考虑到总体费用问题, 没有设计上位工程师站。这样, 就造成当需要更换受损前置机或者更换相关测量通道时, 无法实现更改组态和组态下装, 无法开展系统的维护工作。

以上问题已构成#4机组IDAS系统的安全隐患。如果#4机组IDAS系统不能正常投运, 将导致运行人员失去对整个锅炉各重要受热部位超温情况的掌握, 直接威胁到机组的安全、经济、稳定运行, 对公司的安全生产和经济效益带来严重的损害。

3 技术改造和实施方案

3.1 技术规范

技术改造符合和遵循以下规范;

《火电施工质量检验及评定标准》热工篇1998年版;

《电力建设施工及验收技术规范》第5部分:热工自动化DL/T5190.5-2004;

《电力建设安全工作规程》第1部分:火力发电厂DL/5009.1-2002;

《电力建设安全健康与环境管理工作规定》2002-01-21。

3.2 具体技术措施

1) 对损坏的温度元件进行维修, 对不能进行维修或者维修效果不符合长期稳定测量要求的进行更换。完好的温度元件重新整理, 使之便于维修;

2) 针对原安装附件的设计缺陷, 我们重新设计了新的安装附件, 并在历次检修中小范围试验成功, 效果良好。本次技术改造决定使用新的安装附件, 彻底解决安装附件设计不合理的缺陷;

3) 对原有温度元件抽出锅炉保温层500 mm, 使铠装与延长线的交接部分彻底脱离锅炉保温层, 彻底杜绝该部位的再次损坏;

4) 对过于靠近锅炉炉壁的大部分前置机进行移位, 在现场选择合适的地方集中安装。一方面由于脱离了高温气流的冲刷、烘烤, 可大大降低前置机的故障率, 进而大大降低维护成本;另一方面由于前置机集中放置, 可大大缩短通讯网络的实际长度, 有利于网络的正常通讯:

(1) 将#4炉50～60 m附近A侧的#16、#17、#19、#29共4台前置机移至#4锅炉50～60 m A侧处合适的位置;

(2) 将#4炉72 m A侧的#2、#3、#4、#5、#6、#7、#8共7台前置机移至#4锅炉72米左右A侧处合适的位置;

(3) 将#4炉50～60 m附近B侧的#18、#30前置机与锅炉72m B侧的#9、#10、#11、#12、#13、#14、#15共9台前置机移至#4锅炉72 m B侧处合适的位置;

(4) 保持#1、#20前置机现有位置不变;

5) 对移位的前置机增加可靠的中间接线箱 (防护等级IP63) 20个, 完成安装工作, 并铺设温度补偿导线, 完成整个系统的接线盒标识工作。

6) 对通讯网络重新进行布线, 使用统一的通讯介质, 更换掉原有不同规格的通讯网线。同时选择较为合适的通讯路径, 避开锅炉高温区域的基础上, 缩短铺设距离;

7) 搭设上位工程师站, 便于系统调试和设备的日常维护、检修工作。

4 改造效果评估

1) 对该系统进行改造后, 通过近几个月的运行情况来看, 温度一次元件运行良好, 未发生损坏性故障, 设备正常投入率达到100%;

2) 通过几个月的运行情况和调取各前置机状态历史曲线来看, 网络通讯稳定、通畅;

3) 通过日常巡检情况来看, 各前置机外壳和内部电子主板温度明显下降, 未发生一起前置机损坏故障;

4) 通过几个月的连续运行, 证实系统改造后, 测温准确, 设备故障率明显下降, 网络通讯稳定、顺畅。可以确认系统改造成功。

5 结语

综上所述, 通过重新设计一次温度元件安装附件和更换受损的温度元件;对温度元件易损部位进行移位, 使之脱离锅炉高温区域, 有针对性地纠正温度元件安装时的不合理现象;移位并集中放置前置机, 重新铺设通讯网络;搭设上位工程师站等措施的有效实施, 使锅炉壁温监视系统运行可靠、稳定, 基本做到了免维护, 有力保障了电厂主机设备的长期、稳定运行。

摘要：锅炉壁温监视系统通过对锅炉主要受热面部位进行连续、稳定的温度测量和监视, 对可能存在受热不均、超温的异常部位及时报警, 提醒运行人员注意调整运行方式, 把超温爆管事故消灭于萌芽状态。天益公司#4机组锅炉壁温监视系统故障率较高, 壁温测点正常投入率不足75%, 系统通讯网络极度脆弱, 故障频频。为了使系统能够正常投入运行, 通过不断摸索和反复研究, 编制了一套技术改造方案, 并在机组A级检修期间, 实施改造, 效果良好。通过对改造方案的简单介绍, 希望能够达到抛砖引玉的效果, 进一步从设计思想上和实际应用方式、方法上完善该系统, 使之得到更加健康、稳定的发展和应用。

关键词：壁温监视,高温环境,铠装热电偶,前置机,通讯网络

参考文献

[1]无锡贝尔自动化有限责任公司:IDAS-2003高速抗干扰通讯模块说明书, 2009.

[2]无锡贝尔自动化有限责任公司:IDAS-2102模拟量测量前置机用户手册.2009.

锅炉壁温 篇3

关键词：锅炉,包覆式框架结构,金属壁温,数据采集,安装工艺

锅炉顶棚金属壁温不仅是监视锅炉安全运行的重要参数;而且,其测量元件安装数量庞大,位置相对集中,作业空间狭小,安装环境复杂。合理的安装方式,不仅能给运行人员提供准确的运行信息,同时也能给机组商业运行后的检修维护带来极大的方便。近些年来,随着“关停小火电”、“节能减排”等电力建设的宏观政策的调控,火电建设基本趋于大型火电机组,300 MW、600 MW、1000 MW等大型火电机组的建设如雨后春笋,锅炉顶棚框架式密封罩的出现也逐渐增多。由于多方原因,一些地方在包覆式框架结构密封的顶棚金属壁温安装中,仍然沿袭着普通顶棚壁温安装形式,结果给今后机组检修维护工作留下很棘手的“隐性”问题,这就给人们提出新的课题———如何优化其安装已成为许多同行探索的共识[1]。

1 金属壁温测量元件的安装环境

1.1 普通锅炉顶棚保温(见图1),顶棚集箱及管束处于相对开式的环境中,安装工作后期其外层包裹耐火纤维板、护网、抹面料等保温材料。机组运行时,热控检修和维护工作可以进行。对于金属壁温测量元件安装来说可用安装方式较多,也比较灵活。

1.2 锅炉顶棚包覆式框架结构密封,相当于在普通锅炉顶棚保温外又增加了框架结构密封罩(如图2所示),其外罩高自顶棚管到罩顶高度通常为6~8 m大框架罩室,密封罩墙板内夹有保温层,大罩内所包容的汽水集箱及管排束因炉子类型而不同,其中容纳:分隔屏集箱、过热器集箱、再热器集箱,个别的把垂直水冷壁集箱也罩入其中。保温完成后,大罩全部密封,包括检修人孔门,机组运行时罩室内温度高达450~500℃,属处于密闭的高温环境中,补偿导线及热电偶冷端端头必须引出大罩室外,正常情况下检修人员无法进入其中,即使停炉也需6~7天的降温处理。

1.3 华能大庆2台350 MW超临界机组的锅炉顶棚为包覆式框架结构密封,其又具有一定的特殊性,相对施工环境更为复杂恶劣、各专业交叉作业更为密集,保温密封结构更繁琐、空间更紧缩。其大罩内又将集箱管束按位置区域用内护板形成几个分包罩室,分别为垂直水冷壁集箱、分隔屏集箱、末级过热器和末级再热器集箱等,给顶棚金属壁温测量元件安装增加的难度可以预见。

2 常规锅炉顶棚金属壁温元件安装方式分析[2]

顶棚金属壁温测量元件安装是工种配合、工序衔接和专业性都比较强的热控单项施工。任何一方面出现差错都可能给安装造成资源的浪费或设备元件的损坏。金属壁温采集点通常选在过热器、再热器等集箱下管排某一炉管的管壁,离顶棚管上面高度约100~150 mm范围,热控安装完成后由锅炉专业保温密封。由于锅炉顶棚管束密布、空间狭小,施工存在一定的难度。

常规锅炉顶棚金属壁温测量元件采用的两种安装形式。

2.1 温度元件厂家提供带有顶丝和可插入铠装热偶的集热块,将集热块点焊于所要监测的炉管管壁,铠装热电偶冷端与热端之间采用不锈钢管保护,接近集热块处断开,以便能调整铠偶热端位置穿入其安装孔,铠偶插入到位后锁紧顶丝。冷端由不锈钢管保护引出顶棚。这种方法能够保证热电偶测温的精度。但是检修极不方便,需要扒掉保温层才进行,恢复起来相对困难。

2.2 温度元件厂家未提供集热块,根据现场条件选择材质1Cr18Ni9Ti规格Φ18×2不锈钢管做保护管,保护管的测量端点焊于所要监测的炉管管壁,并将该管端头切去一小偏角,以便检查所安装铠偶是否安装到位。不锈钢管上端将铠偶引出炉外便于检修处。这种安装方法优点是便于检修,也可有效防止成品损坏。但缺点是,管壁接触面小不好,存在一定的动态误差相对较大。

顶棚壁温选型的铠装热电偶最大特点,细而长,直径Φ5、长度通常在5~30 m不等,护套壁薄易损(约0.5 mm),内填充白色粉末Mg O绝缘层。如安装折弯过度或安装后的成品保护不当,甚至振动等都很容易造成温度元件断线或短路、合金丝接地等现象,尤其外专业被踩踏、电焊击穿事件时常出现。所以,合理的测温元件安装方式,不但能有安全保障,还可以提供可靠的工艺质量,便利的检修维护条件。然而,顶棚框架大罩出现,使得多年沿袭的金属壁温测量元件安装不得不面对以下问题:机组运行情况下壁温一旦出现故障如何处理?这种由热控设计与锅炉设计在技术衔接方面所产生的问题,不得不正视。因其已不能满足现代火电机组运行需要,寻求新颖可行的金属壁温测温元件安装优化方式势在必行。

3 包覆式框架结构顶棚金属壁温测量元件安装工艺与优化改进

华能大庆热电联营项目2台350 MW超临界机组,锅炉金属壁温测量元件特点:a.数量多。锅炉壁温测点356支,其中大罩顶棚壁温测点290支;b.安装障碍多,铠偶引出顶棚需穿透集箱保温层内护板及大密封罩;c.安装空间狭小,因与同类型的大罩式密封相比,集箱外多一层内护板。如不改进以往的安装方式,不仅难以保证工艺质量及温度元件安全,也给今后检修维护带来极大后患。因此,该工程金属壁温测量元件安装的首要任务是寻求一个可行的新方法、新安装工艺。

伊敏电厂一期工程,因锅炉增加临时监测的爆管监测点,采用2.2安装方式,但所采集数据相对偏差较大,同为过热器出口管壁温度相差3~5℃。处对流受热面同一截面位置温度应相同,测温铠偶已经过校验,排除超差问题。经过分析查找原因,在于采集方式。显然,作为设计的DAS点,应用该安装方式不太适合;但其优点是,可以在罩外实现壁温安装与检修维护工作。大庆330 MW新华电厂锅炉顶棚为同类型结构,工程初期便开始探索新的可行、准确的壁温测量元件安装方式。鉴于上述安装经验,2.2安装方式有其独到的可取之处;另一方面,所应关注的环节就是解决温差问题,即保证热电偶热接点处温度最大限度接近管壁的温度。于是,可以将炉管热量的传递方式以图式表述,从热接点处的热平衡来分析。所测量炉管铠偶热接点处热平衡如图3所示。

式中:αd为热电偶与管壁间的当放热系数,k J/(m3·h);twb为炉管外壁温,℃;trd为热电偶热接点的温度,℃。

从式(1)、式(2)中可看出,要使采集值准确,即(twb-trd),应尽量减小q1、q2,并增大αd。减小q1,即测点处保温层完好;减小q2,热电偶热端应紧贴管壁,除集热块防腐漆,露出金属光泽,保持导热良好;并沿其长度保温良好,设法在结构上增大αd值。

因此,提高金属壁温采集信息准确性,着手于两个方面实现:a.增大接触面积,采用集热块采集热源;b.解决不锈钢保护管与集热块的平滑过度连接。按设想加工1:1的实物模型,经过几次集热块改进和安装试验,具备可行性。最终确定安装方案[3,4],如4图所示。

a.随温度元件配供规格集热块如图5所示,锁紧抱箍;

b.冷端与测量端间部分铠偶采用1Cr18Ni9Ti不锈钢管保护;

c.集热块三面固定焊于管壁,安装前部位打磨除去油漆防腐层,露出金属光泽。

经新华电厂工程实践,在机组168 h试运过程中,锅炉顶棚金属壁温测量正确率100%,仅初期发生了很小的检修维护量。此金属壁温测量元件安装工艺优化是可行的。

4 壁温采集与监测

壁温测点采集采用国产智能前端或者DCS远程I/O。国产智能前端防护等级达到IP56,防尘、防水、防磁场、抗震,并有完善的硬件隔离和自检电路,可在恶劣环境下长期可靠地运行,且布置方式灵活,能够更好的适应炉顶罩壳上环境。壁温系统的监控可全部接入到DCS系统或者单独设置监控系统。全部接入DCS的优点是机组监控统一、便捷,但是因大量模拟量点接入会增加系统的负荷率,对DCS系统可能会有一定的影响。建议,如果全部接入DCS,尽量采用单独的控制器。当单独设置壁温监控系统时,可采用智能终端+上位机的形式,多台智能前置器通过通讯总线串联而成,通信接口采用双路。此方法可以在不加任何中间环节的情况下直接实现和上位监控系统的通信,减少采用非标准接口和协议时所必须增加的中间转换设备,减少现场网络通信所需的额外通信时间,同时减少了因中间环节故障可能导致的各种隐患,具有可靠性高、实时性好、维护量小等优越性。锅炉壁温监控系统与SIS系统联网,向SIS系统传输锅炉实时壁温信号,可利用SIS系统强大的历时数据库记录锅炉壁温信息,实现全厂锅炉壁温数据共享,用于锅炉运行、检修、寿命管理。

5 工程应用与建议

5.1 应用效果

在华能大庆350 MW热电厂项目,顶棚框架式密封罩金属壁温测量元件安装中,选用新华电厂的安装方式。通过不锈钢保护管可实现穿过顶棚、密封护板、保温材料等不同结构,解决了空间狭小难于安装问题;通过增加特型金属壁温集热块加大了数据采集的准确性、减小测量迟滞时间。大庆新华首次成功应用,华能哈热电厂第二次应用,伊敏二期因错过仪表设备订货期未能实施。为说明统计不同现场的金属壁温测量元件安装状况[5,6],见表1。

分析表1数据,第1列测量值,运行期间时而存在动态误差,不作为可行的安装方式;其他工程采用优化安装工艺,效果明显。

5.2 工程建议

5.2.1 应在测点处管外加保温层。炉外壁温测点所测量的温度是管内的蒸汽温度,要测量准确,首先应使测点处管子外壁温度尽量接近管内汽温;其次要使热电偶热接点的温度尽量接近管子外壁温度。这就要求尽量减小测点处沿管子径向和沿热电偶本身的散热热流。因此,必须在测点处管外设置保温层,建议保温层的厚度不小于100 mm。

5.2.2 应将从集热块引出的一段热电偶(约150~300 mm)紧贴在被测管壁上,以尽量减小沿热电偶本身的散热,该段管子应做保温处理。

5.2.3 集热块与管壁应三面满焊。有些施工单位对集热块只用点焊固定在管壁上,这样使得集热块不能很好地与管壁接触。集热块的作用是形成一个内部等温腔室,只有集热块的三面与管壁满焊(除了引出热电偶的一面以外),才能最大限度地加大与管壁的接触面积,使集热块腔室内的温度最大限度地接近管子外壁温度,从而提高测量准确性。

5.2.4热电偶在引出罩壳时应在罩壳上加装保护管。为阻隔罩内的热量从保护管散出,应在保护管与线槽接口处用耐高温密封胶泥封堵。

5.2.5 做好施工组织措施。一是锅炉安装时,必须严格按照锅炉厂提供的图纸,查看哪些管排布置有壁温测点及壁温测点的设置数量,避免管排安装错误;二是集热块焊接应尽量安排在锅炉打水压之前,尤其是直接在锅炉管道上焊接时,必须在打水压之前完成全部焊接。如果锅炉厂在管壁上含有预焊板时,也可在打水压之后进行,但是必须保证施工过程对管屏母材不造成损伤。应先检验集热块与预焊板的材质,确定两者之间的可焊性。当没有预焊板时,应对被焊管道做热处理。

注:﹌表示处理后仍存在动态误差;㊣表示及时处理归正常;●表示运行期间无法处理。

6 结语

华能大庆热电厂350 MW超临界机组金属壁温测量元件安装,遇到非常复杂的安装环境。通过对不同安装工艺的比较分析,为解决包覆式框架结构顶棚问题,找到了金属壁温测量元件安装工艺优化方案。这样,便于移交生产运行后,电厂检修维护,判断锅炉运行状态。需提示的,国内行业设计的金属壁温测量元件安装并未规范;而且,此安装方式涉及到热电偶的订货选型问题。应提前建议设计院和承建方做好相关工作,才能确保优化方案的实施。

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