立式余热锅炉低压省煤器汽化探究

摘要：分析了立式余热锅炉热态启动过程中，低压省煤器因为烟气热量后移导致省煤器出口流量大幅波动的原因及解决办法。

关键词：余热锅炉 热量后移 低压省煤器 汽化

概述：莆田燃气电厂一期工程建设有4*390MW M701F燃气-蒸汽联合循环机组。余热锅炉采用UG-M701F-R型三压、再热、无补燃、自然循环、立式布置余热锅炉。一期工程4台机组已于2010年7月6日全部建成投入商业运行。该余热锅炉锅炉设计参数为：高压主蒸汽压力10.49MPa，流量281.3T/H，温度540℃，热再热蒸汽压力3.44MPa，流量306.6T/H，温度568℃，低压主蒸汽压力0.477MPa，流量48.6T/H，温度245.1℃。正常运行时，余热锅炉接受来自燃气轮机595℃的排气温度，自投运以来，机组运行平稳，但由于机组两班制运行，启停频繁，多次出现热态启动时，低压省煤器汽化现象，造成低压省煤器出口流量大幅度波动，现对该现象进行探究并提出解决方案。

1结构布置：

余热锅炉所有受热面管子水平布置，烟气垂直流动，受热面内水和蒸汽都是由自然循环来完成的，烟气由水平烟道进入，然后转为垂直向上，依次冲刷各级受热面，最后从烟囱排出。蒸发器受热面采用顺流布置，其余受热面采用逆流布置。在锅炉烟囱内安装有电动烟囱挡板，以便在停机时尽可能长时间保持余热锅炉温度，同时烟气挡板还具有防雨、压力释放的作用，高中低给水调节阀均设置在省煤器出口，以防止省煤器汽化。

2低压省煤器汽化的现象与分析

2.1低压省煤器汽化的现象

某日，某台机组热态启动时，当负荷85MW时，低压省煤器出口流量在136-275t/h之间大幅波动，此时低压汽包压力从0.62MPA持续上升至0.73mpa，低压省煤器出口温度在160℃左右。流量波动持续时长6分钟后，低压省煤器出口流量趋于稳定。

低压省煤器汽化曲线图

2.2低压省煤器汽化的分析

（1）低压给水压力过低，不足以将冷水送至低压汽包

由于余热锅炉热量来自燃气轮机高温排气，机组停机后，余热锅炉烟囱挡板关闭，高温烟气聚集在锅炉内部，并随着时间推移，热量在缓慢后移。第二天机组启动时，烟囱挡板打开，随着燃机优先启动，大量新的高温烟气排入余热锅炉，并加速热量后移，最终汇集在烟囱出口即低压省煤器处，导致低压省煤器内水被持续加热，最终汽化进而导致低压汽包压力升高，此时低压给水压力又过低，给水未经过低压省煤器大部分就已经被汽化，从而导致出口流量大幅度波动。

（2）低压省煤器未充满水，且省煤器已经发生汽化

由于锅炉内部热量后移，导致低压省煤器部分水发生汽化，此时低压给水调阀开度又过小，低压汽包压力又与其相当，再加上低压省煤器为逆流布置，出口部分汽化的水因汽水密度差经过低压省煤器管束倒流至低压省煤器入口，从而导致低压省煤器出口流量波动。

（3）余热锅炉烟气热量后移，导致低压省煤器换热管束温度升高，省煤器变为“过热器”

经过多次观察，机组停运后，低压汽包压力呈现出先升后降的趋势，最高会达到0.65MPA，此时因为热量后移，低压省煤器换热管束外温度会到230摄氏度，刚好达到饱和温度点，发生汽化。

（4）低压汽包水位过高，无法大流量向低压汽包上水，使得低压省煤器内汽化，未形成有效的水循环

由于机组两班制运行，前一天停机时，若低压汽包水位控制过高，导致第二天机组启动时，必然推迟向低压汽包上水，此时低压省煤器内水因为热量后移发生汽化，此时若加大上水不仅会导致低压省煤器出口流量大幅波动，还会导致余热锅炉发生强烈振动。

（5）突然开大低压给水调阀，但未增加凝结水泵频率

机组启动期间，低压省煤器内流动的为不饱和水，因为锅炉为立式余热锅炉，低压省煤器布置位置较高，再加上余热锅炉热量后移等因素，若突然开大给水调阀，但凝结水泵频率未增加，将导致省煤器出口压力有个下降的趋势，对应此时的给水温度，极易发生该压力下汽化现象，导致出口流量波动。

3低压省煤器汽化的解决办法

省煤器汽化会导致管壁金属产生交变热应力，影响金属及焊口的强度，同时会阻碍汽水正常循环，影响机组正常运行。

（1）停机时合理控制低压汽包水位，以便提前向低压汽包上水。

（2）提高凝结水泵的频率，从而提高低压省煤器的压力，防止其汽化。

（3）合理控制低压给水调阀开度，持续小流量向低压汽包上水，达到完全将低压省煤器内的饱和水替换为不饱和水。

（4）加强低压省煤器出口温度监视，控制其温度不超过155℃。

4 结语

电厂运行工作中，受热面发生汽化现象是一种很常见的异常现象，为了保证设备的安全运行，必须严格控制该现象的发生，对于汽化现象的解决通常就是提高压力或者降低温度两种途径可解决，但根据具体设备及安全、经济等方面的考量，应该选择合适的方法。