四角切圓鍋爐水冷壁局部超溫與汽溫偏差調(diào)節(jié)

引言

根據(jù)四角切圓超臨界直流鍋爐特點(diǎn)，由于一次風(fēng)及二次 風(fēng)氣流在爐內(nèi)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，與引風(fēng)機(jī)吸力形成疊加，容易造 成爐膛出口及水平煙道中的煙氣有殘余旋轉(zhuǎn)，在上爐膛及水平 煙道產(chǎn)生速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、顆粒分布場(chǎng)偏差，在爐膛出口區(qū) 域普遍存在煙溫和汽溫分布不均的現(xiàn)象，表現(xiàn)在運(yùn)行參數(shù)上 兩側(cè)氧量的偏差及汽溫的偏差，特別是在機(jī)組升負(fù)荷到滿(mǎn)負(fù) 荷過(guò)程中鍋爐經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱器、再熱器超溫甚至爆管，嚴(yán) 重影響鍋爐的經(jīng)濟(jì)和安全運(yùn)行。針對(duì)汽溫偏差現(xiàn)象，找出超 臨界四角切圓燃燒鍋爐煙氣溫度和蒸汽溫度偏差的形成原因， 提出消除或減緩煙氣偏差的措施，通過(guò)試驗(yàn)調(diào)整上下層磨煤 機(jī)出力分配、燃燒器器擺角、燃燼風(fēng)水平開(kāi)度、過(guò)熱度等方法， 對(duì)提高超臨界四角切圓燃燒方式鍋爐機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng) 濟(jì)性有十分重要的意義。

1系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該熱電聯(lián)產(chǎn)工程2X350 MW超臨界機(jī)組鍋爐為超臨界參 數(shù)變壓運(yùn)行、不帶再循環(huán)泵的大氣擴(kuò)容式啟動(dòng)系統(tǒng)的直流鍋 爐，超臨界壓力、螺旋管圈、低NOx直流煤粉燃燒器、單爐 膛、平衡通風(fēng)、一次中間再熱、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、緊身封閉、 固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)n型變壓運(yùn)行直流鍋爐。

鍋爐制粉系統(tǒng)配備6臺(tái)冷一次風(fēng)正壓直吹式磨煤機(jī)，5 運(yùn)1備。燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用濃淡燃燒技術(shù)，可有效降低NOx 排放量和降低鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷。燃燒方式為墻式切圓燃 燒，主燃燒器采用固定式，共設(shè)6層水平濃淡煤粉一次風(fēng)噴 口，四層分離型燃盡風(fēng)室和八層輔助風(fēng)室。其中分離燃盡風(fēng)室(SOFA)采用水平擺動(dòng)形式，可以調(diào)節(jié)燃燒火球在爐膛中的位 置以及爐膛出口處煙溫偏差。AA噴口又可以做水平擺動(dòng)，控 制爐內(nèi)溫度水平均勻，有效的抑制爐膛出口煙溫偏差，此AA 燃盡風(fēng)與OFA風(fēng)一起構(gòu)成低NOx燃燒系統(tǒng)。圖1所示是該燃 燒器的布置示意圖。

每臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)一層煤粉燃燒器，在A、B、C層布置等 離子點(diǎn)火裝置，將A、B、C層16臺(tái)主燃燒器改造為兼有等離 子點(diǎn)火功能的燃燒器。設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度35%。

鍋爐的汽水流程以?xún)?nèi)置式汽水分離器為界設(shè)計(jì)成雙流程， 從冷灰斗進(jìn)口一直到中間混合集箱之間為螺旋管圈水冷壁，經(jīng) 中間集箱過(guò)渡轉(zhuǎn)換成垂直管圈的前墻、側(cè)墻、后墻及后水吊 掛管。然后在水冷壁出口集箱經(jīng)小連接管匯集到下降管入口， 經(jīng)下降管進(jìn)入到布置在水平煙道下面的匯集集箱，分成兩路 經(jīng)折焰角和水平煙道側(cè)包墻和對(duì)流管束，從水平煙道側(cè)包墻 和對(duì)流管束的出口集箱引入汽水分離器。從汽水分離器出來(lái)的 蒸汽經(jīng)頂棚和包墻系統(tǒng)進(jìn)入低溫過(guò)熱器，然后流經(jīng)分隔屏過(guò)

熱器和末級(jí)過(guò)熱器。

2機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法

根據(jù)機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行出現(xiàn)的問(wèn)題，通過(guò)一系列試驗(yàn)分析 汽溫調(diào)節(jié)中存在的主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度偏差及水冷局 部超溫的原因，提出了從運(yùn)行方式和控制方式進(jìn)行有針對(duì)性地 改進(jìn)，并由此分析及總結(jié)出鍋爐運(yùn)行過(guò)程中需要注意的問(wèn)題 及相應(yīng)的處理辦法。

2.1主汽溫度和再熱汽溫偏差的原因及調(diào)整方法

機(jī)組在進(jìn)入整套啟動(dòng)后主汽溫度和再熱蒸汽溫度偏差現(xiàn) 象，過(guò)熱器減溫水調(diào)閥在啟動(dòng)過(guò)程均未開(kāi)啟時(shí)，出現(xiàn)右側(cè)煙 氣溫度較左側(cè)煙氣溫度高30 °C,主汽溫度和再熱蒸汽溫度右 側(cè)較左側(cè)偏高20 C左右。根據(jù)此情況調(diào)試人員對(duì)鍋爐燃燒進(jìn) 行了如下調(diào)整：

首先采取改變各臺(tái)磨煤機(jī)之間的出力分配問(wèn)題，增加上 排磨煤機(jī)出力，通過(guò)這種調(diào)整使?fàn)t內(nèi)火焰中心適當(dāng)上移，同 時(shí)在保證水冷壁超溫的前提下，提高水冷壁過(guò)熱度，采取 以上方法后再熱汽溫和過(guò)熱汽溫有明顯的改善。

其二是通過(guò)燃燒器擺角上擺來(lái)調(diào)整汽溫，并針對(duì)汽 溫偏低的情況，將燃燒器擺角從水平位置50%向上擺動(dòng)至 10%~20%,將AA風(fēng)擺角從水平位置50%上擺至85%位置 左右并適當(dāng)關(guān)小AA風(fēng)門(mén)的開(kāi)度。通過(guò)此調(diào)整再熱蒸汽溫度 明顯升高，再熱器調(diào)溫?fù)醢鍙脑贌崞鱾?cè)全開(kāi)逐漸關(guān)小，過(guò)熱 器側(cè)逐漸開(kāi)大。過(guò)熱汽溫也得到相應(yīng)的提高。

另外是考慮了燃燼風(fēng)對(duì)煙溫偏差的影響。在水平擺角未 調(diào)整前，由于爐膛出口殘余旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩的存在，導(dǎo)致?tīng)t膛出口 煙溫偏差超過(guò)40 C，造成右側(cè)過(guò)熱及再熱減溫量高于左側(cè), 同時(shí)右側(cè)爐膛出口氧量較左側(cè)大0.5%左右。通過(guò)對(duì)SOFA風(fēng) 燃燒器水平擺角的調(diào)整，最終使?fàn)t膛出口兩側(cè)煙氣溫差控制在 10 C之內(nèi)，但有時(shí)氧量波動(dòng)大時(shí)煙氣偏差偶爾也有達(dá)到30 C 的時(shí)候，波動(dòng)趨于穩(wěn)定后，煙氣偏差又基本回歸至10 C范圍內(nèi)。 SOFA風(fēng)燃燒器水平擺角調(diào)整方向見(jiàn)圖2所示。

對(duì)SOFA風(fēng)燃燒器水平擺角的調(diào)整只能在就地進(jìn)行操作, 其中SOFA風(fēng)燃燒器水平擺角的指針往下移動(dòng)，SOFA風(fēng)燃燒 器噴口水平擺角按照?qǐng)D2所示實(shí)線箭頭所指方向移動(dòng)；SOFA 風(fēng)燃燒器水平擺角的指針往上移動(dòng)，SOFA風(fēng)燃燒器噴口水平 擺角按照?qǐng)D2所示虛線箭頭所指方向移動(dòng)；將#1角SOFA風(fēng) 燃燒器水平擺角往前墻方向調(diào)整至+6.0° #2角SOFA風(fēng)燃 燒器水平擺角往后墻方向調(diào)整至-6.0。。

還有就是考慮了煤粉細(xì)度對(duì)汽溫偏差的影響。通過(guò)對(duì)磨 煤機(jī)出口煤粉進(jìn)行取樣，從取樣分析結(jié)果來(lái)看，煤粉細(xì)度較 設(shè)計(jì)值小，值為20%，對(duì)該磨煤機(jī)出口分離器擋板進(jìn)行了調(diào)整, 通過(guò)調(diào)整最終將煤粉細(xì)度調(diào)整至35%左右，磨煤機(jī)出口分離 器擋板由50%調(diào)整至60%左右，通過(guò)調(diào)整分離器擋板調(diào)整, 使鍋爐燃燒上移有利于汽溫的提高。

經(jīng)過(guò)對(duì)熱工邏輯里關(guān)于過(guò)熱度的曲線進(jìn)行了檢查和核對(duì), 發(fā)現(xiàn)該機(jī)組提供的過(guò)熱度計(jì)算中關(guān)于飽和溫度的計(jì)算與同類(lèi) 機(jī)組提供的過(guò)熱度計(jì)算方法有誤差（從邏輯對(duì)比中看出），造 成在進(jìn)入臨界點(diǎn)后汽水分離器出口溫度偏低。從而影響過(guò)熱器 出口溫度。所以在機(jī)組負(fù)荷升至臨界狀態(tài)后，逐漸手動(dòng)增加過(guò) 熱度偏置，提升溫度設(shè)定值，逐步維持汽水分離器出口溫度與 設(shè)計(jì)值相接近。通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路調(diào)整主蒸汽溫度，從而使 過(guò)熱汽溫得到了顯著的提高，滿(mǎn)足機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

通過(guò)以上各方面的調(diào)整和工作，在機(jī)組升負(fù)荷至額定負(fù) 荷的過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整，爐膛出口煙氣側(cè)熱偏差基本控制在 10 C之內(nèi)，蒸汽側(cè)熱偏差控制在5 C之內(nèi)［氣從而基本上解 決了汽溫偏低的情況。

2.2水冷壁超溫的原因及調(diào)整方法

該機(jī)組在整套啟動(dòng)帶負(fù)荷試運(yùn)過(guò)程中，當(dāng)濕/干態(tài)轉(zhuǎn)換 及滿(mǎn)負(fù)荷試運(yùn)過(guò)程中鍋爐螺旋水冷壁No.49 （報(bào)警值415 C）、 垂直水冷壁No.77、No.78、No.79 （報(bào)警值450 C）均出現(xiàn)了 局部超溫現(xiàn)象，根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)壁溫測(cè)點(diǎn)布置圖，發(fā)現(xiàn)水冷壁 壁溫超溫點(diǎn)在M 1角左右。具體如圖3和圖4所示。

通過(guò)監(jiān)視水冷壁金屬溫度的偏差來(lái)判斷鍋爐燃燒時(shí)火焰 是否發(fā)生偏離中心。例如垂直水冷壁壁溫連續(xù)幾個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度 達(dá)到報(bào)警值或接近報(bào)警值以上時(shí)，可判斷鍋爐燃燒時(shí)火焰發(fā) 生偏離中心。由于螺旋水冷壁No.49 （報(bào)警值415 C）、垂直水 冷壁No.77、No.78、No.79 （報(bào)警值450 C）均出現(xiàn)了局部超 溫現(xiàn)象，可以判斷鍋爐燃燒時(shí)火焰發(fā)生偏離中心，并針對(duì)以 上現(xiàn)象，采取如下措施：

2.2.1燃燒器二次風(fēng)及輔助風(fēng)的調(diào)整對(duì)壁溫的影響

根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)壁溫測(cè)點(diǎn)分布圖，發(fā)現(xiàn)水冷壁超溫點(diǎn)均在 No.1角附件部位，通過(guò)檢查并調(diào)整#1、#2、#3、#4角二次風(fēng) 及輔助風(fēng)使其開(kāi)度盡量保持一致。若#1、#2、#3、#4角二次風(fēng)及輔助風(fēng)開(kāi)度一致時(shí)，哪一面局部墻金屬溫度超溫，相應(yīng) 的開(kāi)大油槍輔助二次風(fēng)擋板，降低局部超溫現(xiàn)象。通過(guò)開(kāi)大 No.1角部位輔助二次風(fēng)擋板發(fā)現(xiàn)螺旋水冷壁No.49、垂直水 冷壁No.77、No.78、No.79,壁溫降低2 °C左右。

2.2.2磨煤機(jī)的一次風(fēng)調(diào)平對(duì)壁溫的影響

當(dāng)#1、#2、#3、#4角二次風(fēng)及輔助風(fēng)門(mén)開(kāi)度一致的條件下, 為了更好的降低水冷壁超溫現(xiàn)象，采取以下試驗(yàn)：

分別停、啟各臺(tái)磨煤機(jī)，觀察鍋爐水冷壁金屬溫度的偏 差來(lái)判斷鍋爐燃燒時(shí)火焰是否發(fā)生偏離中心。當(dāng)啟、停其中 一臺(tái)磨煤機(jī)時(shí)，記錄前、后、左、右墻鍋爐水冷壁金屬溫度, 對(duì)比溫度的偏差，查找出是否有哪臺(tái)磨煤機(jī)影響了火焰中心發(fā) 生偏離，使一側(cè)墻鍋爐水冷壁金屬溫度局部超溫。如果那臺(tái) 磨煤機(jī)對(duì)水冷壁中間集箱入口管金屬溫度影響較大時(shí)，檢查 該臺(tái)磨煤機(jī)出口粉管是否調(diào)平，通過(guò)再次測(cè)量該磨煤機(jī)出口 粉管一次風(fēng)速，調(diào)整粉管縮孔使該磨煤機(jī)#1、#2、#3、#4角 粉管風(fēng)速調(diào)平。通過(guò)以上試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該鍋爐制粉系統(tǒng)C磨煤 機(jī)對(duì)壁溫影響較大，通過(guò)檢查該臺(tái)磨煤機(jī)出口粉管縮孔發(fā)現(xiàn) 有人將縮孔開(kāi)度改變。通過(guò)再次測(cè)量該磨煤機(jī)出口粉管一次風(fēng) 速，調(diào)整粉管縮孔使其#1、#2、#3、#4角調(diào)平，改善鍋爐燃 燒狀況。水冷壁超溫現(xiàn)象出現(xiàn)明顯的改變，機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)螺 旋水冷壁No.49、垂直水冷壁No.77、No.78、No.79管壁溫度 降至410 C左右，局部水冷壁超溫現(xiàn)象得到明顯的改善。

機(jī)組升、降負(fù)荷時(shí)，為了盡可能的減小對(duì)鍋爐燃燒器燃 燒產(chǎn)生擾動(dòng)，制粉系統(tǒng)在啟、停時(shí)，磨煤機(jī)入口風(fēng)量應(yīng)壓低 限控制，特別是中、下層給煤機(jī)啟、停時(shí)，應(yīng)減至最小給煤 量及最小風(fēng)量運(yùn)行，防止燃燒擾動(dòng)對(duì)水冷壁產(chǎn)生較大波動(dòng)。

2.2.3過(guò)熱度對(duì)水冷壁超溫的影響

當(dāng)水冷壁金屬溫度局部超溫時(shí)可通過(guò)應(yīng)適度降低過(guò)熱 度，尤其在鍋爐濕/干態(tài)轉(zhuǎn)換運(yùn)過(guò)程中，當(dāng)水冷壁局部金屬 溫度超溫時(shí)應(yīng)降低過(guò)熱度，過(guò)熱度宜控制在10?15 C，轉(zhuǎn) 入干態(tài)后再慢慢恢復(fù)過(guò)熱度達(dá)到設(shè)計(jì)值。機(jī)組在升、降負(fù)荷 時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，及時(shí)調(diào)整給水量，維持適宜的水煤比和過(guò)熱度叫 當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在450 MW前，維持較低的過(guò)熱度；當(dāng)機(jī)組負(fù)荷 在450 MW?600 MW時(shí)，根據(jù)過(guò)熱汽溫及水冷壁壁溫情況， 可適當(dāng)增加。

因此，在局部水冷壁超溫時(shí)，首選檢查#1、#2、#3、#4 角二次風(fēng)及輔助風(fēng)是否開(kāi)度一致，若開(kāi)度一致時(shí)，通過(guò)啟、 停各臺(tái)制粉系統(tǒng)查出對(duì)局部水冷壁超溫影響最大的磨煤機(jī)， 通過(guò)再次測(cè)量該磨煤機(jī)出口粉管一次風(fēng)速，調(diào)整粉管縮孔使 其#1、#2、#3、#4角調(diào)平，改善鍋爐燃燒狀況。機(jī)組在鍋爐 濕/干態(tài)轉(zhuǎn)換及升、降負(fù)荷時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，維持較低的過(guò)熱度運(yùn)行。 通過(guò)以上方法調(diào)整該電廠水冷壁壁溫?zé)o局部超溫現(xiàn)象發(fā)生， 機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)優(yōu)良。

3結(jié)語(yǔ)

針對(duì)超臨界火電機(jī)組在啟動(dòng)調(diào)試階段出現(xiàn)的局部水冷壁 超溫情況及汽溫調(diào)節(jié)偏差大等現(xiàn)象，分析與總結(jié)出以下調(diào)整注 意事項(xiàng)，期望為同類(lèi)型機(jī)組啟動(dòng)調(diào)試及機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提 供有益的幫助：

磨煤機(jī)粉管調(diào)平試驗(yàn)對(duì)燃燒是否偏移特別重要；

燃燒器二次風(fēng)及輔助風(fēng)位置指令及反饋盡量保持一 致；

為了達(dá)到設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度，根據(jù)磨煤機(jī)運(yùn)行及煤粉細(xì) 度化驗(yàn)情況盡量使磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速在設(shè)計(jì)值且保證同臺(tái)磨 煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速一致；

AA風(fēng)擺動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的上揚(yáng)(開(kāi)度增加)可提高火焰 中心位置。AA風(fēng)擺動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的左右擺動(dòng)，可改變火焰中心 位置的左右偏向位置，針對(duì)煙溫偏差現(xiàn)象，調(diào)整燃燼風(fēng)水平 開(kāi)度，盡可能控制左右側(cè)煙氣熱偏差在最低范圍內(nèi)；

各個(gè)負(fù)荷下嚴(yán)格控制水煤比和汽水分離器出口過(guò)熱度，避免出現(xiàn)水煤比失調(diào)和過(guò)熱度大幅波動(dòng)。

通過(guò)以上方法調(diào)節(jié)后過(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽溫度汽溫偏差 的情況得到明顯的改善。水冷壁壁溫?zé)o局部超溫現(xiàn)象發(fā)生, 機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)優(yōu)良。

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