660MW超临界对冲燃烧锅炉金属壁温超限分析与治理

660MW超临界对冲燃烧锅炉金属壁温超限分析与治理

梁云旺

广州粤能电力科技开发有限公司，广东 广州 510000

摘要：某电厂660MW超临界对冲燃烧锅锅炉运行过程中金属壁温超限及壁温偏差大，经过对锅炉制粉系统进行全面优化调整，在各种负荷工况下进行不同燃烧器投运方式和燃烧器沿炉膛垂直高度、宽度以及深度方向上的配风优化调整，使得锅炉热负荷分布均匀，解决各负荷段下水冷壁金属壁温超温现象，使得水冷壁、屏过、高过、高再壁温均在可控范围之内，提高了锅炉运行的安全性及经济性。

关键词：超临界锅炉、壁温超限、运行调整、机组安全

1概况

某发电有限公司 660MW超临界锅炉由东方锅炉（集团）股份公司设计制造。锅炉型号为 DG2060/26.15-Ⅱ2，型式为π型、单炉膛、一次中间再热、尾部双烟道结构、前后墙对冲燃烧方式、旋流燃烧器、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构露天布置，采用内置式启动分离系统、三分仓回转式空气预热器、采用正压冷一次风机直吹式制粉系统、超超临界参数变压直流本生型锅炉。

锅炉在中低负荷特别是低负荷（250MW）经常出现锅炉水冷壁金属壁温偏差大、容易超温，同时凝渣管43号点也容易出现超温；锅炉屏式过热器和高温过热器金属壁温在机组加减负荷时候经常出现壁温超温等影响锅炉安全运行的问题。

2分析试验

1）一次风量调整分析：

一次风的作用有两个：煤粉的干燥风和煤粉的携带风。作为干燥风，那么一次风温就直接影响着煤粉的干燥；作为携带风，则风压则直接影响煤粉刚性以及细度。若是运行中风压设置过高，煤粉得不到充分的研磨，将使颗粒变粗，同时由于煤粉刚性增大，煤粉在炉膛的着火时间将会推迟，煤粉得不到充分燃烧，排烟损失加大；若风压设置过低，一次风流速降低，会使煤粉管发生堵塞，并削弱火焰刚性，火焰容易形成回火，造成燃烧器烧损。在保证磨煤机通风量的前提下，如在正常运行中合理降低一次风压，则磨煤机入口风门自动开大，可有效降低一次风系统的节流阻力，降低一次风机电耗以及减少空预器一次风侧漏风率。通过降低一次风率，可减少制粉系统的冷一次风量，在相同的运行氧量下，可以有效的降低排烟温度，从而降低排烟热损失，提高锅炉效率。660MW负荷时一次风通风量推荐为国内煤85t/h，印尼煤90t/h左右。如磨煤机煤变化较大，推荐该负荷下的风量为90t/h左右。660MW负荷下没有出现明显的偏烧现象，且凝渣管金属壁温偏差较小，最大偏差12.1℃，另外在维持磨煤机通风量的基础上，可尽可能降低一次风压运行，防止火焰直接冲刷水冷壁。总一次风量对凝渣管出口金属壁温的影响见图1。

图1 总一次风量对凝渣管出口金属壁温的影响

2）进行磨煤机组合及配风调整试验：

在660MW不同磨组合两个工况中，调整后ABCDF磨煤机组合各部位水冷壁金属壁温最大偏差整体均比调整前BCDEF磨煤机组合要低。调整前该负荷下的右侧墙螺旋水冷壁出口和水平烟道底部出口金属壁温最大偏差较大，调整后的右侧墙和水平烟道水平底部出口壁温最大偏差分别从38.7℃和32.7℃降为26.9℃和25.4℃，其它部位的金属壁温偏差均小于20℃。调整后ABCDF磨煤机组合的屏过、高过、高再的金属壁温最大偏差均比调整前BCDEF磨煤机组合的三者金属壁温低的多，可以看出两台上层磨投运时，各部位壁温偏差较高，反之有所缓解。在各层燃烧器及炉膛出口（屏过底部）各区间内所有的看火孔处用高温仪对炉膛火焰温度进行测量。测量结果显示炉膛火焰中心均在上层燃烧器与燃尽风中间处，且炉膛出口热负荷分别较为均匀，两侧烟温偏差小。但C层燃烧器两侧的炉膛温度偏差在100℃左右，这与C磨粉管的浓度偏差和燃烧器进风量有一定的关系。

经分析，在660MW负荷下，磨煤机投运组合对锅炉运行的安全性和 NOx 排放的影响较大，对经济性影响较小，但磨煤机ABCDF运行时的安全性优于磨煤机BCDEF。建议660MW负荷时，投运5台磨煤机，并优先采用ABCDF三台磨煤机运行。各种磨煤机组合运行下对金属壁温的影响见图2-图3。

图2 660MW不同磨组合各部位水冷壁金属壁温最大偏差值示意图

图3 660MW不同磨组合各部位水冷壁金属壁温最大偏差值示意图

3）燃烧器配风方式调整

配风方式试验保持制粉系统及燃烧系统主要运行参数不变，仅改变燃烧器二次风箱挡板丌度，改变配风方式，上中下层燃烧器风箱挡板开度全部分别为90%/75%/60%，试验工况下主蒸汽温度分别为试验工况下主蒸汽温度分别为602.8℃、602.4℃、602.9℃，对应的过热器总减温水流量分别为172.4t/h、152.6t/h、157.4t/h；再热蒸汽温度分别为600.9℃、600.3℃、601.0℃，对应的再热器减温水流量分别为0t/h、7.99t/h、5.02t/h；排烟温度(修正后)分别为138.7℃、136.1℃、135.7℃。

根据试验结果，660MW负荷时投运燃烧器风箱挡板均开至75%～85%（五磨运行），但各层燃烧器风箱挡板开度应根据煤种和燃烧器出力不同而轻微改变，因锅炉低负荷时炉渣含碳量较高，建议中层燃烧器风箱挡板开度介于在下层和上层开度的中间位置，这样可以增加底层二次风量，提高二次风托粉能力。为提高氧量利用率，停运燃烧器风箱挡板关至20%。

图4 660MW负荷（BCDEF）对凝渣管和左右侧上部水冷壁出口金属壁温的影响

在660MW负荷下，投运燃烧器的不同风箱挡板开度对水冷壁各部位金属壁温偏差影响较小，水冷壁出口各部位金属壁温最大偏差在15.6℃，凝渣管金属壁温最大偏差在14.2℃。

燃尽风对壁温的影响：燃尽风量大小对汽温特性有着显著影响，燃尽风开大后，过热汽温下降，壁温同时降低。对于管壁温度偏差控制影响，现阶段采取的措施均是A、B两侧燃尽风挡板差异化单独调整来缓解两侧壁温差。

3分析结论及建议

通过上述试验分析，基于低负荷水冷壁壁温偏差大，提出以下控制措施：

1）适当降低机组主蒸汽温度，尽量使用烟气挡板来减少减温水的用量。保证在同样机组负荷下，同样的给水量流经水冷壁较多，缓解水冷壁超温状况。

2）掺烧煤质的热值尽可能高点，因为低热值的煤会导致进入炉膛的总煤量和总风量偏高，更容易导致凝渣管和水冷壁超温。且磨煤机动态分离器转速过低导致煤粉过粗，使燃烧整体整体推后，导致屏式过热器和凝渣管部位受热过强，容易发生超温的可能。

3）机组变负荷过程中应控制好降负荷速率和各个磨煤机煤量。在升降负荷过程中，可能会产生煤量过调现象，如果过调应及时人工干预，同时关注屏式过热器出口温度变化趋势，保证主蒸汽温度和再热器温度稳定，切勿引起主蒸汽温度大幅波动。锅炉减负荷时，应考虑锅炉有一定的蓄热能力，过程中锅炉整体热负荷偏高，应注意水冷壁和凝渣管管壁变化趋势，及时通过给水偏置或减少总煤量。

4）合理安排选择性吹灰：掺烧印尼煤会经常性导致水冷壁部位结焦，导致受热面换热不均匀，致使部分水冷壁区域壁温高且可能超温。

针对机组目前机组运行情况，提出以下运行建议：

1）煤粉细度和浓度：煤粉细度大和浓度偏差大目前暂无有效的调整手段，其根本问题在于设备性能。建议适当对磨煤机进行改造，降低煤粉细度和减小浓度偏差大的现象，从而改善热负荷偏差。

2）二次风量：低负荷时总二次风量偏大且各燃烧器间风量存在偏差，容易导致凝渣管和水冷壁超温。从试验低负荷段磨不同组合运行方式可以看出各燃烧器间风量存在明显的偏差，就地调整可调锁孔以改善煤粉浓度后，温度偏差无明显好转。建议冷态时对二次风量进行标定及炉内测量燃烧器喷口的二次风量，以均衡单只燃烧器的风量偏差。

3）在正常运行过程中炉膛负压建议在-80pa--100pa左右，它能明显增加煤颗粒在炉膛内的滞留时间，使煤充分燃烧提高热效率。

4）对于对冲燃烧的旋流锅炉来说，要想实现经济运行、节能降耗的目标，首先需要避免燃烧不均的问题。建议定期对锅炉燃烧均匀性进行测试（特别是当煤质有较大变化时），若发现有燃烧不均的问题，需对各支燃烧器的风门开度进行重新调整。同时建议在锅炉燃烧器外二次风门增加执行机构，有利于提高运行人员对燃烧器送风量的可控性，可减少锅炉两侧汽温偏差和氮氧化物的生成量，提高锅炉安全性及经济性。

4结束语

  锅炉是燃煤电厂的三大主机设备之一，在当前的运用中，由于设备本身质量及操作管理不善等方面的原因，致使其存在各种问题，严重影响了电厂生产的稳定性。通过研究发现，经过调整一次风量、配风方式、磨煤机组合能够有效解决锅炉壁温超限问题，提高机组运行安全性。同类型机组在遇到类似问题时，应及时进行合理调整，从而提高机组运行的经济性和安前性。

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