超超临界锅炉水冷壁超温和汽温偏差大问题的分析和处理.pdf

第54卷第4期2023年7 月锅炉技术BOILERTECHNOLOGYVol.54,No.4Jul.,2023超超临界锅炉水冷壁超温和汽温偏差大问题的分析和处理车刚1.2，崔辉1.2（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东济南2 50 0 0 2；2.山东中实易通集团有限公司，山东济南2 50 0 0 2)摘要：为了解决安徽某电厂10 0 0 MW机组超超临界锅炉在试运期间出现的水冷壁温度高、主蒸汽温度低且两侧偏差较大的问题，通过试验研究，采取了差异化调整二次风喷口水平摆角的方法，最终将水冷壁温度、主蒸汽温度及偏差调整到锅炉正常运行的允许范围之内，为其他机组类似问题的处理提供了新的思路。关键词：水冷壁温；汽温；摆角；调试；超超临界中图分类号：TK229.2文献标志码：A文章编号：16 7 2-47 6 3(2 0 2 3)0 4-0 0 7 0-0 5时针的偏角，作为启旋二次风；而部分二次风0前 言(DE、EF、U A P)以及低位燃尽风和高位燃尽风可水冷壁超温问题是超超临界锅炉机组在调以通过水平摆动调整实验确定1个反切的偏角，试、运行期间经常遇到的主要问题之一，超温会作为消旋二次风；以上共同构成了该锅炉对冲同导致水冷壁金属管材使用寿命缩短，锅炉被迫保心正反切圆燃烧系统。设计工况炉内气流的方持较低过热度运行，造成主蒸汽温度达不到设计向和位置见图1。值，严重时机组不能带满负荷，严重影响机组运行的安全性和经济性。因此，对这一类问题的分析、处理和有效的解决措施有助于提高超超临界锅炉的安全运行水平1-2 1系统概况安徽某电厂一期工程2 X1000MW机组的锅炉为超超临界参数、直流炉、双切圆燃烧方式、固态排渣、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、全钢构架、全悬吊结构，II型锅炉。燃烧系统按中速磨煤机冷一次风直吹式制粉系统设计，锅炉配备6 台中速磨煤机，每台磨煤机的出口2 只引出管一分为二成4根煤粉管道接至布置在锅炉前后墙的4个分配器，然后再一分为二接至炉膛八角的同一层8 个煤粉喷嘴，在炉膛中呈双切圆方式燃烧，共计6 层48 只直流式燃烧器。燃烧器下2 层一次风（A/B层）装备16只等离子点火装置。所有的一次风/煤粉喷嘴指向炉膛中心，即假想切圆直径为0；二次风中的固定偏置辅助风采用1个左炉膛顺时针、右炉膛逆收稿日期：2 0 2 1-0 3-2 0作者简介：车刚（197 5一），男，硕士，研究员，主要从事于大型电站发电设备的系统研究和燃烧技术的研究。炉后236启旋风转向145炉前图1设计工况炉内气流的方向和位置锅炉启动系统采用带再循环泵的内置式启动系统。过热器汽温通过煤水比调节和3 级喷水来控制，第一级喷水布置在低温过热器出口管道上，第二级喷水布置在分隔屏过热器出口管道上，第三级喷水布置在后屏过热器出口管道上，过热器喷水取自省煤器进口管道。再热器汽温采用尾部挡板调节，燃烧器摆动仅作为辅助调节手段，另外低温再热器出口管道上设置微量喷水，微量喷水取自给水泵中间抽头。锅炉主要设计参数见表1，燃烧器主要设计参数见表2。78第4期项目过热器蒸汽流量/（th-1）过热蒸汽出口压力/MPa过热蒸汽出口温度/再热蒸汽流量/（th-l)再热蒸汽进口压力/MPa再热蒸汽出口压力/MPa再热蒸汽进口温度/再热蒸汽出口温度/给水温度/表2 燃烧器的主要设计参数项目一次风率/%一次风速度/(m?s-1)一次风温度/二次风率/%高位燃尽风/%低位燃尽风/%周界风/%二次风速度/(ms-)二次风温度/一次风喷嘴间距/mm2问题描述该电厂机组在首次升至满负荷10 0 0 MW期间，经过初步燃烧调整，锅炉水冷壁、过热器、再热器等受热面未发现超温现象，锅炉其他参数基本正常，但过热器出口温度偏差较大，主蒸汽温度58 8/59 3/58 8/56 6（最大时能相差7 0多度，经过调整能到相差2 0 左右），再热蒸汽温度6 0 6/6 0 5，主蒸汽温度、再热蒸汽温度尚未达到设计值。由于机组存在缺陷需要很快停机处理，这次满负荷持续时间很短，所以未做进一步的调整，此时6 层燃尽风低位燃尽风13和高位燃尽风13 及DE/EF/UAP二次风的水平摆角处于初始状态即角度皆为0。运行参数见表3。表3 机组首次10 0 0 MW负荷时锅炉汽温和水冷壁温度项目数值机组负荷/MW1000过热度/31.5水煤比6.89车刚，等：超超临界锅炉水冷壁超温和汽温偏差大问题的分析和处理表1锅炉主要设计参数续表3最大连续蒸发额定工况蒸发项目量(BMCR)量(BRL)2918283329.3029.22605605239123205.965.785.765.59359353623623303301数值19.526.86574.518181053.6352230971数值分离器出口温度434.8/438.9/431.6/423.5(1/2/3/4)/过热器出口温度(左1/左2)/过热器出口温度（右1/右2）/再热器出口温度（左/右）/过热器出口压力（左1/左2)/MPa过热器出口压力（右1/右2)/MPa再热器出口压力（左/右）/MPa水冷壁垂直管前墙壁温最大值/水冷壁垂直管左侧墙壁温最大值/水冷壁垂直管右侧墙壁温最大值/水冷壁垂直管后墙屏管壁温最大值/水冷壁垂直管后墙悬吊管壁温最大值/消缺后锅炉再次点火前，供货商将6 层燃尽风、DE/EF/UAP二次风水平摆角由原来中间0 位调整为DE/EF/UAP正切15（与启旋风同向），燃尽风反切15（与启旋风反向）。这次点火启动后机组负荷较高时发现锅炉水冷壁后墙垂直管（悬吊管6/7/8/9/10、屏管4/5/6，范围就是水冷壁中间位置）发生超温现象，过热器出口温度偏差加大，通过降低过热度（由大于40 调整为2 0 左右）、调整二次风配比、燃烧器调摆角、投短吹等方法，水冷壁超温现象得到一定缓解。但这些调整手段仍不能彻底解决问题，水冷壁超温不时发生，只能暂时保持低过热度（不超过2 0)运行，造成主蒸汽温度大幅下降，汽温偏差也加大，严重影响了机组运行的安全性和经济性。运行参数见表4。针对出现的水冷壁超温和主蒸汽温度偏差大的情况，调试人员开始进行调整，将DE/EF/UAP二次风、高位燃尽风13、低位燃尽风13的水平摆角重新调整为0，即恢复到原始状态。此时发现水冷壁垂直管壁温偏差减小，水冷壁超温现象和过热器出口温度偏差大的情况有所好转，负荷稳定时过热度可提高到3 0 以上，但仍有个别垂直管超温。588.7/593.4587.6/566.0606.0/605.427.35/27.4027.39/27.395.50/5.50441.6（第2 3 管，总数为3 8 管）468.8（第7 管，总数为18 管）444.7（第10 管，总数为18 管）493.8（第5管，总数为2 5管）480.2（第5管，总数为2 5管）72表4调整前锅炉汽温和水冷壁温度项目数值机组负荷/MW1000过热度/35.8水煤比8.03分离器出口温度429.1/438.2/441.5/437.1(1/2/3/4)/过热器出口温度(左1/左2)/过热器出口温度(右 1/右2)/再热器出口温度(左/右)/过热器出口压力(左1/左2)/MPa过热器出口压力(右1/右2)/MPa再热器出口压力(左/右）/MPa水冷壁垂直管前墙壁温最大值/水冷壁垂直管左侧墙壁温最大值/水冷壁垂直管右侧墙壁温最大值/水冷壁垂直管后墙屏管壁温最大值/水冷壁垂直管后墙悬吊管壁温最大值/3问题分析及处理调试人员针对锅炉水冷壁中部易超温和主蒸汽温度偏差大的情况进行了细致分析，认为产生问题的原因是炉膛内2 个切圆太靠近炉膛中部，气流高温区域集中偏向水冷壁后墙中部，使这部分水冷壁壁温超温，所以应该通过调整6 层燃尽风和DE/EF/UAP二次风的水平摆角，改变炉内气流流场，使气流向左右两侧炉墙移动，减小后墙水冷壁高温区域，使壁温沿炉墙变化更加平缓。在具体方法上，改变原有的调整方法即同层喷口水平摆角调整到同一方向和角度的方法，而采用差异化的摆角调整方法，即将同一层喷口的摆角和方向根据特定需要调整到各不相同，有的正切有的反切。通过这样的方法不仅调整了炉内旋转气流的强度和方向，而且也调整了气流中心的位置，使气流中心向左右两侧炉墙移动。通过不断的人工调节燃尽风水平摆角的角度和切向，正切、反切调整同时结合角度调整（0 2 5），并观察锅炉参数变化情况，对比各种调整方案的结果来获得比较满意的方案，如图2 所示。锅炉技术21553.3/586.2图2 调整后的炉内气流位置的假想图593.8/592.0第1、2 日，机组负荷稳定在6 0 0 MW左右，604.7/606.6开始按表5试验差异调整高位燃尽风13、低位燃尽风13 的水平摆角，观察调整效果。第一29.22/29.27次调整后的摆角方向及角度见表5。第一次调整29.27/29.26后的锅炉参数见表6。通过运行数据可以看出，5.55/5.55调整的效果明显，汽温偏差由40.5减少到438.522.5，水冷壁壁温高的区域降温显著，说明采（第2 4管，总数为3 8 管）用的调整方法是可行的。436.6（第11管，总数为18 管）450.9（第12 管，总数为18 管）493.0（第11管，总数为2 5管）492.0（第11管，总数为2 5管）第54卷炉后3.6气流旋转转闯4.5炉前表5第一次调整后的摆角方向及角度所在角调整方向调整角度高位燃尽风1 31/4/52/3/6/7/81/4/5低位燃尽风132/3/6/7/8表6 第一次调整后锅炉汽温和水冷壁温度项目机组负荷/MW过热度/水煤比分离器出口温度(1/2/3/4)/过热器出口温度(左1/左2)/过热器出口温度(右 1/右 2)/再热器出口温度（左/右)/过热器出口压力(左1/左2)/MPa过热器出口压力(右1/右2)/MPa再热器出口压力(左/右)/MPa水冷壁垂直管前墙壁温最大值/水冷壁垂直管左侧墙壁温最大值/水冷壁垂直管右侧墙壁温最大值/水冷壁垂直管后墙屏管壁温最大值/水冷壁垂直管后墙悬吊管壁温最大值/78正切25反切25正切25反切25数值55028.56.94396.3/399.7/394.1/378.0578.5/600.7601.1/598.2612.9/615.618.15/18.1618.18/18.162.72/2.72403.5（第4管，总数为3 8 管）429.4（第13 管，总数为18 管）390.2（第12 管，总数为18 管）448.3（第12 管，总数为2 5管）442.8（第12 管，总数为2 5管）第4期第10 日，机组负荷稳定在10 0 0 MW，继续差异调整燃尽风水平摆角，由2 50 每隔5逐渐减小试验一个工况，最终调整为表7 所示。根据水冷壁壁温变化来看，调整达到了预期目的，成功使炉内旋转气流中心发生了向两侧墙的偏移，中部原较高的水冷壁壁温降低明显。调整后的最佳摆角方向及角度见表7。摆角调整到最佳后锅炉参数见表8。表7 调整后的最佳摆角方向及角度所在角调整方向调整角度1/4/5/8正切高位燃尽风132/3/6/71/4/5/8低位燃尽风1 32/3/6/7表8 摆角调整到最佳后锅炉汽温和水冷壁温度项目机组负荷/MW过热度/水煤比分离器出口温度(1/2/3/4)/过热器出口温度（左1/左2)/过热器出口温度(右1/右2)/再热器出口温度(左/右)/过热器出口压力(左1/左2)/MPa过热器出口压力(右1/右2)/MPa再热器出口压力(左/右)/MPa水冷壁垂直管前墙壁温最大值/水冷壁垂直管左侧墙壁温最大值/水冷壁垂直管右侧墙壁温最大值/水冷壁垂直管后墙屏管壁温最大值/水冷壁垂直管后墙悬吊管壁温最大值/采用上述调整方案后，水冷壁超温现象消除，主蒸汽温度由调整前的58 0/59 2/59 1/57 5、再热蒸汽温度6 0 1/6 0 2，提升到主蒸汽温度58 9/6 0 5/6 0 2/59 0、再热蒸汽温度6 0 9/6 0 9。主蒸汽温度偏差持续减小，并且过热度提高到40，水冷壁也不再超温了，调整方案的