浅析如何解决超超临界锅炉对流受热面的超温问题

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2.国家电投江西电力有限公司景德镇发电厂江西景德镇333000）

摘要：本文通过对某电厂660MW超超临界机组锅炉的对流受热面（主要是高温过热器和高温再热器）管壁超温的现状进行分析，找出超温的原因，并根据原因采取一些有效的措施，将对流受热面的管壁温度控制在允许值以下，保证了机组即使在额定负荷下运行也不超温，提高了机组运行的安全性和经济性。

关键词：对流受热面；管壁超温；原因分析；对策探讨

0引言

随着我国对节能降耗的重视及“以大代小”政策的实施，电力工业近年来获得了高速发展。目前660MW超超临界机组已经成为了我国的主力机组，并且主再热蒸汽的设计参数越来越高，在高负荷运行时，受热面特别是对流受热面管壁超温是经常碰到的难题。为了避免超温引起爆管，同时又要保证蒸汽参数不低于设计值，运行人员经常要在安全性和经济性之间大费苦心，反复调整。

1.设备概况

1.1锅炉概况

某电厂两台660MW超超临界机组锅炉为变压运行直流炉，型号HG-2035/26.15-YM3，П型布置，采用低NOXPM直流燃烧器，分级燃烧技术、四墙切圆燃烧方式，炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、带炉水循环泵启动系统、一次中间再热、调温方式以水煤比为主，兼烟气出口调节挡板、燃烧器摆动、喷水、配风等方式。

1.2受热面管壁超温概况

该锅炉的运行特性表现如下：高负荷工况运行时，高温过热器和高温再热器受热面管壁极易超温，一超温经常是一大片的测点超温，严重时多达50个点以上，最高点能超过允许值50℃以上。运行过程中为保证受热面的安全，在600MW以上负荷时锅炉的主再热蒸汽温度均控制在590℃以下，低于设计值605℃／603℃较多；这种运行方式严重影响了锅炉运行的经济性。

2.超温的原因分析

只有找到原因才能对症下药，通过反复观察分析和查看历史数据，并请电科院专家和锅炉厂专家会诊，我们从下列原因开始分析。

2.1烟气侧偏差

在多个负荷工况下，观察烟气侧温度分布情况，发现该炉型两侧烟气温度偏差较大，并且在不同的区域表现的不一致。有时到达高温受热面时一侧管壁温度正常，而另一侧已过超温报警值好多，或者一侧超温，另一侧低温，导致混合后的蒸汽温度就达不到设计值。在燃料自动的情况下，燃料量就会增加，加剧超温。

2.2蒸汽侧偏差

通过观察过热器系统和再热器系统各级受热面左右侧温升的差值，从差值的大小幅度得出偏差产生的具体部位。

2.3调整主汽温度时的影响

主汽系统的受热面有炉膛水冷壁、包墙及顶棚受热面、低温过热器、分隔屏过热器、后屏过热器、末级过热器。一般在分隔屏、后屏、末过容易出现超温现象，分隔屏和后屏是以辐射吸热为主，末过是对流吸热为主。在水煤比正常的情况下，分隔屏和后屏的超温主要由于炉膛内部的切圆偏斜或者是火焰中心上移引起，而末过的超温主要是由于水平烟道的烟气偏差引起。烟气偏差主要是因为火焰偏斜和气流扰动引起的。

2.4调整再热汽温度时的影响

再热器系统的受热面有低温再热器和末级再热器两级。一般不用减温水调节，主要从烟气侧调节再热汽温。末级再热器管壁超温主要是水平烟道的烟气偏差引起。运行中可以通过配风来消除，另外还可根据末再超温的位置，单独调节烟气挡板的三个执行器来控制烟气量。

3.采取的措施

1)通过观察发现炉膛水冷壁、包墙及顶棚、分隔屏、后屏的管壁温度的裕量较多，因此建议尽量将燃烧中心控制在下部，增加炉膛区域的吸热，这样有利于减少末级过热器的吸热份额，可有效改善末级过热器的超温现象。具体措施如下：在任何负荷下尽量让下层磨煤机的煤量大些，上层磨煤机的煤量小些。下层磨煤机煤量较大时，为了保证出粉能力，可适当降低下层磨煤机的分离器转速，而上层磨煤机的分离器转速应适当提高。下层磨煤机煤粉在炉内的停留时间较长，因此煤粉可以稍粗些，上层磨煤机煤粉炉内停留时间较短，因此煤粉须稍细。主要目的是让煤粉尽量在炉膛区域着火燃烬，将热量释放，增加炉膛区域的吸热份额；

2)配风的时候必须保证二次风箱与炉膛差压控制在0.5～0.9kPa之间，当差压在0.4以下时，穿透力较小，调整效果就不明显。当炉膛与风箱差压超过0.9kPa以上时，要注意观察是否二次风门开度偏小，防止高风压低流量的现象，运行过程中，风量是根据煤量和氧量自动调节的，风压增加后虽然提高了刚性和穿透力，但差压太高也会增加二次风机的电耗，甚至引起风机喘振。一般500MW负荷时差压控制在0.6kPa左右，随着负荷的增加应适当提高差压。

3)通过调整上层AA风各个风门的开度可以减小水平烟道烟气偏差，上层AA风是作为消除炉膛出口烟气旋转偏差设计的，但如果调整不当可能会起反作用。AA风开度太小时，达不到消旋的效果，AA风开度太大时，可能会过度消旋，都会引起超温。如500MW负荷以上，右墙水冷壁温普遍高于左墙壁温3～5℃左右、右侧分隔屏壁温高于左侧6℃、右侧后屏壁温高于左侧9℃，这说明在炉膛区域是气流偏向右侧，这与炉内切圆是逆时针方向旋转是相符的，但通过开大上层AA风，左侧末过的壁温高于右侧7℃，末再壁温也是出现左侧高于右侧，说明烟气进入水平烟道时改变了方向。烟气进入水平烟道后方向的改变一是有折焰角的作用、二是AA风的消旋作用。试验中发现：AA风过度开大后，末过及末再的左侧超温反而更加严重，而AA风全部开得好小时，末过及末再的左侧超温也会更加严重，而在某一合理位置时能够很好两侧偏差。

4)在设置好合理的二次风及AA风开度后，随着负荷的增减，在保证配风方式不变的同时还应同步调整各层风门的开度，即同步增加、减小、或按同一比例同步开关，开关的幅度要维持二次风与炉膛的差压在正常范围内。

5)在保证制粉能力的情况下，尽量降低制粉系统各台磨煤机的入口一次风量，一次风量过大，一次风速过高，减小了煤粉在炉内的停留时间，使燃烧延后，加剧对流受热面超温。建议在不堵磨的情况下，尽量将磨煤机人口风量控制在70t／h左右为佳，出口风速不超过25m/s，出口风温适当提高至85℃～90℃。

4.改善效果

通过一段时间的观察和努力，基本解决了某厂对流受热面的超温难题。660MW工况时实施前在590℃的主汽温度时都有10多个点超温，实施后在600℃的主汽温度时都没有超温点。500MW及其它正常工况时也没有以前那种频繁超温现象了。

结束语

通过一系列的分析、试验、调整后，此电厂的对流受热面的超温难题基本上已被解决，并形成固定思维，一直平稳运行至今。当然各电厂的设备和工况不一样，不能确保我们这样的调整方式能解决所有对流受热面超温的问题，具体情况还待具体分析。

参考文献

[1]周强泰.《锅炉原理》中国电力出版社2009年9月.

[2]望亭发电厂660MW超超临界火力发电机组培训教材：锅炉分册中国电力出版社2011年9月.

[3]景德镇发电厂集控运行规程2012版.

作者简介

贺玉林（1977-），男，江西省萍乡市人，电厂热能动力专业，本科，中级职称，主要从事火电厂运行生产、管理工作，对锅炉设备有一定研究。