超临界对冲燃烧锅炉受热面超温对策

唐郭安，唐树芳

（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）

超临界对冲燃烧锅炉受热面超温对策

唐郭安，唐树芳

（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）

分析了超临界对冲燃烧锅炉高温过热器、高温再热器壁温出现持续超温现象的几个常见原因。通过对炉膛出口宽度方向氧量分布的调平可以有效地调整因燃烧器配风不合理引起的换热面超温现象。

超临界锅炉；对冲燃烧；超温；氧量分布

0 引言

某厂1号锅炉为600MW超临界单炉膛、一次中间再热、尾部双烟道、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、Π型布置前后墙对冲燃烧煤粉直流锅炉。该厂为了提高锅炉效率在2013年进行了节能改造。改造前并未出现壁温高、烟温偏差大的问题，但是在改造完成后出现了过热段和再热段烟温偏差大，多数壁温超温报警现象。主要超温部位分布在高温过热器右侧区域和高温再热器后部区域，其中部分高过壁温已超过最高壁温限制590℃达到599.3℃、高再壁温部分达到608.8℃，趋于高限值623℃。该厂曾采用调整煤粉燃烧配比，改变煤种等措施，但效果不理想。最后通过测量炉膛本体水冷壁气氛以及炉膛出口省煤器前氧量分布，对燃烧器配风进行调整，最终使得高再及高过壁温下降到正常范围，并控制烟气温度偏差在15℃以内。

1 造成换热面超温的原因分析

造成超临界锅炉壁温超温的原因很多，比较常见的有以下几种：

烟气侧问题：烟道阻力变化引起的烟气流量偏差，一次风粉不平衡、配风不合理引起的烟温偏差。炉管侧问题：换热面结焦或氧化皮脱落等原因造成的管道及联箱异物堵塞[1]。

系统本身问题：减温水系统运行故障[2]、原系统布置不能适应改造后的热负荷分布[3]。

为了确定壁温连续超温，烟气温度偏差大的原因，对锅炉现状进行分析，由于锅炉是在经过大修后出现了壁温超温现象，所以排除氧化皮脱落、系统布置不合理等造成水侧换热能力下降的因素。为了排查烟气侧原因，对炉膛水冷壁面气氛以及炉膛出口宽度方向含氧量进行测量。测量结果见表1、表2、图1。

表1 水冷壁面气氛测量

表2 炉膛温度场测量

从测量数据发现煤粉在炉膛燃烧不均匀，火焰中心偏上，炉膛出口氧量分布A、B侧偏差达到4.76%。消除烟温差重要的一步就是调平氧量分布，针对NR3燃烧器配风的特点，调整炉膛出口氧量分布均匀关键取决于外二次风的配比是否合理[4]，而火焰中心偏上，无疑将加剧烟温偏差，造成换热面壁温升高。

图1 调整前炉膛出口宽度方向氧量分布

2 调整方案与结果分析

为了从根源上消除烟温偏差，避免壁温超温现象发生，对一次风粉、燃烧器配风、燃尽风、煤粉细度进行了调整。

2.1 一次风粉调平和煤粉细度调整。

同层燃烧器一次风粉管的均匀性是燃烧稳定的前提，在对冲燃烧炉中当对冲射流动量不同时，会造气流偏向动量小的一侧，使炉内充满度变差，使炉内热负荷沿炉膛宽度方向分布的均匀性变差，这就可能影响换热面屏间吸热不均匀造成气温偏差。

调整时在热态下对一次风进行调平，使得风粉风速控制在25m/s左右，同层风速偏差控制在5%以内。调平一次风后进行煤粉细度调整，R90从14.29调整到34.44，尽管细度调整幅度较大，对壁温有一定影响，但只能一定程度上减小烟温偏差，并不能避免超温发生。

2.2 燃烧器配风、燃尽风调整。

由于每个燃烧器的风量大小是由燃烧器的风门挡板开度决定的，因此可以通过改变燃烧器的风门挡板开度对单个的燃烧器风量进行调整。同层燃烧器设置不同的旋流外二次风开度主要是为了克服由于风箱结构所造成的燃烧器风量分配不均匀的问题。NR3燃烧器配风的主要特点是设置了直流一次风、直流内二次风、旋流外二次风，其中旋流外二次风的空气量占燃烧器区域总风量的大部分（约60%左右），因此其挡板的开度对锅炉的燃烧影响较大，更是调平燃烧器区域风量的主要手段[5]。下图是炉膛出口沿宽度方向的氧量分布，工况1下，所有同层燃烧器和燃烬风挡板开度均为70%，B侧明显有一个高峰和一个低谷，而A侧氧量普遍偏低；工况6下，关小上层燃尽风至50%，减小靠近炉膛出口上层磨给煤量，减小了A、B侧氧量偏差；工况10下，总体关小中间外二次风，开大两边外二次风，同层外二次风A侧开度普遍略大于B侧开度，曲线波动范围明显缩小，氧量分布趋于均衡，最大氧量偏差小于1.5%，此时烟道各处烟温偏差都小于15℃，高温过热器、高温再热器壁温维持在585℃以下，不再出现超温现象。

图2 调整后炉膛出口宽度方向氧量分布

工况10下对应的挡板开度见表3、表4。

3 运行中注意事项

（1）根据工况6的调整结果，运行中应尽量投运下层磨煤机，减小靠近炉膛出口处的煤粉投入量，有利于控制炉膛出口氧量偏差。

（2）保持一次风粉调平状态。

（3）实时监测炉膛出口氧量分布，避免换热面超温。

表3 同层燃烧器A侧到B侧风门开度

表4 燃尽风挡板开度A侧到B侧

4 结语

目前因为越来越高的节能环保要求，很多投运机组面临改造，在此过程中将频繁出现由配风原因引起的壁温超温问题，而炉膛出口宽度方向氧量分布是否均衡可以有效地反应炉内配风是否合理，从燃烧器外二次风调整入手，可以有效降低换热面温度，防止超温现象发生。

[1] 张继文，袁燕明，廖伟辉.超临界600MW机组锅炉高温过热器爆管原因分析及预防措施[J].热力发电，2010，39(6)：85-87.

[2] 陈瑞龙.超临界对冲燃烧锅炉屏过汽温偏差原因分析及对策[J].电站系统工程，2010，26(5)：25-26.

[3] 陆方，罗永浩，许琦.1025t/h锅炉高温过热器超温分析及改造[J].动力工程，2003，23(6)：2699-2772.

[4] 刘建全，孙保民，张广才.100MW超超临界旋流燃烧锅炉稳燃特性数值模拟与优化[J].中国电机工程学报，2012，32(8)：19-27.

[5] 成汭珅，张广才，陈国辉.HT-NR3旋流燃烧器冷态试验[J].热力发电，2014，44(11)：58-63.

修回日期：2016-12-12

Countermeasures on Over-heating Issues of Heating Surface for Supercritical Opposed Firing Boiler

TANG Guo-an，TANG Shu-fang
（Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

Discusses the common cause on over-heating issues of the high temperature superheater and high temperature reheater for supercritical opposed firing boiler.The over-heating Issues of heating surface can be effectively solved by adjusting oxygen distribution in furnace exit width direction.

supercritical boiler；opposed firing boiler；overheating；oxygen distribution

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.06.011

TK229.6

B

2095-3429（2016）06-0039-03

唐郭安（1984-），男，陕西汉中人，硕士研究生，中级工程师，主要从事大型电站锅炉洁净燃烧工作。

2016-11-07