电厂锅炉运行中的问题及改进调整策略

蒋勇

摘 要：分析了电厂锅炉运行中的主要问题，以及电厂锅炉水冷壁异常变形及爆管原因，提出了电厂锅炉运行中的设备改进和燃烧运行调整的策略。

关键词：电厂；W型火焰锅炉；问题改进

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.173

近年来，随着大容量火电机组的大量投产，由于超临界锅炉设计制造、生产运行管理的水平不够，超临界锅炉在实际生产运行中出现了各种各样的问题，其中超临界锅炉水冷壁的异常变形、撕裂爆管更是常有发生，对超临界锅炉的安全运行带来了巨大影响，因此，探讨电厂锅炉运行中的问题及改进调整策略意义重大。

1 电厂锅炉运行中的主要问题

首先，因锅炉拱肩部位以上的垂直炉膛高度不够以及锅炉下炉膛水冷壁辅设大量卫燃带，使锅炉在运行中水冷壁的吸热不足，锅炉工质的压力调整速度较慢，导致过热汽温波动大，甚至于使锅炉屏式过热器出现超温变形；

其次，锅炉运行时燃用的煤种变化与锅炉制粉系统运行工况等因素的轻微变动容易导致锅炉燃烧不稳、燃烧效率下降问题；

再次，由于W型火焰锅炉燃烧器的独特布置方式，容易使锅炉在低负荷运行时出现火焰短路，进而导致火焰的燃烧中心位置发生偏移；在锅炉变负荷运行时，部分燃烧器的停用会原本对称的W型火焰形状发生变化，从而导致火焰偏置，导致锅炉水冷壁的热流密度发生变化，使炉内温度场分布不均匀。

2 电厂锅炉水冷壁异常变形及爆管原因

首先，燃烧调整不当，炉内热负荷分布不均。锅炉实际运行煤质变化，燃烧调整不当，使炉内热负荷分布不均匀，使锅炉水冷壁管内工质流动特性异常。另外，锅炉负荷变动时，前后墙上燃烧器的停投匹配不对称，在某些负荷工况下难以形对称的W型火焰，使锅炉前后墙水冷壁管内工质的流动不一致。

其次，水冷壁热偏差大，水冷壁管变形不一。在实际运行过程中，水冷壁受热不均匀，存在温度偏差，使锅炉前后墙及侧墙水冷壁管内工质的流动特性相差较大，对锅炉水冷壁管的冷却程度不同，使水冷壁管壁温相差较大，导致水冷壁管变形。

再次，施工安装过程中的疏忽。在锅炉安装过程中没有充分考虑水冷壁管的热膨胀裕量，使水冷壁管屏被上下进出口联箱卡死，水冷壁在被固定的情况下受热膨胀严重受限，导致水冷壁在受热时所受应力大幅上升，加上水冷壁管的严重变形和炉内热负荷分布不均匀，使锅炉水冷壁在受热时其所受应力超过其材料所允许的应力90.3MPa从而造成水冷壁管撕裂。

3 电厂锅炉运行中的改进调整策略

3.1 设备改进

在锅炉设计安装过程中，没有充分考虑水冷壁管的热膨胀裕量，使水冷壁管屏在受热膨胀时被上下进出口联箱卡死，水冷壁在被固定卡死的情况下受热膨胀严重受限，致使水冷壁在受热时所受应力大幅上升，所以要对锅炉水冷壁下集箱等限制受热面膨胀的部位进行改进，使锅炉水冷壁在运行过程中能够自由地膨胀收缩，减缓水冷壁因受热不均匀而引起的热应力。

对拉裂爆管部位，如：炉顶大包顶棚出口集箱保温外护拆除、炉底大包水冷壁前（后）下集箱保温拆除；炉底大包水冷壁前（后）下集箱密封改进；炉顶大包顶棚出口集箱保温及后包墙管密封；炉膛及竖井烟道刚性梁插销、锚点及止晃装置检查，消除膨胀受阻隐患等进行技术改进。

（1）炉底大包水冷壁前（后）下集箱密封改进。下集箱水冷壁密封板改为搭接式，与水冷壁点焊牢固，并将大包内前后集箱连接板处加焊保温密封盒。相邻集箱间连接环打断，采用单边抱箍形式进行定位。水冷壁下联箱在大包内进行整体保温。

（2）炉顶大包顶棚出口集箱保温及后包墙管密封改进。将顶棚出口集箱左右两侧各5根、顶棚中间集箱连接处左右各2根后包墙管鳍片从集箱底部割开。原顶棚出口集箱与左、右包墙拉裂的鳍片密封焊缝维持原样，暂不处理。顶棚出口各相邻分集箱间连接环打断后采用单边抱箍。割开的鳍片及顶棚两端部采用密封盒填保温密封的方式，防止锅炉漏灰。并将炉内顶棚出口集箱进行全部耐火浇注保温。同时将后包墙及两侧包墙的大包支撑板每隔2米打断，开U形预留膨胀缝，并抽查50米区域：前/后包墙刚性梁拆除保温、外护进行全面检查，发现异常扩大处理。检查炉底大包刚性梁插销、锚点，发现缺失及脱焊的部位按要求进行补全或加固。

3.2 燃烧运行调整

实际运行中，在负荷、煤质变化时炉内空气动力场、温度场也会随之改变，可能会使炉内速度场不均匀，甚至出现发生直接冲刷炉墙水冷壁的现象。因此，在运行中应采取以下措施，以保证炉内空气动力场的均匀，从而保证炉内合理的温度场：

（1）当锅炉实际运行煤质变化时，针对煤种煤质燃烧特性对锅炉燃烧运行进行优化调整，保持炉内合理的温度场，使炉内热负荷分布均匀。对于低位发热量高，灰分含量低的煤，其燃烧时火焰中心高，可能会使炉内的高温区域上移甚至进入炉膛上部，要调节一次风控制其燃烧时的火焰中心下移，使炉内的高温区域保持在下炉膛，避免造成上炉膛温度过高而使水冷壁结渣、异常变形爆管等。

（2）在锅炉变压运行时，合理控制燃烧器与磨煤机的匹配关系，使前后拱上投运的燃烧器对称，在锅炉下炉膛内形成对称的W型火焰。在锅炉75%负荷工况时，前拱上1/2炉膛有4台燃烧器向炉内喷入煤粉，而后拱上有6台燃烧器向炉内喷入煤粉，锅炉炉内温度场、速度场不均匀，要调整前后拱上燃烧器的投停，保持前后拱上投入使用的燃烧器数量相同，位置对称，在炉内形成均匀的温度场与空气动力场，避免火焰冲刷而导致水冷壁结渣和异常变形。

此外，还要尽量控制锅炉水冷壁管内工质的流量补偿特性向正流量补偿特性靠拢。当锅炉在超临界压力工况下运行时，锅炉水冷壁管内工质的流动特性对水冷壁入口工质欠烩非常敏感，此时要控制入口工质欠烩不发生剧烈的波动，否则将会使锅炉水冷壁管内工质的流动特性发生剧变，从而引起水冷壁管冷却异常，造成疲劳损伤而产生异常变形甚至爆管。

参考文献：

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