1000MW锅炉添加炉膛贴壁风系统后屏过超温分析

蔡小敏

【摘 要】用于防止发电厂炉膛水冷壁发生高温腐蚀而加装炉膛贴壁风系统，由于对二次风造成分流作用，使得侧墙氧量增加，大大破坏原先的内部流场分布，在减少侧墙水冷壁发生高温腐蚀的同时，造成屏过、高过管壁温度极易发生超温状况。由于炉膛贴壁风的介入，同时针对各产地的差异煤种，锅炉各配风风量，总煤粉量、總风量等锅炉参数必须做出相应的改变调整才能保证燃煤的快速着火和燃尽。

【关键词】贴壁风；高温腐蚀；超温；控制措施

中图分类号： TG142.71 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）12-0033-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.014

【Abstract】to prevent power plant furnace water wall high temperature corrosion and equipped with a stove or furnace wall wind system， due to the secondary air distribution function， increase oxygen side walls， greatly damage the original internal flow field distribution， side to reduce high temperature corrosion of water wall occurred at the same time， due to screen， above overtemperature tube wall temperature easily happened. Because of the furnace wall wind intervention， at the same time， in view of the different types of the origin， boiler air distribution air volume， total amount of pulverized coal， total air volume must make the corresponding adjustment to change the boiler parameters， such as to ensure fast ignition and burning of coal.

【Key words】Wall sticking wind； High temperature corrosion； Overtemperature； Control measures

0 引言

在如今国内电厂新环境之下，大容量锅炉使用趋于常态，与此同时，伴随的是超超临界锅炉的高热负荷；热值低，灰份高的燃煤使用，造成电厂锅炉不同程度，不同形式的高温热腐蚀，而经过多方论证，实践，炉膛加装贴壁风来解决水冷壁侧墙高温腐蚀的技术已经逐渐成熟而广泛应用，在提高锅炉安全运行系数的同时，贴壁风加装是一项系统简单，投入小且冷却效果明显的方案。但是，后加装的系统总会与之前的结构在稳定运行及调整方面上有着明显的不相容，产生别的问题，对于本厂1000MW的锅炉加装炉膛贴壁风之后，屏过，甚至是高过的超温现象频频发生，同时也伴随着其独有的特点威胁着锅炉的正常稳定运行，因此，针对这种情况，从结构现象出发，并对引发的原因深入分析研究，从而提出有效的调节思路和控制方法，以保证机组的高效稳定可控运行。

1 贴壁风加装概况

添加的贴壁风主要在炉膛上中下各个风层（包括燃尽风层）的两侧安装喷口，各自取自本风层进风调门前。采用的是在侧墙前后风对冲布置方式，喷口直径小于燃烧器喷嘴口径，共16个喷口，约占6%的二次风总风量。

2 出现超温的主要现象

针对本厂，炉膛添加贴壁风系统后，锅炉管壁的超温现象主要有以下特点：

2.1 多集中在中、低负荷阶段

屏过、高过管壁出现超温的现象多数处于炉膛的中、低负荷（大约在600MW左右）的加负荷阶段，如果燃煤质量较差或者人为操作调整不充分时，在该负荷下的稳定工况时也依旧会有超温现象产生。

2.2 伴随烟道尾部出口的氧量异常

在管壁出现超温现象时，炉膛的出口氧量在正常数值范围之内，但伴随着尾部氧量沿宽度分布呈现中底两边高的现象。如果总送风量不足时，则会中间氧量更低，甚至少于2%。

2.3 超温呈现温度高、面积大的特点

出现超温时，屏过一侧或者两侧呈大面积反应，最高温度业已超过650度，并且持续的时间较长，超温严重时，高过也会出现同样状况。

3 超温现象的原因分析

3.1 在分流的效果下，同样的送风量使得风箱的压力不足

添加贴壁风风管之后，作用于燃烧器的流量相对减少，在同样的送风出力之下，二次风箱的压力势必相应减小，此时，对于煤粉出粉量保持的情况下，风量、压力不足，燃烧器出口速度降低，立马造成煤粉燃烧不充分，着火推迟，火焰上移，从而在屏过产生超温。若此时的煤粉比较难以燃烧，则会进一步恶化着火，致使大面积出现超温的严重后果。

3.2 燃煤的不同燃烧特性影响超温的程度

工业分析里，煤粉中固定碳和挥发份的比值可以反映出着火和燃尽的难易程度。比值越大，则说明所含固定碳比值越多，挥发份含量较少，着火困难也较难燃尽。此外，灰份是煤炭燃料的不利成份，不发热的同时还吸收热量，燃烧灰份含量高的煤时，总热值严重降低，同时在燃烧阶段，灰份会包裹碳粒，不利于氧气的扩散，或者阻止碳氧结合，因而影响燃烧，使得燃尽时间大大延长。

以下根据本厂一段时间的配煤方案和煤质报告的实际情况绘制的表格表1、表2：

由（表1）、（表2）对比分析可知，各个煤种的固定碳和挥发份的燃料比值相差不是很多，当配粉方案燃用高灰份煤种为主要时，均会出现超温现象，总体说来，灰份越高，与不利于燃烧，由实践可得知一个结论：灰份含量高于15%时，将不利于控制超温现象。

3.3 送风管道的布置导致底层的风箱流量偏少

由于本厂锅炉的管道布置，送风管道经空预器加热后出口位于顶层燃烧器同一水平上，两侧的送风管道均是从上、中至下层燃烧器，如此分流之后，下层燃烧器的风箱风量自然不足，由于后续加装贴壁风，下层燃烧器风箱进风量跟进一步减少，由于底层燃烧器一般处于长期燃烧状况，因此对炉膛的燃烧场长期影响，底层燃烧器的风量不足，致使火焰中心整体上移，后续管壁将大面积且长期超温。

3.4 制粉系统出力影响

在加装炉膛贴壁风后，二次风箱的流量及流场均发生的变化，总的来说，各层风箱能满足充分燃烧的煤量减少，炉膛内部空气动力场变得不均。若仍然按照之前的出力分配，即底层制粉系统尽量高出力，中层次之的出力方案，这样，将容易致使底层燃烧系统的不充分。

4 预防及控制措施

4.1 内二次风及三次风门的开度控制

调整三次風门的开度是预防屏过超温的有效手段。介于贴壁风的加装对二次风尤其是靠近两侧墙的燃烧器的风量强化作用，流量的分配转变成两侧风量加大而中间弱化。因此，采用适当减小两侧的三次风门、内二次风门的开度方式，同时适当增加中部位置的开度，此方式可有效的使尾部烟道的各位置氧量趋于一致，针对不同的煤种，可多次调整尝试。

4.2 风箱风门开度的控制

由于造成超温原因中，风道布置的不可控原因，使得上层进风量较之中、上层的小，因此，在满出力的情况下，可适当限制上层的开度，减少中层的开度，让风量分配更趋于合理。对于停运备用制粉系统，应将开度关至低限。低负荷运行时，甚至可以关小燃尽风层的开度来增加燃烧器层的进风量。其余调整按壁温偏移情况来定，高温侧适当关小，而对侧适当开大，非全开状态时，可同时增加以加大风流的刚性，压制高温烟气往尾部走。

4.3 优化风箱的性能

由于铁壁风是后续加装的，在风箱风压已变得相对不足的状态下，其调风风门等设备不应保持之前的性能从而成为调节的短板。可重新设定中心风喷口的口径，消除二次风进风门在全开状态下的死区区域，重新定度，以适应加装的贴壁风系统。

4.4 制粉系统及分配器的优化

在二次风风量不足的情况下，各层制粉系统的进粉量应该相应减少，保证煤粉的燃烧充分。因此，各层制粉系统的出力应尽可能的采用均分运行，取消金字塔式的出力方案，从而避免单层制粉系统出力过高。具体来说，在中、低负荷情况下，不能有单台制粉系统出力大于65t。同时，粉管分配器可进行缩孔调整，减少出粉偏差。再则，开启新制粉系统时应提前投入分离器，且尽快把转速提上去，避免出煤时颗粒较大，延迟燃烧。

4.5 过热度的调整

超温时即是炉膛的热负荷过高，适当的增加给水量有利于吸收过热热量，对水平烟道的管道过热器有着很好的冷却效果，因此，中底负荷这种调节裕度较大的工况，通过降低过热度的偏置以使过热度保持在5度左右有着很好的调节效果。

4.6 负荷临界点的把握

按照经验，在炉膛总风量达到70%左右区域时，风箱的压力将有负转为正，此时着火情况得到改善，煤粉消耗量也趋于正常，此临界点大约为650MW，各层的制粉系统出粉不均的情况也很好的得到抑制，此后的炉膛热负荷逐步加深，炉膛温度更高，更有利于着火。所以，一般情况下，650MW以后超温的现象都会得到改善。

对于难烧的煤况时，运行第五台制粉系统后，屏过就会产生超温现象，若此时调整无效，建议提高负荷至700MW，从而跳过临界点工况调整，将会改善燃烧情况，使超温现象好转，有利于下一步调整。

5 总结

抑制炉膛屏过、甚至是高过的超温现象的总体办法就是考虑到后加装的贴壁风不适用于原来的环境和调节方式，风箱风压的变化和各燃烧分配风量的改变，大大的破坏之前的空气动力场。基于此原因，利用运行可调节的手段，改善各燃烧器的风煤配比，减少加装新系统产生的死区影响，以保证基本的煤粉充分燃烧。对于特殊的高灰份、难以燃尽的煤质，负荷变化调整过程中更需要精细化调节，合理的控制好风、煤、水，把握临界点的利用，优化动力场效率。因此，后续加装贴壁风而造成的水平管壁超温现象时可以有效控制的，若需要从根本上解决，应从炉膛结构及均衡性方面下手。

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