超临界“W”火焰炉启动中壁温超限控制

杜 杰

（中电电力检修工程有限公司，上海 200086）

0 引言

越南某电厂#1机组采用东方锅炉（集团）股份有限公司生产的620MW锅炉，机组调试期间经常出现过热器、再热器壁温超限的问题。通过调试期间的调整和优化，使上述问题得到了缓解或消除。

1 锅炉的设计特点

越南某电厂#1机组采用东方锅炉（集团）股份有限公司生产的620MW锅炉，型号为DG1987/25.3-Ⅱ12型，超临界参数、变压直流炉、W型火焰燃烧方式、固态排渣、单炉膛、一次中间再热、露天布置、全钢架构架、尾部双烟道、燃用越南本地无烟煤、垂直管圈水冷壁。锅炉以最大连续出力工况（BMCR）为设计参数，配 6台双进双出磨煤机正压直吹式制粉系统，每台磨煤机带4只双旋风煤粉燃烧器，24只煤粉燃烧器顺列布置在下炉膛的前后墙炉拱上；前、后墙水冷壁上部布置有26个燃烬风调风器。

1.1 锅炉技术规范（见表1）

1.2 锅炉卫燃带布置

该厂煤质灰份较高，挥发份较低，属于极难着火和极难燃尽的越南无烟煤，为保证满足本项目锅炉不投油最低稳燃负荷不大于40%RO（设计煤种）的要求，在炉内拱部区域敷设有924m2卫燃带。卫燃带布置位置如图1所示。

1.3 锅炉使用的越南煤入炉煤质检测报告（见表2）

2 壁温超限原因分析

在机组启动过程中发现，因锅炉水冷壁吸热量相对较少，蒸发量较低，炉膛出口温度高，极易造成屏式过热器、高温过热器、高温再热器超温。以下根据机组启动的运行数据，整理分析机组启动过程中锅炉受热面超温的原因。

图1 原设计卫燃带图（阴影区域为锅炉卫燃带的布置图及尺）Fig.1 Original design of the fire belt diagram (shadow area for the boiler and combustion belt layout map and ruler)

表1 锅炉技术规范Table 1 Technical specification for boilers

2.1 汽水方面

1）由于直流炉对给水品质要求较高，且锅炉正常运行后不能进行定期排污，所以点火初始阶段要对锅炉进行冲洗，经分离器分离出的热水并未全部进入水冷壁再次参与循环，而是有一部分排到疏水扩容器或循环到冷凝器中，带走了部分热量损失，以致蒸发量偏小。

2）为了保证水冷壁的水循环安全，必须建立一定的启动流量。

3）为了满足汽轮机冲转对蒸汽流量、压力、温度的要求，燃料量必须满足要求，厂家说明书中冷态开机冲转参数压力要求高，温度低。在机组几次并网后发现前墙上部水冷壁最高温度均在300℃左右，此工况机组为定压模式，压力设定值为8.73Mpa，对应的汽水饱和温度为300℃，说明在此工况下水冷壁蒸发量相对较少。

4）启动时由于进入省煤器的给水温度低，使得进入水冷壁的水温低，欠焓大，降低了水冷壁的产汽量，进入过热器的蒸汽量减少，使得过热器出口主蒸汽温度上升。

5）过热器一、二级减温水取自省煤器出口，喷水与蒸汽的压差比传统系统的压差小。当主蒸汽流量小时，其压差更小，喷水减温无效果，使得主蒸汽温度难以控制。

2.2 锅炉燃烧及受热面吸热方面

1）汽机冲转时锅炉全烧油运行，水冷壁的辐射吸热低，对流受热面尤其是屏式过热器吸热量过大，从而使得主蒸汽温度高。

2）机组启动过程中，燃用煤是越南本地的无烟煤，此煤种挥发份非常低。第一台制粉系统投用时，炉膛温度较低，大部分煤粉初期很难着火，随着燃烧的加强及燃料的增加，部分煤粉开始燃烧，但煤粉燃烧及燃尽的相对滞后，造成炉膛出口温度高。

3）下炉膛基本上被卫燃带覆盖，水冷壁吸热量较低。由于屏式过热器是半辐射、半对流的换热特性，随着磨煤机的投入，火焰中心高度、炉膛温度对屏式过热器吸热量影响较大，易造成超温[3]。

3 超临界W火焰炉在启动过程中抑制超温的主要措施

1）控制给水流量。开大炉水循环泵出口调节阀360保证最低给水流量，361阀尽量关闭，热水尽量不外排，提高水冷壁的产汽量。

2）尽最大可能提高给水温度，减少预热段，增加蒸发段。开大除氧器辅汽加热调门；高、低压加热器随机滑压启动，#2高加提前投入运行。

3）加强锅炉燃烧调整，增强水冷壁吸热量。

表2 锅炉使用的越南煤入炉煤质检测报告Table 2 Report on coal quality inspection of vietnamese coal furnace used in boiler

◆ 调整好二次风挡板开度及炉膛负压，在燃料顺利着火并充分燃烧的基础上，总的原则是使整个炉膛下部风少，炉膛上部风多，增大火焰的下冲[1]。

◆ 提前暖磨，保证磨煤机出口风粉温度。磨煤机尽量提前暖磨，保证磨煤机的筒体暖透。

◆ 适当提高动态分离器转速，提高煤粉颗粒细度，煤粉着火提前，炉膛出口烟温降低[2]。

◆ 加强锅炉配风调整，针对燃烧特别不好的位置，增投对应位置的油枪。定时切换油枪，使整个炉膛受热均匀。

◆ 降低锅炉总风量（保持35%BMCR左右即可），以提高炉膛燃烧区域温度。

4）机组并网前开大高压旁路，增加蒸汽的流通量。机组并网后，锅炉热负荷和机组电负荷要同步增加。由于燃烧反应的迟滞性，等主蒸汽压力上涨才去增加电负荷，易造成超温。

5）减温水控制。由于减温器前后差压小，减温水喷不进去，在启动过程中可保持减温水全开，监视喷水减温后温度（至少高于饱和温度10℃以上，可参看分离器温度）。

6）烟气挡板调整。初期燃烧不充分，低过、低再易超温，注意烟气挡板的调节。过热与再热烟气挡板反向动作，其开度和为120%。再热汽温度主要通过再热烟气挡板调节,由于烟气挡板调节汽温滞后时间较长（20min～30min），故需在投磨前提前将再热烟气挡板关小，投磨时根据燃烧与汽温的变化适当开启再热汽喷水减温。

7）停炉前进行全炉膛吹灰，保证受热面的清洁度，为机组再次启动做好准备。

4 结语

超临界“W”型火焰锅炉燃用极难着火和极难燃尽的无烟煤，出于加强煤粉着火和燃尽的考虑，并且尽可能降低不投油稳燃负荷水平，在炉内水冷壁拱部燃烧器区域敷设有一定面积的卫燃带，以保证无烟煤的稳定燃烧和高效燃尽。本项目煤质灰份较高，挥发份较低，属于极难着火和极难燃尽的越南无烟煤，为保证满足本项目锅炉不投油最低稳燃负荷不大于40%RO（设计煤种）的要求，在炉内拱部区域敷设有924m2卫燃带，大面积的卫燃带会造成机组启动过程中锅炉水冷壁吸热量相对较少，炉膛出口温度高，机组启动过程中出现屏式过热器、高温过热器、高温再热器壁温超限。本文主要结合锅炉运行特性通过加强锅炉燃烧和增加给水蒸发量等方法解决了壁温超限这一问题。