660MW超超临界锅炉水冷壁超温原因分析及对策

660MW超超临界锅炉水冷壁超温原因分析及对策

吴发昌 

广东粤电大埔发电有限公司

摘要：超超临界直流锅炉容量大，热蒸发面面积大，布置复杂，管段多且长，供热负荷高，容易出现热负荷不均匀导致管壁过热。通过优化煤种搭配、吹灰方式和制粉系统运行方式等措施，达到控制壁温的目的。

关键词：660MW超超临界锅炉水冷壁；超温原因；对策

引言

超超临界直流锅炉容量大，热蒸发面面积大，布置复杂，管段多且长，供热负荷高，容易出现热负荷不均匀导致管壁过热。为了保证一定的质量循环速度，冷却水壁的内径必须小，因此垂直管道的水冷壁容易超温。影响垂直管道水冷壁温度的因素有很多，所以对水冷壁温度过高的原因及对策进行研究对同类机组运行具有较高的参考价值。

1设备与背景

某厂锅炉采用上海锅炉厂超超临界π型锅炉，制粉系统是正压直吹式结构，在炉膛的四角分6层布置了24只直流式煤粉燃烧器，水冷壁下部是在炉膛四周采用螺旋管圈布置，上部布置的是垂直管圈。

2水冷壁超温原因分析

某厂2020年烧高热值煤时，在各个负荷段区间内升降负荷过程中都会导致中间点过热度的不同程度的幅度波动，特别是当2号炉大幅度减负荷至300~400MW时中间点过热度最高可达60℃以上，导致水冷壁出现较为严重的区域性超温，全年水冷壁温度超高二值达109次，其中特别是后墙水冷壁垂帘管及后墙水冷壁悬吊管超温想象更为频发和严重，其中后墙悬吊管出口自左第50排自前第6号管、后墙垂帘管自左第50排自前第1号管超温情况最为严重。锅炉水冷壁长期处于超温情况下运行容易导致爆管，直接影响锅炉的安全运行及其使用寿命。为解决水冷壁超温影响机组的安全经济运行，生产各部门通过大量数据分析、调研和摸索总结，多次组织专业会分析后得出超温的原因主要有：①锅炉偏烧；②煤种变化；③受热面结焦。首先2号炉的水冷壁呈现区域性超温，则意味着区域性单位吸热量过多，传热恶化，这就是由于燃烧火焰产生偏斜而不对称所导致的。由于2020年整年煤种热值较高，在升降负荷过程中更容易加剧火焰偏斜造成区域性超温的程度。锅炉专业讨论后形成了如下系列的防范措施。

3控制措施

3.1调整煤种搭配

锅炉水冷壁的超温现象，与煤种的特性以及掺烧搭配有很直接的关系。相比2020年，2021年多采用燃烧低位发热量较低的煤种，提高同等负荷下的总煤量，总体风量也跟随煤量增加而增加，降低炉内温度从而使水冷壁温度下降。同时对高热值煤提出了相关燃烧调整要求如下：①掺烧印尼煤磨煤机出口混温设定不得高于70℃。②水冷壁每班吹灰两组：日班2、3组，中班1、3组。尾部烟道日班吹一组。吹灰时注意观察冷灰斗掉焦及钢带机温升情况。如钢带机温升较快，应暂缓吹灰，开启冷却风门。③周界风控制25%开度以上。控制脱硝进口NOX不超300mg/m3前提下，尽量开大主燃烧区域小风门，降低还原性气氛。④控制氧量不低于2%运行。⑤响应机组负荷变化时，优先启停A磨。F磨煤机仅在执行定期降煤位工作时启动。⑥F制粉系统运行时，火下风FF原则上保持开度不小于70%，F磨煤机正偏置3t/h风量。F制粉系统停运时，应将EF二次风当作火下风运行，FI、F二次风关至15%开度。

3.2加强监视和控制中间点过热度

锅炉在低负荷段特别是300~400MW运行时，较容易出现超温现象。正常运行时适当降低中间点过热度设定值，相对增加给水流量，蒸发段后移，降低水冷壁区的热负荷。特别是当变负荷过程中壁温上升趋势较猛时，控制过热度不超过30℃并根据实际情况调低负荷速率和退出协调外挂运行。

3.3提高总风量及氧量

由于锅炉的总风量及含氧量偏低，炉膛火焰的充满度不佳，导致炉膛部分区域缺氧燃烧，炉内辐射传热量增大，从而使水冷壁的温度上升。鉴于这种情况，2号炉的总风量偏置和氧量偏置都比1号炉高，提高了炉膛的整体风量和氧量水平，从而减小了炉膛的辐射传热量，使水冷壁管壁温度相应下降。通过提高氧量后，2号炉后墙水冷壁的管壁温度情况如下表所示：

经上表可得出，提高氧量至2%以上，对后墙水冷壁有明显的降温作用。

3.4根据煤种特性制定合理的炉膛吹灰规定

由于印尼煤煤种灰熔点低，普遍只有1100~1200℃，大大增加了锅炉水冷壁结渣的可能性。水冷壁的结渣将对水冷壁的传热产生不利影响，降低了锅炉的效率，因此根据负荷情况对炉膛吹灰制定了相关规定：运行日班对第1、3组进行吹灰一次，中班对第2、3组进行吹灰一次，夜班对第1、2组进行吹灰一次，而且尽量选择高负荷（＞400MW）时吹灰。吹灰后随着水冷壁管壁上焦的掉落，管壁传热效果增强，壁温也会随之上升，对于易超温区域的壁温上升趋势更为厉害，因此在执行吹灰时，可采取单只吹灰器吹、分墙面吹、间隔时间吹等方式，同时也可以提前降低中间点过热度，与吹灰时壁温的上涨趋势形成对冲。同时加强了对吹灰器设备缺陷的管理，生产人员积极发现吹灰器的缺陷，检修人员配合及时消缺，避免因为某台吹灰器故障而导致对应区域管壁长时间不被吹灰而积灰、结焦严重，在长时间未吹灰后突然吹灰使得局部吸热较强，引起壁温上升较多。

3.5优化制粉系统的运行方式

调整煤粉细度。煤粉细度R90在20%左右，通过对各台磨的煤粉细度进行化验，对比发现各台磨煤机煤粉太细，煤粉的着火点提前，切圆直径增大，提高了水冷壁附近的辐射传热。因此对2号炉的各台磨煤机的分离器频率进行调整，正常调整为19HZ左右，对于配烧高热值煤如印尼煤的磨煤机则调整为17~18HZ。在掺烧高热值煤种如印尼煤时，将高热值煤种上至中间煤层，在B、C、D、E层燃烧，将低热值安排在上、下两层燃烧。并且，制定相关规定，在配烧印尼煤时严格控制磨煤机的出口风粉混合物的温度不得高于70℃，推迟着火点，避免煤粉提前燃烧，导致炉膛火焰贴墙燃烧。调整磨组搭配，除了每周六的定期降煤位试验启动F制粉系统外，正常情况加负荷都采用启动A制粉系统运行，避免下层磨运行，间接提高了炉膛火焰中心的高度。通过对不同煤种的合理掺烧以及优化磨煤机的组合，锅炉水冷壁的超温现象得到缓解。

3.6锅炉SOFA水平摆动机构优化改进

在机组C修中，对锅炉SOFA水平摆动机构优化改进。因为锅炉运行中存在A、B侧烟温偏差，且容易出现壁温超温，增大消旋风摆角角度上限，以增强消旋作用。锅炉SOFA水平摆动机构优化改进内容：锅炉SOFA水平摆动机构1至4号角共24个，原设计摆角度数为-15°至+15°,根据方案，改进为摆角度数-25°至+25°。更换烟道内部的摆机构的连接拐臂及炉外侧的刻度板各24个。经过异动，炉膛两侧烟温偏差减小，在降低单边水冷壁温度的同时，也减小了主、再汽温的两侧偏差。

结束语

采取上述建立锅炉受热面超温管理制度以及通过对制粉系统、炉膛配风方式、中间点过热度、吹灰等进行调整优化后，对治理锅炉水冷壁超温现象取得了较好的效果，水冷壁超高二值的次数由109次/年减少为66次/年，超高三值（考核值）的次数由21次/年减少为6次/年，有效控制了水冷壁温度，保证了机组安全运行和提高锅炉寿命。

参考文献

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