四角切圆锅炉水冷壁局部超温与汽温偏差调节

引言

根据四角切圆超临界直流锅炉特点，由于一次风及二次 风气流在炉内逆时针旋转，与引风机吸力形成叠加，容易造 成炉膛出口及水平烟道中的烟气有残余旋转，在上炉膛及水平 烟道产生速度场、温度场、颗粒分布场偏差，在炉膛出口区 域普遍存在烟温和汽温分布不均的现象，表现在运行参数上 两侧氧量的偏差及汽温的偏差，特别是在机组升负荷到满负 荷过程中锅炉经常会出现过热器、再热器超温甚至爆管，严 重影响锅炉的经济和安全运行。针对汽温偏差现象，找出超 临界四角切圆燃烧锅炉烟气温度和蒸汽温度偏差的形成原因， 提出消除或减缓烟气偏差的措施，通过试验调整上下层磨煤 机出力分配、燃烧器器摆角、燃烬风水平开度、过热度等方法， 对提高超临界四角切圆燃烧方式锅炉机组运行的安全性和经 济性有十分重要的意义。

1系统简介

该热电联产工程2X350 MW超临界机组锅炉为超临界参 数变压运行、不带再循环泵的大气扩容式启动系统的直流锅 炉，超临界压力、螺旋管圈、低NOx直流煤粉燃烧器、单炉 膛、平衡通风、一次中间再热、尾部双烟道结构、紧身封闭、 固态排渣、全钢构架、全悬吊结构n型变压运行直流锅炉。

锅炉制粉系统配备6台冷一次风正压直吹式磨煤机，5 运1备。燃烧系统设计采用浓淡燃烧技术，可有效降低NOx 排放量和降低锅炉最低稳燃负荷。燃烧方式为墙式切圆燃 烧，主燃烧器采用固定式，共设6层水平浓淡煤粉一次风喷 口，四层分离型燃尽风室和八层辅助风室。其中分离燃尽风室(SOFA)采用水平摆动形式，可以调节燃烧火球在炉膛中的位 置以及炉膛出口处烟温偏差。AA喷口又可以做水平摆动，控 制炉内温度水平均匀，有效的抑制炉膛出口烟温偏差，此AA 燃尽风与OFA风一起构成低NOx燃烧系统。图1所示是该燃 烧器的布置示意图。

每台磨煤机对应一层煤粉燃烧器，在A、B、C层布置等 离子点火装置，将A、B、C层16台主燃烧器改造为兼有等离 子点火功能的燃烧器。设计煤粉细度35%。

锅炉的汽水流程以内置式汽水分离器为界设计成双流程， 从冷灰斗进口一直到中间混合集箱之间为螺旋管圈水冷壁，经 中间集箱过渡转换成垂直管圈的前墙、侧墙、后墙及后水吊 挂管。然后在水冷壁出口集箱经小连接管汇集到下降管入口， 经下降管进入到布置在水平烟道下面的汇集集箱，分成两路 经折焰角和水平烟道侧包墙和对流管束，从水平烟道侧包墙 和对流管束的出口集箱引入汽水分离器。从汽水分离器出来的 蒸汽经顶棚和包墙系统进入低温过热器，然后流经分隔屏过

热器和末级过热器。

2机组启动过程中的常见问题及处理方法

根据机组带负荷运行出现的问题，通过一系列试验分析 汽温调节中存在的主蒸汽温度、再热蒸汽温度偏差及水冷局 部超温的原因，提出了从运行方式和控制方式进行有针对性地 改进，并由此分析及总结出锅炉运行过程中需要注意的问题 及相应的处理办法。

2.1主汽温度和再热汽温偏差的原因及调整方法

机组在进入整套启动后主汽温度和再热蒸汽温度偏差现 象，过热器减温水调阀在启动过程均未开启时，出现右侧烟 气温度较左侧烟气温度高30 °C,主汽温度和再热蒸汽温度右 侧较左侧偏高20 C左右。根据此情况调试人员对锅炉燃烧进 行了如下调整：

首先采取改变各台磨煤机之间的出力分配问题，增加上 排磨煤机出力，通过这种调整使炉内火焰中心适当上移，同 时在保证水冷壁超温的前提下，提高水冷壁过热度，采取 以上方法后再热汽温和过热汽温有明显的改善。

其二是通过燃烧器摆角上摆来调整汽温，并针对汽 温偏低的情况，将燃烧器摆角从水平位置50%向上摆动至 10%~20%,将AA风摆角从水平位置50%上摆至85%位置 左右并适当关小AA风门的开度。通过此调整再热蒸汽温度 明显升高，再热器调温挡板从再热器侧全开逐渐关小，过热 器侧逐渐开大。过热汽温也得到相应的提高。

另外是考虑了燃烬风对烟温偏差的影响。在水平摆角未 调整前，由于炉膛出口残余旋转动量矩的存在，导致炉膛出口 烟温偏差超过40 C，造成右侧过热及再热减温量高于左侧, 同时右侧炉膛出口氧量较左侧大0.5%左右。通过对SOFA风 燃烧器水平摆角的调整，最终使炉膛出口两侧烟气温差控制在 10 C之内，但有时氧量波动大时烟气偏差偶尔也有达到30 C 的时候，波动趋于稳定后，烟气偏差又基本回归至10 C范围内。 SOFA风燃烧器水平摆角调整方向见图2所示。

对SOFA风燃烧器水平摆角的调整只能在就地进行操作, 其中SOFA风燃烧器水平摆角的指针往下移动，SOFA风燃烧 器喷口水平摆角按照图2所示实线箭头所指方向移动；SOFA 风燃烧器水平摆角的指针往上移动，SOFA风燃烧器喷口水平 摆角按照图2所示虚线箭头所指方向移动；将#1角SOFA风 燃烧器水平摆角往前墙方向调整至+6.0° #2角SOFA风燃 烧器水平摆角往后墙方向调整至-6.0。。

还有就是考虑了煤粉细度对汽温偏差的影响。通过对磨 煤机出口煤粉进行取样，从取样分析结果来看，煤粉细度较 设计值小，值为20%，对该磨煤机出口分离器挡板进行了调整, 通过调整最终将煤粉细度调整至35%左右，磨煤机出口分离 器挡板由50%调整至60%左右，通过调整分离器挡板调整, 使锅炉燃烧上移有利于汽温的提高。

经过对热工逻辑里关于过热度的曲线进行了检查和核对, 发现该机组提供的过热度计算中关于饱和温度的计算与同类 机组提供的过热度计算方法有误差（从逻辑对比中看出），造 成在进入临界点后汽水分离器出口温度偏低。从而影响过热器 出口温度。所以在机组负荷升至临界状态后，逐渐手动增加过 热度偏置，提升温度设定值，逐步维持汽水分离器出口温度与 设计值相接近。通过自动调节回路调整主蒸汽温度，从而使 过热汽温得到了显著的提高，满足机组的经济运行。

通过以上各方面的调整和工作，在机组升负荷至额定负 荷的过程中，通过调整，炉膛出口烟气侧热偏差基本控制在 10 C之内，蒸汽侧热偏差控制在5 C之内［气从而基本上解 决了汽温偏低的情况。

2.2水冷壁超温的原因及调整方法

该机组在整套启动带负荷试运过程中，当湿/干态转换 及满负荷试运过程中锅炉螺旋水冷壁No.49 （报警值415 C）、 垂直水冷壁No.77、No.78、No.79 （报警值450 C）均出现了 局部超温现象，根据锅炉设计壁温测点布置图，发现水冷壁 壁温超温点在M 1角左右。具体如图3和图4所示。

通过监视水冷壁金属温度的偏差来判断锅炉燃烧时火焰 是否发生偏离中心。例如垂直水冷壁壁温连续几个测点温度 达到报警值或接近报警值以上时，可判断锅炉燃烧时火焰发 生偏离中心。由于螺旋水冷壁No.49 （报警值415 C）、垂直水 冷壁No.77、No.78、No.79 （报警值450 C）均出现了局部超 温现象，可以判断锅炉燃烧时火焰发生偏离中心，并针对以 上现象，采取如下措施：

2.2.1燃烧器二次风及辅助风的调整对壁温的影响

根据锅炉设计壁温测点分布图，发现水冷壁超温点均在 No.1角附件部位，通过检查并调整#1、#2、#3、#4角二次风 及辅助风使其开度尽量保持一致。若#1、#2、#3、#4角二次风及辅助风开度一致时，哪一面局部墙金属温度超温，相应 的开大油枪辅助二次风挡板，降低局部超温现象。通过开大 No.1角部位辅助二次风挡板发现螺旋水冷壁No.49、垂直水 冷壁No.77、No.78、No.79,壁温降低2 °C左右。

2.2.2磨煤机的一次风调平对壁温的影响

当#1、#2、#3、#4角二次风及辅助风门开度一致的条件下, 为了更好的降低水冷壁超温现象，采取以下试验：

分别停、启各台磨煤机，观察锅炉水冷壁金属温度的偏 差来判断锅炉燃烧时火焰是否发生偏离中心。当启、停其中 一台磨煤机时，记录前、后、左、右墙锅炉水冷壁金属温度, 对比温度的偏差，查找出是否有哪台磨煤机影响了火焰中心发 生偏离，使一侧墙锅炉水冷壁金属温度局部超温。如果那台 磨煤机对水冷壁中间集箱入口管金属温度影响较大时，检查 该台磨煤机出口粉管是否调平，通过再次测量该磨煤机出口 粉管一次风速，调整粉管缩孔使该磨煤机#1、#2、#3、#4角 粉管风速调平。通过以上试验，发现该锅炉制粉系统C磨煤 机对壁温影响较大，通过检查该台磨煤机出口粉管缩孔发现 有人将缩孔开度改变。通过再次测量该磨煤机出口粉管一次风 速，调整粉管缩孔使其#1、#2、#3、#4角调平，改善锅炉燃 烧状况。水冷壁超温现象出现明显的改变，机组满负荷时螺 旋水冷壁No.49、垂直水冷壁No.77、No.78、No.79管壁温度 降至410 C左右，局部水冷壁超温现象得到明显的改善。

机组升、降负荷时，为了尽可能的减小对锅炉燃烧器燃 烧产生扰动，制粉系统在启、停时，磨煤机入口风量应压低 限控制，特别是中、下层给煤机启、停时，应减至最小给煤 量及最小风量运行，防止燃烧扰动对水冷壁产生较大波动。

2.2.3过热度对水冷壁超温的影响

当水冷壁金属温度局部超温时可通过应适度降低过热 度，尤其在锅炉湿/干态转换运过程中，当水冷壁局部金属 温度超温时应降低过热度，过热度宜控制在10〜15 C，转 入干态后再慢慢恢复过热度达到设计值。机组在升、降负荷 时应平稳，及时调整给水量，维持适宜的水煤比和过热度叫 当机组负荷在450 MW前，维持较低的过热度；当机组负荷 在450 MW〜600 MW时，根据过热汽温及水冷壁壁温情况， 可适当增加。

因此，在局部水冷壁超温时，首选检查#1、#2、#3、#4 角二次风及辅助风是否开度一致，若开度一致时，通过启、 停各台制粉系统查出对局部水冷壁超温影响最大的磨煤机， 通过再次测量该磨煤机出口粉管一次风速，调整粉管缩孔使 其#1、#2、#3、#4角调平，改善锅炉燃烧状况。机组在锅炉 湿/干态转换及升、降负荷时应平稳，维持较低的过热度运行。 通过以上方法调整该电厂水冷壁壁温无局部超温现象发生， 机组运行稳定，各项运行指标优良。

3结语

针对超临界火电机组在启动调试阶段出现的局部水冷壁 超温情况及汽温调节偏差大等现象，分析与总结出以下调整注 意事项，期望为同类型机组启动调试及机组的经济运行，提 供有益的帮助：

磨煤机粉管调平试验对燃烧是否偏移特别重要；

燃烧器二次风及辅助风位置指令及反馈尽量保持一 致；

为了达到设计煤粉细度，根据磨煤机运行及煤粉细 度化验情况尽量使磨煤机分离器转速在设计值且保证同台磨 煤机分离器转速一致；

AA风摆动执行机构的上扬(开度增加)可提高火焰 中心位置。AA风摆动执行机构的左右摆动，可改变火焰中心 位置的左右偏向位置，针对烟温偏差现象，调整燃烬风水平 开度，尽可能控制左右侧烟气热偏差在最低范围内；

各个负荷下严格控制水煤比和汽水分离器出口过热度，避免出现水煤比失调和过热度大幅波动。

通过以上方法调节后过热蒸汽和再热蒸汽温度汽温偏差 的情况得到明显的改善。水冷壁壁温无局部超温现象发生, 机组运行稳定，各项运行指标优良。

20211121_6199feabba44a__四角切圆锅炉水冷壁局部超温与汽温偏差调节