超临界对冲燃烧锅炉屏过汽温偏差原因分析及对策.doc

超临界对冲燃烧锅炉屏过汽温偏差原因分析及对策摘要：介绍了某超临界对冲燃烧锅炉屏式过热器两侧汽温偏差的特征，对影响汽温偏差的原因进行分析和查找，指出汽水系统异常是造成两侧汽温偏差的主要原因，并提出解决对策，使汽温偏差得到了明显改善，大大提高了锅炉运行的安全性和经济性。 关键词：超临界锅炉；汽温偏差；对冲燃烧；超温 中图分类号：TK16文献标识码：BCauses Analysis and Countermeasure on Steam Temperature Deviation of Superheater for Supercritical Opposed Firing Boiler CHEN Rui-long Abstract：The characteristics on steam temperature deviation of superheater for supercritical opposed firing boiler are described, the causes and presents countermeasures are analyzed, by which steam temperature deviation have markedly improve, and the boiler sets operation safety and economy have thereby been noticeably raised. Key words: supercritical boiler; steam temperature deviation; opposed firing; overheating高约 50100），严重影响屏式过热器及锅炉的安全运行。1设备简介某 600 MW超临界参数变压直流本生型锅炉，型号为DG1900/25.4-2，系一次中间再热、单炉膛、尾部双烟道 结构、采用烟气挡板调节再热汽温、平衡通风、露天布置、 固态排渣、全钢构架、全悬吊结构型锅炉，燃烧方式为前后墙对冲燃烧，燃烧器分 3层布置，共设有 36只，采用正 压直吹式制粉系统，配有 6套 HP1003型中速磨煤机；设计 煤种为神府东胜煤，校核煤种为晋北烟煤。屏式过热器（以下简称屏过）布置在炉膛上部区域，在 炉深方向布置 2排，两排屏（前后屏）之间紧挨着布置，每 排管屏沿炉宽方向布置 15片屏，共 30片。炉内受热面管子均采用 SA-213TP347H材料。每片屏由 22根管子绕成，管 屏入口段与出口段采用不同的管子壁厚，内外圈管采用不同 规格管子。管屏入口段管子规格分别为：最外圈管为50.8×8.4，其余为45×7.4，材料 SA-213T22和 SA-213T23； 管屏出口段管子规格为：最外圈管为50.8×12.3，其余为 45×10.8，材料 SA-213T91。屏式过热器的实际运行壁温监测点设置于出口段管壁上，其设计报警温度值为 550。图 1 前屏出口管壁温度分布图 2后屏出口管壁温度分布3汽温偏差的原因查找与分析3.1风烟侧(1)一次风粉同层燃烧器各一次风粉管的均匀性关系到燃烧的稳定 性和经济性1，燃烧器对冲布置时，对冲射流动量不相等时， 气流就可能偏向动量小的一侧，使炉内充满情况变差，而同 层燃烧器出口风粉不均，将影响相邻燃烧器对高温烟气的回 流卷吸、气流的混合以及气流（火焰）在炉内的运动，使炉内热负荷沿炉膛宽度和高度分布的均匀性较差，可能出现受 热面管屏间吸热不均匀，造成汽温偏差。 通过热态工况下对磨煤机出口粉管缩孔的调整，将各一次风管的动压值基本调平，风量偏差控制在±5%误差之内； 但是，从调整的效果看，一次风调平并不能改善两侧汽温偏 差，风粉不均不是产生偏差的主要原因。2问题描述一段时间以来，锅炉在变工况和稳定运行时，屏过屡次出现超温现象，对制粉系统和锅炉燃烧调整后仍然不能解决 问题，不同工况下前后屏壁温分布如图 1、2所示，屏过出口两侧汽温偏差较大，A侧温度高于 B侧，A侧管屏壁温超 温严重，最大汽温偏差曾达 7080左右，A/B侧出口汽温 分别为 586/505，出口管壁金属温度达 641，远高于壁温报警值（因管壁的温度测点布置在大罩壳内顶棚上部， 离烟道内的管道有一段距离，因此估计实际温度比测量温度(2)二次风及燃尽风二次风采用大风箱结构，由于 A/B侧二次风总量由各分 层风箱风量叠加，测量存在误差，无法准确判断两侧风量是否平衡一致。在汽温出现偏差时，通过尝试提高 A侧（或 B 侧）送风机的出力、调整两侧分风箱的二次风量及二次风配 风方式，均无法调平两侧汽温偏差。燃尽风是对冲燃烧锅炉调整炉内燃烧均匀性的有效手 段，正常运行时通过对前后墙左右两侧风量的控制，可以改收稿日期：2010-03-29 陈瑞龙(1965-)，男，高级工程师。广东惠来，51522326电站系统工程2010年第 26卷善炉内燃烧空气动力场。然而现场试验调整结果表明，本锅 炉出现的汽温偏差无法利用该手段调节改善，可见二次风及 燃尽风并非汽温偏差产生的主要原因。温水流量趋于稳定时达到平衡，从喷口侧半个圆周的磨损痕 迹可验证。正常运行时喷口中心方向与蒸汽流向相同，喷管断裂 后，当减温水量变化时，平衡位置发生改变，使 A侧蒸汽 流动阻力增大，影响 A侧蒸汽流速和压力，导致 A侧屏过 受热面冷却能力降低，造成 A侧屏过管壁温度频繁超温，是屏过两侧汽温偏差的主要原因。(3)烟气 低温过热器布置于尾部烟道对流区，主要依靠烟气挡板 的开度调整改变烟气流通量来调节低过出口汽温，根据 DCS测点显示，多数工况下 A侧低过出口汽温略高于 B侧。因 此，对过热器两侧烟气挡板开度设置偏差，使烟气分流重新 分配，然而调整效果不明显，在停炉检修时对烟气挡板进行检查校正，也未发现异常，可见烟气分流影响并非汽温偏差 产生的主要原因。(3)阀门内漏锅炉 A侧螺旋水冷壁出口混合集箱排空手动门内漏较 大，蒸汽从 A侧排空门疏水母管喷出，内漏将减少 A侧管 屏蒸汽流量，影响屏过出口两侧汽温偏差，由于泄漏量与 A 侧总蒸汽流量相比并不大，是影响汽温偏差的因素之一，而非主要原因。3.2炉管侧锅炉燃用煤种的灰分较高且易于结焦，当受热面管屏结 渣结焦、管壁胀粗、吹损减薄将导致整个受热面吸热不均2， 造成局部超温：适当增加水冷壁和屏过区域的吹灰次数，以保证受热面的吸热效果；利用停炉检修的机会，对屏过 管壁厚度、胀粗进行测量，炉内受热面的结焦情况进行检查， 并未发现异常，可见炉管侧热阻因素并非引起偏差的原因。4汽温偏差的治理(1)对减温器喷管加焊圆弧板，减小喷管与护套的间隙，以提高喷管的刚度，防止产生振动；(2)对减温水调节阀解体检修，清除堵塞的阀笼孔，使 3.3汽水侧调节阀调节特性恢复正常。(1)减温水系统(3)更换 A侧螺旋水冷壁出口混合集箱排空手动门， 对屏过入口减温水系统检查发现，在 A/B侧减温水调节减少两侧主蒸汽的流量偏差。阀机械开度一致的情况下，A侧过热器减温水的减温效果明 显比 B侧差，且 A侧减温水调门经常处于全开状态，没有 调节裕量，造成该侧屏过出口管壁频繁超温。另外，两侧调节阀经常出现卡涩现象，调节过程不平缓，出现较大的阶跃 跳动。(4)降低燃烧火焰中心，由于中下层燃烧器对应的磨煤机已处于磨损后期，且叶轮风环的空气节流环布置不合理， 造成风环喷口流通面积较大，导致磨煤机入口一次风量增 加，使火焰中心偏上，通过减少叶轮风环的通流面积，以增加喷口处一次风速，减少一次风总量。 通过上述措施，有效地解决了屏过出口两侧汽温偏差的 问题，调整前后运行参数的比较如表所示。表调整前后各运行参数的对比 参数名称调整前 370 ACF 572 519 6.2 93 96 96 53调整后 371 ACF 511 513 4.2 100 98负荷/MW 制粉系统运行方式屏过出口汽温/氧量A侧 B侧图 3 减温器结构图 A侧 B侧 A侧 B侧燃尽风根据异常现象，停炉检修时对屏过入口两侧减温器进行 检查，发现：A侧减温器喷管已断裂，喷管中部有一道 11.5 mm深的磨痕，覆盖整个圆周长的一半，且减温器喷管 上未焊接圆弧板；两侧减温水调节阀存在阀笼小孔堵塞现 象，使调节阀的阻力特性和流量特性与被控对象特性不匹配，汽温无法及时减温，导致流量突增使调节阀出现较大的 调节串动。83 90减温水调节阀开度/%屏过出口管壁最高温度/6345575结束语造成锅炉屏过出口两侧汽温偏差的主因是 A侧屏过入口前减温器喷管断裂引起该侧蒸汽流动阻力增大，导致 A 侧屏过受热面冷却能力降低，单侧管屏温度频繁超温。通过 燃烧调整和汽水系统设备消缺，两侧汽温基本维持平衡，改 善了炉内燃烧工况，提高了锅炉运行安全性和经济性。原因分析：喷管设计为悬臂结构、单端固定，结构如图 3所示，由于未焊接圆弧板，喷管与混合管存在较大间隙， 造成喷管稳定性较差，蒸汽绕流喷管时产生强烈的激振力， 使喷管振动，加上减温水反复投停，减温器喷管受到交变热应力的作用而产生裂纹3，减温器在疲劳振动和温差应力作 用下断裂。以喷管和混合套管的接触点为支点，断裂喷管在 合力（减温水反作用力、主蒸汽作用力、喷管自身重力、混合套管对喷管的作用力）的作用下，喷管相对混合套管转动 磨损，喷口将在蒸汽的正、反流向 180°范围内转动，当减参考文献12高峰.锅炉热经济性燃烧调整分析J.锅炉技术, 2007, 38(4): 4346.王莹,吴少华,秦裕琨,等.大型电站锅炉过热器爆管原因综述及对策J.中国电力, 1998, 31(10): 2629.马东森.锅炉过热器二级减温器裂纹原因分析及对策 J.电力安全技术, 2003, 5(8): 3839.3