#6機(jī)組低負(fù)荷鍋爐壁溫超溫原因及處理方法研究

劉光雁

摘要：河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司三期2×600MW超臨界機(jī)組系北京巴布科克·威爾科克斯有限公司按美國B&W公司SWUP系列鍋爐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，#6爐低負(fù)荷（30～350MW負(fù)荷）運(yùn)行過程中后水冷壁引出管（壁溫5、6）、中間混合集箱靠右后位置處超溫，機(jī)組負(fù)荷升高則超溫現(xiàn)象消失。文章對#6機(jī)組低負(fù)荷鍋爐壁溫超溫原因及處理方法進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)組；低負(fù)荷鍋爐；燃燒調(diào)整；水冷壁；鍋爐超溫 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TK223 文章編號：1009-2374（2017）04-0068-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.035

鍋爐面臨的最大威脅是鍋爐受熱面爆管，機(jī)組正常運(yùn)行中，控制金屬管壁溫度，防止管壁超溫是減緩氧化皮生成、受熱面爆管的主要手段。#6機(jī)組特別在低負(fù)荷的時候，300～350MW負(fù)荷容易出現(xiàn)鍋爐壁溫超溫，下文對低負(fù)荷時的壁溫超溫進(jìn)行分析和探討。

1 造成鍋爐受熱面壁溫超溫的原因

機(jī)組低負(fù)荷時造成鍋爐受熱面壁溫超溫的原因有許多。從理論分析與實(shí)際現(xiàn)場總結(jié)來看，造成管壁溫度升高的原因主要有以下七種：（1）機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時，管壁內(nèi)工質(zhì)流量較?。唬?）煤粉細(xì)度的原因；（3）燃燒器缺陷、爐膛燃燒不好，著火點(diǎn)滯后；（4）制粉系統(tǒng)啟、停切換時，燃燒波動；（5）磨煤機(jī)出口溫度較低、一次風(fēng)速過高；（6）給水溫度較低；（7）燃燒器二次風(fēng)的配風(fēng)。

2 鍋爐受熱面壁溫超溫的原因分析及解決措施

2.1 機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時，管壁內(nèi)工質(zhì)流量較小

由于機(jī)組負(fù)荷較低，機(jī)組300MW時機(jī)組給水流量800t/h左右，因?yàn)樨?fù)荷較低鍋爐受熱面內(nèi)部流動的工質(zhì)流量減小，流動的工質(zhì)對鍋爐受熱面的冷卻效果降低，雖然受熱面外部絕對溫度降低了，但是受熱面內(nèi)部的冷卻效果減少的更多，所以此時更容易出現(xiàn)鍋爐壁溫超溫。

措施：針對此現(xiàn)象我們可以適度加大給水流量，在機(jī)組協(xié)調(diào)方式下，可以調(diào)節(jié)給水自動的溫差控制，降低機(jī)組過熱度，保持過熱度不低于10℃即可。

2.2 煤粉細(xì)度的原因

機(jī)組設(shè)計的磨煤機(jī)煤粉細(xì)度為R90=18.5%。由于低負(fù)荷爐膛燃燒原本就不是太充分，煤粉越細(xì)，煤粉相對表面積越大，越容易燃燒，著火越容易，反之，要是煤粉顆粒較大，燃燒會更加惡化，會進(jìn)一步推遲，容易引起壁溫超溫。

措施：負(fù)荷較低時候煤量較低，制粉系統(tǒng)的負(fù)荷余量也較大，調(diào)節(jié)分離器擋板開度，控制煤粉細(xì)度；如果是因?yàn)闄C(jī)組增容改造后要提高磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速，提高至35%～40%。

2.3 燃燒器缺陷、爐膛燃燒不好，著火點(diǎn)滯后

#6機(jī)組采用36只DRB-4Z超低NOx雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器及NOx（OFA）噴口，分級燃燒。自機(jī)組投運(yùn)以來，燃燒器不同程度地發(fā)生磨損、高溫變形，分級燃燒效果被破壞：因?yàn)闄C(jī)組負(fù)荷較低爐膛溫度會降低，爐膛燃燒不是很好，煤粉進(jìn)入爐膛后著火也會受到影響，因?yàn)闋t膛溫度的降低，著火推遲，火焰拉長，爐膛出口溫度溫度會升高，造成鍋爐受熱面壁溫超溫。

措施：在機(jī)組停運(yùn)檢修期間要及時對DRB-4Z超低NOx雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器應(yīng)進(jìn)行修復(fù)，阻隔環(huán)應(yīng)加裝加固裝置，同時還應(yīng)該在阻隔環(huán)上設(shè)置合適的縫隙，來吸收溫度的交變引起的交變應(yīng)力，避免以后再出現(xiàn)阻隔環(huán)脫落。

2.4 制粉系統(tǒng)啟、停切換時，燃燒波動

啟動制粉系統(tǒng)的時候，進(jìn)入爐膛的燃料會有一個突增，因?yàn)榻o煤機(jī)的最低煤量為16t/h，突然的爆燃勢必會造成溫度的一個突增。再停運(yùn)制粉系統(tǒng)的時候?qū)δッ簷C(jī)吹空也會造成燃燒的波動，容易造成鍋爐壁溫超溫。

措施：在啟動制粉系統(tǒng)的時候，應(yīng)該考慮到煤輛陡增的影響，及時地相應(yīng)減少其他制粉系統(tǒng)的出力，保證爐膛的總?cè)剂狭糠€(wěn)定。再停運(yùn)制粉系統(tǒng)對磨煤機(jī)吹空的時候，要減小磨煤機(jī)通風(fēng)量，減小對爐膛燃燒的影響，避免大的波動影響爐膛燃燒。

2.5 磨煤機(jī)出口溫度較低、一次風(fēng)速過高

負(fù)荷較低時候熱一次風(fēng)溫度也會降低，如果不及時調(diào)整，磨煤機(jī)出口溫度會降低，降低后同樣會造成燃燒推遲，會引起壁溫超溫，一次風(fēng)速設(shè)計值為23～25m/s，如果一次風(fēng)速過高火焰會拉長，同樣的原因會引起壁溫超溫。

措施：在保證制粉系統(tǒng)安全前提下，可適當(dāng)提高磨煤機(jī)出口溫度，磨煤機(jī)出口溫度維持在75℃～80℃。一次風(fēng)速不要太高，調(diào)整一次風(fēng)壓在9.5kPa左右。

2.6 燃燒器二次風(fēng)的配風(fēng)

DRB-4Z超低NOx雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器及NOx（OFA）噴口旋流式燃燒器，分級燃燒來自鼓風(fēng)機(jī)的二次風(fēng)被分配到位于前后墻的大風(fēng)箱內(nèi)，分別向燃燒器和NOx噴口供風(fēng)，二次風(fēng)和一次風(fēng)均可自動調(diào)節(jié)，以滿足不同工況下煤粉燃燒時對理論空氣量及過量空氣的需求。不管鍋爐負(fù)荷如何，鍋爐的總通風(fēng)量應(yīng)≥25%額定工況時的通風(fēng)量，以確保對鍋爐的連續(xù)吹掃。

大部分二次風(fēng)通過DRB-4ZTM燃燒器進(jìn)入爐膛，并通過位于燃燒器入口處的滑動調(diào)風(fēng)盤分別進(jìn)入燃燒器的內(nèi)、外二次風(fēng)通道內(nèi)，每只燃燒器的滑動調(diào)風(fēng)盤可以獨(dú)立調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒器的風(fēng)量，滑動調(diào)風(fēng)盤的位置是通過燃燒管理系統(tǒng)由一個線性電動驅(qū)動裝置自動調(diào)節(jié)。一小部分二次風(fēng)進(jìn)入與燃燒器噴口相鄰的環(huán)形過渡區(qū)，在過渡區(qū)套筒上裝有一個手動調(diào)風(fēng)環(huán)用于調(diào)節(jié)過渡區(qū)的二次風(fēng)量。還有一部分二次風(fēng)通過分隔風(fēng)箱進(jìn)入燃燒器上方的NOx噴口。如果配風(fēng)不合理，外二次風(fēng)開度過大，因?yàn)樨?fù)荷較低，一次風(fēng)量也較低，會破壞高溫?zé)煔饣亓鲄^(qū)的穩(wěn)定，直接影響燃燒，造成燃燒不好、推遲，爐膛出口溫度升高，容易出現(xiàn)管壁超溫。

措施：機(jī)組負(fù)荷較低時，應(yīng)適當(dāng)減小燃燒器外二次風(fēng)門開度，維持在50%～70%比較合適，有利于煤粉的分級及充分燃燒。

2.7 給水溫低較低

#6機(jī)組額定工況時設(shè)計值省煤器入口給水溫度為283℃，機(jī)組負(fù)荷在300～350MW時，給水溫度一般在239℃左右，由于給水溫度比較低，要維持一定的負(fù)荷和蒸汽溫度，只有加大總?cè)剂狭浚剂狭康脑黾幼詈髸疱仩t受熱面的管壁超溫。給水溫度升高以后，給水流量、機(jī)組負(fù)荷、燃燒負(fù)荷等不變的情況下，工質(zhì)在受熱面里的產(chǎn)汽量增加，對受熱面的冷卻作用增強(qiáng)，可以有效地避免受熱面超溫。

措施：適當(dāng)提高給水溫度，保證高溫加熱器的正常投入，工作正常；提高除氧器的給水溫度，機(jī)組四抽壓力溫度較低的情況下，可以開啟輔汽聯(lián)箱至除氧器加熱門，并適當(dāng)調(diào)高輔汽聯(lián)箱的參數(shù)，提高給水溫度。

3 檢修季鍋爐超溫情況排查

（1）按計劃確定頂棚毗屋內(nèi)測點(diǎn)位置，在相應(yīng)位置割管采樣（與裂紋割管檢查同一管段），后墻螺旋水冷壁測點(diǎn)確認(rèn)后割管檢查2根。經(jīng)金相檢查，金相組織未發(fā)生變化；（2）割開水冷壁超溫位置對應(yīng)的下聯(lián)箱手工堵（爐前靠右側(cè)手工堵），利用內(nèi)窺鏡查看聯(lián)箱內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)異常；（3）割開螺旋水冷壁后墻中間混合集箱進(jìn)汽管和引出管各一根（進(jìn)氣管為聯(lián)箱中間一層，從右往左數(shù)第52根，引出管為聯(lián)箱最外一層從右往左數(shù)第53根），利用內(nèi)窺鏡查看聯(lián)箱內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)異常；（4）爐后螺旋水冷壁從右往左數(shù)第59、62、65根超溫管子檢查未發(fā)現(xiàn)脹粗；（5）檢查爐膛水冷壁，發(fā)現(xiàn)管壁結(jié)焦輕微；（6）冷灰斗檢查，有兩根管子磨損減薄（后墻右邊向左數(shù)第十幾根），一根加護(hù)板，一根補(bǔ)焊，水冷壁管子未發(fā)現(xiàn)脹粗現(xiàn)象；（7）爐后8層（二次風(fēng)箱內(nèi)）上次爆管處水冷壁管未發(fā)現(xiàn)脹粗現(xiàn)象；（8）原停吹的長桿及半長桿吹灰器所對應(yīng)的受熱面有護(hù)板，可以恢復(fù)吹掃。

結(jié)論：#6爐低負(fù)荷后水冷壁引出管處超溫現(xiàn)象的原因：設(shè)備本身造成的可能性較低，更多的原因應(yīng)當(dāng)是運(yùn)行期間燃燒方式的改變、工質(zhì)流量較小、給水溫度較低、煤質(zhì)變化（結(jié)焦嚴(yán)重）。

4 運(yùn)行燃燒方式調(diào)整

（1）380MW負(fù)荷以下，暫停水冷壁吹灰，其他部位吹灰不變，但連續(xù)停吹時間不應(yīng)超過三天，否則第四天白班匯報發(fā)電部鍋爐專業(yè)協(xié)調(diào)；（2）負(fù)荷380MW以下，過熱度高時，調(diào)整焓值控制站偏置（采用修改焓值控制站SP實(shí)現(xiàn)），增加給水流量，保證分離器出口過熱度不超20℃。但一般情況下，不宜降到10℃以下；（3）正常運(yùn)行時，保持寶塔形燃燒，無特殊情況避免開上層磨停運(yùn)中排磨的運(yùn)行方式，保持對沖側(cè)煤量、風(fēng)量相當(dāng)。380MW以下負(fù)荷時，若需倒磨（停一臺啟另一臺或啟一臺停一臺）需在負(fù)荷穩(wěn)定20min以上進(jìn)行，倒磨時加強(qiáng)對壁溫變化趨勢的監(jiān)視；（4）制粉系統(tǒng)啟停應(yīng)平緩，減少對燃燒的影響，停磨時抽凈，啟動時開啟給煤機(jī)16t/h維持1min后方可加煤投自動。升降負(fù)荷期間禁止倒磨；（5）正常運(yùn)行期間，摻燒煤少時優(yōu)先保證C磨上摻燒煤，煤量多時，應(yīng)上兩臺磨，建議為（C&A）或（A&E）。在啟停磨煤機(jī)時，力爭使火焰中心不過分發(fā)生偏斜，投運(yùn)不同的磨煤機(jī)，盡可能做到向爐前偏斜使超溫區(qū)域的溫度降低；（6）發(fā)現(xiàn)受熱面超溫，檢查受熱面結(jié)焦情況，發(fā)現(xiàn)結(jié)焦，及時匯報。聯(lián)系爐檢協(xié)助查找原因。通過及時調(diào)煤來控制來煤質(zhì)量，減少結(jié)焦。

5 結(jié)語

本文對#6機(jī)組低負(fù)荷鍋爐壁溫超溫的原因進(jìn)行了分析，找到了引起超溫的原因，并提出了切實(shí)可行的措施和方案，通過針對性的實(shí)施，使得#6低負(fù)荷鍋爐壁溫超溫現(xiàn)象很少發(fā)生，收到了預(yù)期效果，保證了機(jī)組的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司運(yùn)行規(guī)程（三單元）[S].

[2] 河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司600MW亞臨界機(jī)組鍋爐檢修工藝規(guī)程[S].

[3] 河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司鍋爐運(yùn)行說明書[S].

[4] 劉玉銘.鍋爐技術(shù)問答[M].北京：中國電力出版社，1994.

（責(zé)任編輯：蔣建華）