锅炉管壁超温的分析

锅炉管壁超温的分析
摘要：通过对我厂200MW机组四角切圆燃烧锅炉的燃烧调整，分析了磨煤机组合燃烧方式、炉膛出口氧量、炉膛蒸汽吹灰、二次风配风方式和减温水等因素对末级过热器、再热器管壁温度的影响，找出切合实际的方法帮助解决发电厂管壁超温的现象。

关键词：四角切圆燃烧管壁温度蒸汽吹灰超温
我厂#1、#2锅炉为武汉锅炉厂制造的WGZ 670/13.7-10型超高压锅炉，直流燃烧器四角切圆燃烧，假想切圆直径为Φ828mm，炉膛深度、宽度分别为11920mm，由于四角切圆燃烧方式有以下的优点：炉内混合良好，燃烧稳定，四周水冷壁的吸热量和热负荷分布均匀，特别是气流在炉膛内形成了一个较强的旋转燃烧火焰，对强化后期燃烧十分有效。

使得四角切圆燃烧锅炉在一段时期内在各电厂得到大量的应用，但由于四角切圆燃烧锅炉在炉膛内为旋转上升气流，从炉膛出口到水平烟道以后，仍存在较强的残余旋转，导致水平烟道两侧烟速和烟温的偏差，从而导致再热器和过热器的壁温偏差，甚至会造成尾部受热面的爆管。

下面对我厂200 MW机组四角切圆燃烧锅炉为例，分析燃烧调整对锅炉过热器、再热器壁温的影响。

1设备概况及存在问题
我厂锅炉的基本型式为：自然循环、一次中间再热、倒U型布置、中速磨正压直吹式制粉系统、直流燃烧器四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、全钢构架、紧身封闭。

每台锅炉配四台ZGM-95型中速正压直吹式磨煤机，每台磨煤机带6只喷燃器采用一层半布置。

制粉系统正常运行时#2、#3、#4磨煤机运行，#1磨煤机备用。

为了改善煤粉着火性能和在低负荷运行时维持火焰稳定性，每只煤粉燃烧器均采用了宽调节比喷嘴。

煤粉喷嘴的煤粉气流相对于二次风气流以反向切圆的方式进行同心反切燃烧，这可使煤粉和空气之间产生强烈的混合，增加煤粉的完全燃烧，减少煤粉对水冷壁的冲刷，以减轻炉膛结焦。

我厂锅炉尾部烟道还是存在左右侧温度偏差的问题，特别是过热器（再热器）左右侧管壁温度的偏差还是很大，高过、高再管壁温度经常超温达到565℃以上，甚至可以达到571℃。

因此，进行了燃烧调整以摸索有关运行参数对过热器（再热器）左右侧管壁温度偏差的影响。

2管壁超温的分析
通过对四角切园燃烧锅炉的燃烧调整，分别从磨煤机的组合运行方式，甲乙侧低再出口烟温，炉膛出口的含氧量，减温水量等方面对我厂过、再热器管壁超温分析如下。

2.1磨煤机组合运行方式对过热器/再热器壁温的影响
采用投运#2、#3磨和#3、#4磨进行分析，由于#3、#4磨投运方式使得锅炉火焰中心提高，炉膛出口温度升高，从而导致过热器/再热器的壁温比#2、#3磨运行的高。

因此投运#2、#3磨对降低高过管壁超温有好处。

而投运#1、#2磨使主、再热汽温偏低，达不到设计值，当大负荷时投运#1、#2、#3磨也经常使主汽温达不到设计值，整个机组的经济性就受到影响。

当负荷超过150MW，或主蒸汽流量超过480t/h时，#2、#3、#4运行时，往往主、再热蒸汽管壁温度容易超温，经常可以通过全开消旋二次风FF1、FF2的开度来适当降低火焰中心的高度，进而来控制管壁超温的现象。

2.2二次风配方式对过热器/再热器管壁温度的影响
我厂#1、#2炉有九层二次风，其中最上层的FF1、FF2为消旋二次风。

二次风的配风方式对尾部烟道的烟速分布和烟温分布有较大的影响，因为在本炉二次风中除了最上层的FF1、FF2为逆时针消旋外，其它都为顺时针方向旋转。

故FF1、FF2的风门开度大小对消旋作用很大，FF1、FF2风门开得越大，消旋作用越强；另外，根据本炉的再热汽温相对较低的实际情况，可适当减少上几层二次风小风门的开度，使炉膛火焰中心适当上提，以提高再热汽温。

在日常运行中，经常随着磨的运行方式，来调整各层二次风门的开度，来改善炉膛内的风、煤配比，以提高锅炉的经济性。

同时对于改善管壁超温的现象也有帮助。

2.3炉膛出口氧量对过热器/再热器管壁温度的影响
在实际运行中，发现当送入炉膛的二次风量发生变化时，也就是炉膛出口含氧量发生变化时，可以发现，当炉膛出口氧量越大，过热器/再热器的壁温越高，这是由于氧量增大后，尾部受热面得到对流换热增加，使得末过/末再壁温也相应增大。

另外，一方面氧量减小可能造成燃烧空气供给不足，使飞灰含碳量增高，从而增加机械不完全燃烧损失，另一方面氧量的减小又使排烟体积减小，减小排烟热损失，并且降低引风机电耗，增加锅炉整体的经济性，最佳的过量空气系数值，使（q2+q3+q4）之和为最小值，这个要通过试验来得到。

我厂锅炉设计的出口过量空气系数为1.2，也就是3.5%左右，当然随着负荷的降低，可以适当地增加含氧量，因为低负荷时，由于炉膛温较低，管壁超温的可能性较小，而且也好控制。

2.4通过炉膛蒸汽吹灰来降低过热器/再热器管壁温度的影响我厂#1、#2锅炉本体及尾部烟道布置了蒸汽吹灰器，在烟气挡板及水平烟道去一次风空预器处布置了压缩空气吹灰器。

蒸汽吹灰器汽源从厂用二母蒸汽引用，蒸汽吹灰器有短吹灰器和长吹灰器分别布置在炉膛和水平烟道、尾部烟道。

短吹灰器主要作用是除去炉膛水冷壁上焦，长吹灰器主要是吹走积到锅炉水平烟道的焦和积灰。

2.5通过减温水量来控制过、再热器的温度
我厂过热蒸汽减温水分为备用、一级、二级减温水，分别用来控制前屏、后
屏、高过的入口温度，再热蒸汽减温水分为事故、备用减温水，分别用来控制低再、高再的入口汽温，通过减温水量可以适当降低受热面内的蒸汽温度，进而减轻管壁与烟温换热侧的管壁超温的压力。

此外再热汽温还可以通过烟气主、旁烟气挡板的开度来进行调整。

3 结论与建议
从以上的分析看，调整过、再热器管壁超温，从结合现场实际来看，可以从调整二次风配比，磨组合燃烧方式，减温水量和炉膛含氧量来控制过、再热器管壁温度，但从中可以得出低氧量、均匀二次风配风以及全开风门对降低管壁温度有好处。

至于具体能取得的效果，需要进行进一步的试验来确定，并根据锅炉的实际运行情况来制定出调整的合理方法，进而解决降低四管爆破的可能性。

参考文献：
[1]《电站锅炉原理》浙江大学
[2]《电站锅炉四管泄漏分析与治理》中国水利水电出版社
[3]《红二电锅炉运行规程》红二电编。