電廠鍋爐運行中的問題及改進調整策略

蔣勇

摘 要：分析了電廠鍋爐運行中的主要問題，以及電廠鍋爐水冷壁異常變形及爆管原因，提出了電廠鍋爐運行中的設備改進和燃燒運行調整的策略。

關鍵詞：電廠；W型火焰鍋爐；問題改進

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.173

近年來，隨著大容量火電機組的大量投產，由于超臨界鍋爐設計制造、生產運行管理的水平不夠，超臨界鍋爐在實際生產運行中出現了各種各樣的問題，其中超臨界鍋爐水冷壁的異常變形、撕裂爆管更是常有發生，對超臨界鍋爐的安全運行帶來了巨大影響，因此，探討電廠鍋爐運行中的問題及改進調整策略意義重大。

1 電廠鍋爐運行中的主要問題

首先，因鍋爐拱肩部位以上的垂直爐膛高度不夠以及鍋爐下爐膛水冷壁輔設大量衛燃帶，使鍋爐在運行中水冷壁的吸熱不足，鍋爐工質的壓力調整速度較慢，導致過熱汽溫波動大，甚至于使鍋爐屏式過熱器出現超溫變形；

其次，鍋爐運行時燃用的煤種變化與鍋爐制粉系統運行工況等因素的輕微變動容易導致鍋爐燃燒不穩、燃燒效率下降問題；

再次，由于W型火焰鍋爐燃燒器的獨特布置方式，容易使鍋爐在低負荷運行時出現火焰短路，進而導致火焰的燃燒中心位置發生偏移；在鍋爐變負荷運行時，部分燃燒器的停用會原本對稱的W型火焰形狀發生變化，從而導致火焰偏置，導致鍋爐水冷壁的熱流密度發生變化，使爐內溫度場分布不均勻。

2 電廠鍋爐水冷壁異常變形及爆管原因

首先，燃燒調整不當，爐內熱負荷分布不均。鍋爐實際運行煤質變化，燃燒調整不當，使爐內熱負荷分布不均勻，使鍋爐水冷壁管內工質流動特性異常。另外，鍋爐負荷變動時，前后墻上燃燒器的停投匹配不對稱，在某些負荷工況下難以形對稱的W型火焰，使鍋爐前后墻水冷壁管內工質的流動不一致。

其次，水冷壁熱偏差大，水冷壁管變形不一。在實際運行過程中，水冷壁受熱不均勻，存在溫度偏差，使鍋爐前后墻及側墻水冷壁管內工質的流動特性相差較大，對鍋爐水冷壁管的冷卻程度不同，使水冷壁管壁溫相差較大，導致水冷壁管變形。

再次，施工安裝過程中的疏忽。在鍋爐安裝過程中沒有充分考慮水冷壁管的熱膨脹裕量，使水冷壁管屏被上下進出口聯箱卡死，水冷壁在被固定的情況下受熱膨脹嚴重受限，導致水冷壁在受熱時所受應力大幅上升，加上水冷壁管的嚴重變形和爐內熱負荷分布不均勻，使鍋爐水冷壁在受熱時其所受應力超過其材料所允許的應力90.3MPa從而造成水冷壁管撕裂。

3 電廠鍋爐運行中的改進調整策略

3.1 設備改進

在鍋爐設計安裝過程中，沒有充分考慮水冷壁管的熱膨脹裕量，使水冷壁管屏在受熱膨脹時被上下進出口聯箱卡死，水冷壁在被固定卡死的情況下受熱膨脹嚴重受限，致使水冷壁在受熱時所受應力大幅上升，所以要對鍋爐水冷壁下集箱等限制受熱面膨脹的部位進行改進，使鍋爐水冷壁在運行過程中能夠自由地膨脹收縮，減緩水冷壁因受熱不均勻而引起的熱應力。

對拉裂爆管部位，如：爐頂大包頂棚出口集箱保溫外護拆除、爐底大包水冷壁前（后）下集箱保溫拆除；爐底大包水冷壁前（后）下集箱密封改進；爐頂大包頂棚出口集箱保溫及后包墻管密封；爐膛及豎井煙道剛性梁插銷、錨點及止晃裝置檢查，消除膨脹受阻隱患等進行技術改進。

（1）爐底大包水冷壁前（后）下集箱密封改進。下集箱水冷壁密封板改為搭接式，與水冷壁點焊牢固，并將大包內前后集箱連接板處加焊保溫密封盒。相鄰集箱間連接環打斷，采用單邊抱箍形式進行定位。水冷壁下聯箱在大包內進行整體保溫。

（2）爐頂大包頂棚出口集箱保溫及后包墻管密封改進。將頂棚出口集箱左右兩側各5根、頂棚中間集箱連接處左右各2根后包墻管鰭片從集箱底部割開。原頂棚出口集箱與左、右包墻拉裂的鰭片密封焊縫維持原樣，暫不處理。頂棚出口各相鄰分集箱間連接環打斷后采用單邊抱箍。割開的鰭片及頂棚兩端部采用密封盒填保溫密封的方式，防止鍋爐漏灰。并將爐內頂棚出口集箱進行全部耐火澆注保溫。同時將后包墻及兩側包墻的大包支撐板每隔2米打斷，開U形預留膨脹縫，并抽查50米區域：前/后包墻剛性梁拆除保溫、外護進行全面檢查，發現異常擴大處理。檢查爐底大包剛性梁插銷、錨點，發現缺失及脫焊的部位按要求進行補全或加固。

3.2 燃燒運行調整

實際運行中，在負荷、煤質變化時爐內空氣動力場、溫度場也會隨之改變，可能會使爐內速度場不均勻，甚至出現發生直接沖刷爐墻水冷壁的現象。因此，在運行中應采取以下措施，以保證爐內空氣動力場的均勻，從而保證爐內合理的溫度場：

（1）當鍋爐實際運行煤質變化時，針對煤種煤質燃燒特性對鍋爐燃燒運行進行優化調整，保持爐內合理的溫度場，使爐內熱負荷分布均勻。對于低位發熱量高，灰分含量低的煤，其燃燒時火焰中心高，可能會使爐內的高溫區域上移甚至進入爐膛上部，要調節一次風控制其燃燒時的火焰中心下移，使爐內的高溫區域保持在下爐膛，避免造成上爐膛溫度過高而使水冷壁結渣、異常變形爆管等。

（2）在鍋爐變壓運行時，合理控制燃燒器與磨煤機的匹配關系，使前后拱上投運的燃燒器對稱，在鍋爐下爐膛內形成對稱的W型火焰。在鍋爐75%負荷工況時，前拱上1/2爐膛有4臺燃燒器向爐內噴入煤粉，而后拱上有6臺燃燒器向爐內噴入煤粉，鍋爐爐內溫度場、速度場不均勻，要調整前后拱上燃燒器的投停，保持前后拱上投入使用的燃燒器數量相同，位置對稱，在爐內形成均勻的溫度場與空氣動力場，避免火焰沖刷而導致水冷壁結渣和異常變形。

此外，還要盡量控制鍋爐水冷壁管內工質的流量補償特性向正流量補償特性靠攏。當鍋爐在超臨界壓力工況下運行時，鍋爐水冷壁管內工質的流動特性對水冷壁入口工質欠燴非常敏感，此時要控制入口工質欠燴不發生劇烈的波動，否則將會使鍋爐水冷壁管內工質的流動特性發生劇變，從而引起水冷壁管冷卻異常，造成疲勞損傷而產生異常變形甚至爆管。

參考文獻：

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