1000MW鍋爐添加爐膛貼壁風(fēng)系統(tǒng)后屏過(guò)超溫分析

蔡小敏

【摘 要】用于防止發(fā)電廠爐膛水冷壁發(fā)生高溫腐蝕而加裝爐膛貼壁風(fēng)系統(tǒng)，由于對(duì)二次風(fēng)造成分流作用，使得側(cè)墻氧量增加，大大破壞原先的內(nèi)部流場(chǎng)分布，在減少側(cè)墻水冷壁發(fā)生高溫腐蝕的同時(shí)，造成屏過(guò)、高過(guò)管壁溫度極易發(fā)生超溫狀況。由于爐膛貼壁風(fēng)的介入，同時(shí)針對(duì)各產(chǎn)地的差異煤種，鍋爐各配風(fēng)風(fēng)量，總煤粉量、總風(fēng)量等鍋爐參數(shù)必須做出相應(yīng)的改變調(diào)整才能保證燃煤的快速著火和燃盡。

【關(guān)鍵詞】貼壁風(fēng)；高溫腐蝕；超溫；控制措施

中圖分類號(hào)： TG142.71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）12-0033-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.014

【Abstract】to prevent power plant furnace water wall high temperature corrosion and equipped with a stove or furnace wall wind system， due to the secondary air distribution function， increase oxygen side walls， greatly damage the original internal flow field distribution， side to reduce high temperature corrosion of water wall occurred at the same time， due to screen， above overtemperature tube wall temperature easily happened. Because of the furnace wall wind intervention， at the same time， in view of the different types of the origin， boiler air distribution air volume， total amount of pulverized coal， total air volume must make the corresponding adjustment to change the boiler parameters， such as to ensure fast ignition and burning of coal.

【Key words】Wall sticking wind； High temperature corrosion； Overtemperature； Control measures

0 引言

在如今國(guó)內(nèi)電廠新環(huán)境之下，大容量鍋爐使用趨于常態(tài)，與此同時(shí)，伴隨的是超超臨界鍋爐的高熱負(fù)荷；熱值低，灰份高的燃煤使用，造成電廠鍋爐不同程度，不同形式的高溫?zé)岣g，而經(jīng)過(guò)多方論證，實(shí)踐，爐膛加裝貼壁風(fēng)來(lái)解決水冷壁側(cè)墻高溫腐蝕的技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟而廣泛應(yīng)用，在提高鍋爐安全運(yùn)行系數(shù)的同時(shí)，貼壁風(fēng)加裝是一項(xiàng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，投入小且冷卻效果明顯的方案。但是，后加裝的系統(tǒng)總會(huì)與之前的結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定運(yùn)行及調(diào)整方面上有著明顯的不相容，產(chǎn)生別的問(wèn)題，對(duì)于本廠1000MW的鍋爐加裝爐膛貼壁風(fēng)之后，屏過(guò)，甚至是高過(guò)的超溫現(xiàn)象頻頻發(fā)生，同時(shí)也伴隨著其獨(dú)有的特點(diǎn)威脅著鍋爐的正常穩(wěn)定運(yùn)行，因此，針對(duì)這種情況，從結(jié)構(gòu)現(xiàn)象出發(fā)，并對(duì)引發(fā)的原因深入分析研究，從而提出有效的調(diào)節(jié)思路和控制方法，以保證機(jī)組的高效穩(wěn)定可控運(yùn)行。

1 貼壁風(fēng)加裝概況

添加的貼壁風(fēng)主要在爐膛上中下各個(gè)風(fēng)層（包括燃盡風(fēng)層）的兩側(cè)安裝噴口，各自取自本風(fēng)層進(jìn)風(fēng)調(diào)門前。采用的是在側(cè)墻前后風(fēng)對(duì)沖布置方式，噴口直徑小于燃燒器噴嘴口徑，共16個(gè)噴口，約占6%的二次風(fēng)總風(fēng)量。

2 出現(xiàn)超溫的主要現(xiàn)象

針對(duì)本廠，爐膛添加貼壁風(fēng)系統(tǒng)后，鍋爐管壁的超溫現(xiàn)象主要有以下特點(diǎn)：

2.1 多集中在中、低負(fù)荷階段

屏過(guò)、高過(guò)管壁出現(xiàn)超溫的現(xiàn)象多數(shù)處于爐膛的中、低負(fù)荷（大約在600MW左右）的加負(fù)荷階段，如果燃煤質(zhì)量較差或者人為操作調(diào)整不充分時(shí)，在該負(fù)荷下的穩(wěn)定工況時(shí)也依舊會(huì)有超溫現(xiàn)象產(chǎn)生。

2.2 伴隨煙道尾部出口的氧量異常

在管壁出現(xiàn)超溫現(xiàn)象時(shí)，爐膛的出口氧量在正常數(shù)值范圍之內(nèi)，但伴隨著尾部氧量沿寬度分布呈現(xiàn)中底兩邊高的現(xiàn)象。如果總送風(fēng)量不足時(shí)，則會(huì)中間氧量更低，甚至少于2%。

2.3 超溫呈現(xiàn)溫度高、面積大的特點(diǎn)

出現(xiàn)超溫時(shí)，屏過(guò)一側(cè)或者兩側(cè)呈大面積反應(yīng)，最高溫度業(yè)已超過(guò)650度，并且持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)，超溫嚴(yán)重時(shí)，高過(guò)也會(huì)出現(xiàn)同樣狀況。

3 超溫現(xiàn)象的原因分析

3.1 在分流的效果下，同樣的送風(fēng)量使得風(fēng)箱的壓力不足

添加貼壁風(fēng)風(fēng)管之后，作用于燃燒器的流量相對(duì)減少，在同樣的送風(fēng)出力之下，二次風(fēng)箱的壓力勢(shì)必相應(yīng)減小，此時(shí)，對(duì)于煤粉出粉量保持的情況下，風(fēng)量、壓力不足，燃燒器出口速度降低，立馬造成煤粉燃燒不充分，著火推遲，火焰上移，從而在屏過(guò)產(chǎn)生超溫。若此時(shí)的煤粉比較難以燃燒，則會(huì)進(jìn)一步惡化著火，致使大面積出現(xiàn)超溫的嚴(yán)重后果。

3.2 燃煤的不同燃燒特性影響超溫的程度

工業(yè)分析里，煤粉中固定碳和揮發(fā)份的比值可以反映出著火和燃盡的難易程度。比值越大，則說(shuō)明所含固定碳比值越多，揮發(fā)份含量較少，著火困難也較難燃盡。此外，灰份是煤炭燃料的不利成份，不發(fā)熱的同時(shí)還吸收熱量，燃燒灰份含量高的煤時(shí)，總熱值嚴(yán)重降低，同時(shí)在燃燒階段，灰份會(huì)包裹碳粒，不利于氧氣的擴(kuò)散，或者阻止碳氧結(jié)合，因而影響燃燒，使得燃盡時(shí)間大大延長(zhǎng)。

以下根據(jù)本廠一段時(shí)間的配煤方案和煤質(zhì)報(bào)告的實(shí)際情況繪制的表格表1、表2：

由（表1）、（表2）對(duì)比分析可知，各個(gè)煤種的固定碳和揮發(fā)份的燃料比值相差不是很多，當(dāng)配粉方案燃用高灰份煤種為主要時(shí)，均會(huì)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，總體說(shuō)來(lái)，灰份越高，與不利于燃燒，由實(shí)踐可得知一個(gè)結(jié)論：灰份含量高于15%時(shí)，將不利于控制超溫現(xiàn)象。

3.3 送風(fēng)管道的布置導(dǎo)致底層的風(fēng)箱流量偏少

由于本廠鍋爐的管道布置，送風(fēng)管道經(jīng)空預(yù)器加熱后出口位于頂層燃燒器同一水平上，兩側(cè)的送風(fēng)管道均是從上、中至下層燃燒器，如此分流之后，下層燃燒器的風(fēng)箱風(fēng)量自然不足，由于后續(xù)加裝貼壁風(fēng)，下層燃燒器風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)量跟進(jìn)一步減少，由于底層燃燒器一般處于長(zhǎng)期燃燒狀況，因此對(duì)爐膛的燃燒場(chǎng)長(zhǎng)期影響，底層燃燒器的風(fēng)量不足，致使火焰中心整體上移，后續(xù)管壁將大面積且長(zhǎng)期超溫。

3.4 制粉系統(tǒng)出力影響

在加裝爐膛貼壁風(fēng)后，二次風(fēng)箱的流量及流場(chǎng)均發(fā)生的變化，總的來(lái)說(shuō)，各層風(fēng)箱能滿足充分燃燒的煤量減少，爐膛內(nèi)部空氣動(dòng)力場(chǎng)變得不均。若仍然按照之前的出力分配，即底層制粉系統(tǒng)盡量高出力，中層次之的出力方案，這樣，將容易致使底層燃燒系統(tǒng)的不充分。

4 預(yù)防及控制措施

4.1 內(nèi)二次風(fēng)及三次風(fēng)門的開(kāi)度控制

調(diào)整三次風(fēng)門的開(kāi)度是預(yù)防屏過(guò)超溫的有效手段。介于貼壁風(fēng)的加裝對(duì)二次風(fēng)尤其是靠近兩側(cè)墻的燃燒器的風(fēng)量強(qiáng)化作用，流量的分配轉(zhuǎn)變成兩側(cè)風(fēng)量加大而中間弱化。因此，采用適當(dāng)減小兩側(cè)的三次風(fēng)門、內(nèi)二次風(fēng)門的開(kāi)度方式，同時(shí)適當(dāng)增加中部位置的開(kāi)度，此方式可有效的使尾部煙道的各位置氧量趨于一致，針對(duì)不同的煤種，可多次調(diào)整嘗試。

4.2 風(fēng)箱風(fēng)門開(kāi)度的控制

由于造成超溫原因中，風(fēng)道布置的不可控原因，使得上層進(jìn)風(fēng)量較之中、上層的小，因此，在滿出力的情況下，可適當(dāng)限制上層的開(kāi)度，減少中層的開(kāi)度，讓風(fēng)量分配更趨于合理。對(duì)于停運(yùn)備用制粉系統(tǒng)，應(yīng)將開(kāi)度關(guān)至低限。低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，甚至可以關(guān)小燃盡風(fēng)層的開(kāi)度來(lái)增加燃燒器層的進(jìn)風(fēng)量。其余調(diào)整按壁溫偏移情況來(lái)定，高溫側(cè)適當(dāng)關(guān)小，而對(duì)側(cè)適當(dāng)開(kāi)大，非全開(kāi)狀態(tài)時(shí)，可同時(shí)增加以加大風(fēng)流的剛性，壓制高溫?zé)煔馔膊孔摺?/p>

4.3 優(yōu)化風(fēng)箱的性能

由于鐵壁風(fēng)是后續(xù)加裝的，在風(fēng)箱風(fēng)壓已變得相對(duì)不足的狀態(tài)下，其調(diào)風(fēng)風(fēng)門等設(shè)備不應(yīng)保持之前的性能從而成為調(diào)節(jié)的短板。可重新設(shè)定中心風(fēng)噴口的口徑，消除二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)門在全開(kāi)狀態(tài)下的死區(qū)區(qū)域，重新定度，以適應(yīng)加裝的貼壁風(fēng)系統(tǒng)。

4.4 制粉系統(tǒng)及分配器的優(yōu)化

在二次風(fēng)風(fēng)量不足的情況下，各層制粉系統(tǒng)的進(jìn)粉量應(yīng)該相應(yīng)減少，保證煤粉的燃燒充分。因此，各層制粉系統(tǒng)的出力應(yīng)盡可能的采用均分運(yùn)行，取消金字塔式的出力方案，從而避免單層制粉系統(tǒng)出力過(guò)高。具體來(lái)說(shuō)，在中、低負(fù)荷情況下，不能有單臺(tái)制粉系統(tǒng)出力大于65t。同時(shí)，粉管分配器可進(jìn)行縮孔調(diào)整，減少出粉偏差。再則，開(kāi)啟新制粉系統(tǒng)時(shí)應(yīng)提前投入分離器，且盡快把轉(zhuǎn)速提上去，避免出煤時(shí)顆粒較大，延遲燃燒。

4.5 過(guò)熱度的調(diào)整

超溫時(shí)即是爐膛的熱負(fù)荷過(guò)高，適當(dāng)?shù)脑黾咏o水量有利于吸收過(guò)熱熱量，對(duì)水平煙道的管道過(guò)熱器有著很好的冷卻效果，因此，中底負(fù)荷這種調(diào)節(jié)裕度較大的工況，通過(guò)降低過(guò)熱度的偏置以使過(guò)熱度保持在5度左右有著很好的調(diào)節(jié)效果。

4.6 負(fù)荷臨界點(diǎn)的把握

按照經(jīng)驗(yàn)，在爐膛總風(fēng)量達(dá)到70%左右區(qū)域時(shí)，風(fēng)箱的壓力將有負(fù)轉(zhuǎn)為正，此時(shí)著火情況得到改善，煤粉消耗量也趨于正常，此臨界點(diǎn)大約為650MW，各層的制粉系統(tǒng)出粉不均的情況也很好的得到抑制，此后的爐膛熱負(fù)荷逐步加深，爐膛溫度更高，更有利于著火。所以，一般情況下，650MW以后超溫的現(xiàn)象都會(huì)得到改善。

對(duì)于難燒的煤況時(shí)，運(yùn)行第五臺(tái)制粉系統(tǒng)后，屏過(guò)就會(huì)產(chǎn)生超溫現(xiàn)象，若此時(shí)調(diào)整無(wú)效，建議提高負(fù)荷至700MW，從而跳過(guò)臨界點(diǎn)工況調(diào)整，將會(huì)改善燃燒情況，使超溫現(xiàn)象好轉(zhuǎn)，有利于下一步調(diào)整。

5 總結(jié)

抑制爐膛屏過(guò)、甚至是高過(guò)的超溫現(xiàn)象的總體辦法就是考慮到后加裝的貼壁風(fēng)不適用于原來(lái)的環(huán)境和調(diào)節(jié)方式，風(fēng)箱風(fēng)壓的變化和各燃燒分配風(fēng)量的改變，大大的破壞之前的空氣動(dòng)力場(chǎng)。基于此原因，利用運(yùn)行可調(diào)節(jié)的手段，改善各燃燒器的風(fēng)煤配比，減少加裝新系統(tǒng)產(chǎn)生的死區(qū)影響，以保證基本的煤粉充分燃燒。對(duì)于特殊的高灰份、難以燃盡的煤質(zhì)，負(fù)荷變化調(diào)整過(guò)程中更需要精細(xì)化調(diào)節(jié)，合理的控制好風(fēng)、煤、水，把握臨界點(diǎn)的利用，優(yōu)化動(dòng)力場(chǎng)效率。因此，后續(xù)加裝貼壁風(fēng)而造成的水平管壁超溫現(xiàn)象時(shí)可以有效控制的，若需要從根本上解決，應(yīng)從爐膛結(jié)構(gòu)及均衡性方面下手。

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