“W”型火焰爐受熱面壁溫超限排煙溫度高研究

杜 杰

中電電力檢修工程有限公司，上海 200086

某廠采用的是東方鍋爐設計生產的大容量等級的600MW超臨界W型火焰鍋爐，型號為DG1932.7/25.4-Ⅱ8，是一個超臨界參數、單爐膛、露天布置、垂直管圈水冷壁變壓運行直流鍋爐、平衡通風、一次中間再熱、擋板調節再熱氣溫、W型火焰燃燒方式、尾部雙煙道、固態排渣、全鋼全懸吊結構型鍋爐。鍋爐的啟動系統配有再循環泵，并采用了低質量流速水動力技術。

鍋爐配6臺雙進雙出磨煤機，每臺磨帶4只煤粉燃燒器，24只雙旋風煤粉燃燒器順列布置在爐膛前后拱上，每邊12只。燃燒器與磨煤機搭配可做到停磨工況下，能夠保證鍋爐寬度方向熱輸入平衡。鍋爐后墻和前墻剖面圖如圖1所示。

圖1 鍋爐后墻和前墻剖面圖

近期機組運行中常出現部分高溫過熱器（以下簡稱高過）、高溫再熱器（以下簡稱高再）受熱面金屬壁溫超限，鍋爐排煙溫度偏高等異常現象。分析近期除燃用貴州粘性較大的無煙煤外，燃燒相關參數均控制正常，鍋爐本體檢查未發現異常現象。結合鍋爐投產后水平煙道經常出現積灰，推斷壁溫超限與水平煙道積灰甚至板結有關。

鍋爐停爐后檢查水平煙道及折焰角積灰和以前相比較嚴重，高過、高再下部受熱面部分被積灰掩埋。積灰長約為6m，高約2.5m，堅硬，形如“小山丘”，導致運行時部分高過、高再金屬壁溫超限，排煙溫度高。

1 鍋爐運行時積灰現象

（1）鍋爐爐膛寬32m，高過共52排，高再共78排，積灰發生在鍋爐水平煙道的中間位置，長6m，占爐寬的1/5。高過、高再主要以熱對流方式傳熱，屏式過熱器是半輻射半對流，判斷積灰區金屬溫度比正常時偏低。通過SIS調取高過第26排、高再第39排、屏式過熱器前屏第11、后屏第11排金屬溫度對比，數據取鍋爐異常運行時間段和正常運行段進行比較，數據對比結果如表1所示。

表1 鍋爐異常運行和正常運行段對比表（℃）

（2）嚴重積灰影響煙氣流分布，運行中大部分煙氣繞過積灰從“小山丘”兩端通過，位于積灰兩端位置的高過金屬壁溫會偏高。通過SIS調取爐左側高過21排，右側高過31排溫度（正常運行中發現這兩排經常超溫），21～31排之間剛好是高過寬度的1/5，積灰的位置。鍋爐爐壁異常運行和正常運行段壁溫對比表如表2所示。

表2 鍋爐爐壁異常運行和正常運行段壁溫對比表（℃）

（3）因高過吸熱量減少，導致高再的溫升率與機組正常運行相比必然增加，所以機組在運行期間常常出現再熱器煙氣擋板須關至35%，還需大量使用減溫水維持再熱汽溫。機組異常運行和正常運行對比表如表3所示。

表3 機組異常運行和正常運行對比表

（4）煙氣熱量未被完全吸收，致鍋爐排煙溫度高。鍋爐排煙異常運行和正常運行對比表如表4所示。

表4 鍋爐排煙異常運行和正常運行對比表（℃）

2 積灰的可能原因

2.1 鍋爐設計特點

折焰角的流場結構和斜坡角度小。由于折焰角的存在，爐膛出口折焰角下部的煙氣在該處發生急劇轉向，形成明顯的回流區。回流區沿高度方向速度分布很不均勻，煙道的中上部位速度高，靠近折焰角水冷壁處的煙氣流速很低。隨著折焰角傾角的增大，回流區中心位置后移，回流區的高度降低，因此，回流區和貼壁低速區是造成折焰角斜坡積灰的重要原因，積灰程度與折焰角傾角有關。采用П型式布置的鍋爐折煙角斜坡的角度一般在35°，遠大于飛灰的安息角。該廠鍋爐斜坡設計由2段組成，前端傾斜角為30°，后段傾斜角減為25°，在折焰角斜坡不可避免存在積灰現象[1]。折焰角詳圖如圖2所示。

圖2 折焰角詳圖

2.2 受熱面布置不合理，煙氣流速較低

鍋爐折焰角斜坡積灰區布置了高過和高再，鍋爐最大出力時設計平均煙氣流速分別為9.45m/s和8.5m/s，對于燃用磨損性較強的無煙煤鍋爐明顯偏低，該區的合理煙氣流速應在10.5～12.0m/s，且高過和高再管屏之間有1.92m的凈空間，前后斜坡30°和25°分界線也正好在高過和高再管屏之間，煙氣流速較低的含塵煙氣在經過高過和高再的空檔時速度進一步降低，斜坡回流區易沉積飛灰，尤其是低負荷時，積灰更加明顯。

2.3 吹灰存在盲區

積灰區域吹灰器的設計行程是16m，進槍時間是320s。但因鍋爐出現IK07長吹灰器卡澀斷裂后，為防吹灰器到全行程后擺動大，與兩邊受熱面管壁發生碰撞等再次出現斷裂，IK13/14/15/16（高過與高再之間）等部分吹灰器進槍時間改成300s。鍋爐冷態時長吹灰器進槍300s時深度大約27m，鍋爐爐膛寬度是32m，同時吹灰時長吹的運行軌跡并非直線，因此，正常運行時高過、高再區域的吹灰大概存在5m左右的盲區。

2.4 煤質原因

本次鍋爐水平煙道及折焰角積灰比特別堅硬。以前清灰用消防水就可沖掉，本次需要人工敲打才可清理。積灰堅硬原因分析是由于煤的灰分較大，粘性較大，經過高溫煅燒形成的。

3 運行控制措施

因目前鍋爐水平煙道積灰不可避免，只能通過運行調整來避免該區域大量積灰及控制高過、高再金屬壁溫超限，降低排煙溫度，提高機組效率。

3.1 加強該區域吹灰

停爐后應將該區域積灰清理干凈。機組啟動后應注意監視鍋爐水平煙道及折焰角區域的金屬溫度變化，當發現高過、高再金屬溫度異常時，應加強該區域吹灰，可適當提高吹灰壓力以增加吹灰的剛性和增加吹灰頻次等，做到“早發現，早治療”。

3.2 優化磨煤機運行組合

磨煤機的組合方式不同，爐內的煙氣流分布不同。通過SIS調取負荷360MW時不同磨煤機組合的平均排煙溫度對比結果如表5所示。

表5 負荷360MW時不同磨煤機組合平均排煙溫度對比表（℃）

從數據可看出，B/C/D/E磨煤機的組合明顯比其他組合排煙溫度低。因此，運行中可加強磨煤機的切換，同時保證磨煤機的充分備用。

3.3 負荷擾動

運行中發現當機組帶高負荷后，爐內煙氣通道相對會通暢很多，流量分布均勻一些。通過SIS調取機組帶高負荷后360MW的平均排煙溫度對比結果如表6所示。

表6 負荷后360MW平均排煙溫度對比表（℃）

從數據可看出，高負荷時隨著爐內煙氣溫度、流量都會增大，對積灰有一定的擾動。

3.4 風門擋板調節

調整C、F二次風門的擋板開度，可改變爐內煙氣的分布，但具體的調整是沒有定性的，要根據磨煤機組合方式及各臺磨煤機出力情況進行綜合分析。一般情況，在熱負荷比較集中的位置適當地開大對應風門擋板的開度有一定的效果[2]。

3.5 降低減溫水調門設定值

運行中出現高過金屬壁溫偏高時，可適當降低過熱器一級、二級減溫水調門定值，可有效避免金屬壁溫超限，但同時要注意左右側汽溫偏差，設定值偏差盡量不要大于10℃。

3.6 改造折煙角和調整布置受熱面

進行折煙角改造和受熱面布置調整可解決積灰問題，但工作量大、涉及面廣；可采取在折焰角斜坡加擾流風、破壞回流區、吹起積灰等措施，開發擾流吹灰裝置：在斜坡水冷壁上布置與斜面平行的吹掃噴嘴，對受熱面積灰進行吹掃，使沉積的飛灰被揚起并隨煙氣帶走。

4 結語

通過上述的運行調整可有效減緩鍋爐高過、高再超溫和排煙溫度偏高的異常現象，但水平煙道積灰問題未得到徹底解決，目前只能通過定期吹灰、停爐清掃來緩解水平煙道積灰，后期建議通過改造水平煙道吹灰器解決積灰問題。