符俊平

摘要： 針對某廠1000MW級超超臨界雙切圓燃燒鍋爐投產后出現(xiàn)的末級過熱器出口4根分支管汽溫偏差問題，從過熱器受熱面結構布置及爐內流場分布等角度分析了主汽溫偏差產生原因，并提出偏差控制策略。

Abstract： There is a steam temperature deviation problem of the four branch pipes at the outlet of final superheater in a 1000MW ultra-supercritical boiler. Aiming at this problem， this paper analyzed reasons from the superheater surface arrangement and furnace flow field distribution， and put forward the error control strategy.

關鍵詞： 超超臨界；雙切圓；直流鍋爐；汽溫偏差；控制策略

Key words： ultra-supercritical；double tangential；once-through boiler；steam temperature deviation；control strategy

中圖分類號：TK229.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）36-0100-02

0 引言

湖北華潤電力蒲圻電廠安裝兩臺1000MW超超臨界機組，其鍋爐由上海鍋爐廠有限公司設計、生產、制造，鍋爐采用8角單爐膛雙切圓燃燒方式、固態(tài)排渣、單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、露天Π型布置、全鋼懸吊。同時，鍋爐采用雙進雙出鋼球磨直吹式制粉系統(tǒng)，每臺爐配有6臺磨煤機，從每臺磨煤機兩端分離器各引出兩根粉管至四個煤粉分配器，再一分為二接至爐膛同一層八個煤粉噴嘴，燃燒器采用百葉窗水平濃淡強化著火煤粉噴嘴設計。

該機組在實際運行過程中，主汽溫產生了較大的偏差，對機組運行的經(jīng)濟性和安全性造成了極大的影響，本文分析了該機組主汽溫產生偏差的原因，并提出了控制汽溫偏差的具體措施，提高了機組運行的經(jīng)濟性和安全性。

1 問題描述

首臺機組自2010年10月投產以來，從末級過熱器出口集箱引出的四根主汽分支管道A、B、C、D（A和B位于爐膛左半邊，C和D位于爐膛右半邊，具體結構布置如圖1所示）一直存在不同程度上的主汽溫偏差。主汽溫偏差分布規(guī)律為：末級過熱器出口靠近爐膛中間位置的A、D兩分支汽溫偏低于兩側的B、C兩分支，其偏差最高達20℃以上。這不僅對運行人員調整帶來困難，也影響了機組生產運行的經(jīng)濟性和安全性。

2 汽溫偏差產生原因分析

分析汽溫存在偏差的問題，通過診斷試驗，主要影響因素是鍋爐受熱面結構及爐內流場分布。

2.1 受熱面結構布置因素

2.1.1 受熱面吸熱量分配特點 在恒定壓力下可用工質溫度變化幅度研究工質吸熱量大小。另外，當壓力不變時，隨著過熱蒸汽溫度水平的升高，單位工質相同溫升下所需吸熱量逐步下降（即400℃過熱蒸汽提升50℃所需的吸熱量要大于500℃過熱蒸汽提升50℃所需的吸熱量）?；诖?，診斷試驗期間對各受熱面吸熱量進行了測取計算，結果如表1所示。

表1中工況1～5為連續(xù)5天試驗得到數(shù)值，對應機組負荷分別為950MW、769MW、772MW、788MW、798MW。從表中可以看到，各負荷工況下屏式過熱器吸熱量占過熱器總吸熱量比例最大，后屏過熱器吸熱量次之。

2.1.2 受熱面結構布置特點 為減少過熱汽溫及再熱汽溫偏差，本機組設計了三處管道交叉：屏式過熱器入口、末級過熱器入口、高溫級再熱器入口；而對于占過熱系統(tǒng)總吸熱比例大的屏式過熱器和后屏過熱器之間并未設計管道交叉。 當受熱面吸熱不均時，吸熱比例較大的屏過及后屏產生的汽溫偏差容易疊加放大，難以被消除，因而這種受熱面結構布置容易導致主汽溫偏差產生。

2.2 爐內流場分布因素

本機組采用雙切圓燃燒方式（如圖2所示），爐膛中間部位受到兩個“火柱”的雙重熱輻射，造成爐膛中間部位的煙氣溫度要高于兩側；另外，在爐膛出口位置氣流受切圓殘余旋轉影響，會將兩側高溫煙氣推向爐膛中間區(qū)域，使爐膛中間部位的煙氣溫度高于兩側。

2.2.1 燃燒器下游區(qū)域煙溫分布特點 通過對燃燒器下游區(qū)域煙氣溫度進行測量，測量結果如圖3所示。

從圖3中多個工況下測得的燃燒器下游區(qū)域煙溫值發(fā)現(xiàn)，在燃燒器下游靠近爐膛中間區(qū)域煙氣溫度要明顯高于兩側墻區(qū)域，煙溫偏差達200℃左右。這種煙溫分布特點延續(xù)到爐膛出口位置后，很容易引起以輻射吸熱為主的屏式過熱器及后屏過熱器吸熱不均問題。

2.2.2 各級過熱器吸熱偏差因素 從爐內流場分布特點分析得到，“雙切圓”燃燒方式會出現(xiàn)燃燒器及其下游區(qū)域熱負荷向爐膛中間位置聚集現(xiàn)象，這種煙溫分布特點容易引起屏式過熱器吸熱不均，最終導致末級過熱器出口4根分支管汽溫偏差產生。

2.2.3 燃盡風噴嘴安裝角度因素 切圓燃燒方式殘余旋轉對爐膛出口煙溫分布也影響較大，鑒于此對爐膛燃盡風噴嘴安裝角度進行了檢查。

在主風箱下游區(qū)域共布置2層CCOFA和5層SOFA共計7層燃盡風噴嘴，7層燃盡風噴嘴均設有水平擺動機構用以調節(jié)燃盡風反切角度，調節(jié)范圍為+25°～-25°。擺動機構從“0”位向“+”方向調整，表示燃盡風噴嘴與燃燒器的安裝中心線的夾角由0°逐步增加，且增加的方向與火球旋轉方向相同，反之則相反。

7層燃盡風噴嘴安裝角度檢查結果如表2所示。

表2中“-”表示燃盡風噴嘴向切圓反方向偏離燃燒器安裝中心線的角度，反應其反切角度大小。從表中檢查結果看，7層燃盡風反切角度都比較小，對燃燒器下游區(qū)域切圓殘余旋轉的消除作用有限，難以減輕爐膛出口位置高溫煙氣向爐膛中間區(qū)域聚集現(xiàn)象，不能有效防止屏式過熱器和后屏過熱器吸熱不均問題。

3 汽溫偏差控制方法

通過上述分析，可以提出以下幾條汽溫偏差控制方法。

3.1 過熱器受熱面結構改進 即在屏式過熱器和后屏過熱器之間增加管道交叉，減輕屏式過熱器和后屏過熱器吸熱不均引起的汽溫偏差延續(xù)至末級過熱器出口分支管現(xiàn)象。2013年8月投產的第二臺1000MW機組進行上述結構改進后，末級過熱器出口4根分支管汽溫偏差問題得到解決。

3.2 燃盡風噴嘴反切角度調整 即適當增大燃盡風反切角度，削弱燃燒器下游及爐膛出口因切圓殘余旋轉引起的煙溫分布不均現(xiàn)象，進而減小屏式過熱器和后屏過熱器吸熱不均程度。增加燃盡風反切角度后，燃燒器下游區(qū)域煙溫分布及屏式過熱器的吸熱均勻性都得到了一定程度上改善，末級過熱器出口4根分支管的汽溫偏差也改善明顯（A、B分支汽溫偏差從1.8℃降至0.6℃；C、D分支汽溫偏差從5.9℃降至0.5℃）。

4 結語

分析診斷試驗得到湖北華潤電力蒲圻電廠首臺1000MW機組鍋爐主汽溫偏差產生原因為：雙切圓燃燒方式特有的爐內流場分布特性，使爐膛出口中間區(qū)域煙溫明顯高于兩側，造成屏式過熱器和后屏過熱器從左至右分成的4段受熱面出現(xiàn)顯著吸熱不均問題；而過熱器受熱面結構設計時并末在屏式過熱器和后屏過熱器之間進行管道交叉布置，從而導致屏式過熱器和后屏過熱器吸熱不均引起的汽溫偏差疊加放大，無法消除，最終造成末級過熱器出口出現(xiàn)2根分支管汽溫明顯偏低于另外2根分支管現(xiàn)象。另外，燃盡風噴嘴反切角度偏小，對燃燒器下游切圓殘余旋轉削弱作用有限，加劇了主汽溫偏差的產生。

在屏式過熱器和后屏過熱器之間增加管道交叉能夠從根本上解決主汽溫偏差的產生。當前，減小汽溫偏差的控制策略為盡量減弱爐膛出口煙溫分布不均現(xiàn)象，削弱屏式過熱器和后屏過熱器吸熱不均程度，試驗表明適當增加燃盡風反切角度具有一定效果。

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