史曉華，楊德榮，吳 鵬

（1.山西漳電科學技術研究院，山西 太原 030006；2.華能國際電力股份有限公司上安電廠，河北 石家莊市050399）

0 引言

在現有的超臨界鍋爐運行中，多數鍋爐都存在受熱面熱偏差、超溫而導致超溫爆管問題。參考文獻[1]提到：鍋爐冷水壁、過熱器和再熱器受熱面內工質的壓力和溫度都相當高，且布置在煙溫較高的區(qū)域，因而其工作條件惡劣，受熱面溫度接近管材的極限允許溫度，而鍋爐容量的日益增大，使其過熱器和再熱器系統(tǒng)的設計和布置更趨復雜。系統(tǒng)布置與結構設計不合理會引起工質流量和吸熱量的不均勻而造成受熱面熱偏差、超溫。某350 MW超臨界鍋爐在運行過程中主要存在以下問題：一是左側墻、前墻靠左區(qū)域部分水冷壁易超溫，為控制超溫，低負荷時過熱度控制在10℃左右，嚴重威脅機組及設備運行的安全性；二是汽水分離器至末級過熱器存在熱偏差，特別是在低負荷時，低溫過熱器出口汽溫偏差在30℃左右，末級過熱器出口汽溫偏差最大達到60℃～70℃，導致綜合主汽溫度低，影響機組經濟性。針對此問題，我們進行了原因分析，提出了適宜的調整措施。

1 設備概況

某350 MW超臨界鍋爐系哈爾濱鍋爐廠有限責任公司生產的HG-1205/25.4-YM1型超臨界變壓直流爐。鍋爐本體采用∏型布置、單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、運轉層以上露天布置、運轉層以下緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構、前后墻對沖燃燒方式。鍋爐采用前后墻對沖燃燒方式，燃燒系統(tǒng)設計采用分級燃燒和濃淡燃燒技術，20只從三井巴布科克公司引進技術制造的LNASB型旋流燃燒器分布于爐膛前后墻，前墻3層、后墻2層，每層燃燒器對應一套制粉系統(tǒng)；前墻從下至上依次布置D/C/B制粉系統(tǒng)、后墻布置A/E制粉系統(tǒng)。在前后墻頂層燃燒器的上方各布置2層燃燼風，每層都有4個風口。

制粉系統(tǒng)采用正壓直吹式冷一次風系統(tǒng)，每臺鍋爐配5臺由北京電力設備廠生產的ZGM95N-II型中速輥式磨煤機，在鍋爐額定負荷下4臺磨煤機運行，1臺磨煤機備用。每臺磨煤機通過煤粉分配器引出4根一次風管，分別連至同層的4個燃燒器。

2 垂直水冷壁超溫及受熱面熱偏差原因

直流爐低負荷垂直水冷壁超溫是目前較為常見的問題，特別是當入爐煤質偏離設計值較大時，超溫現象更為突出，受熱面熱偏差產生的主要原因有以下幾方面[2]：

a）爐膛火焰偏斜或煤粉不均勻造成爐內溫度場和熱負荷不均勻，可能引起水冷壁局部區(qū)域溫度較高，導致水冷壁出口汽溫產生較大的偏差。

b）低負荷下給水流量較低，容易出現水力不均的現象。由于工質壓力降低，使汽水密度差增大，水冷壁容易出現較大的熱偏差和流動不穩(wěn)定現象。

c）升、降負荷速率偏高也是水冷壁超溫的原因之一，造成過熱度過高或煤水比失調導致超溫現象的發(fā)生。

3 調整措施

3.1 一次風速熱態(tài)調平

在各臺磨煤機日常出力35 t/h時，進行一次風管風速測量及調平，測量及調平結果如表1所示。由表1可知，除D2、D3風速偏差大于10%（D1/D3一次風管可調縮孔卡死無法調節(jié)，D1/D3一次風管可調縮孔已處于全開位置）外，制粉系統(tǒng)其他各粉管之間出力偏差不超過10%，基本消除了因一次風速不平衡導致的熱偏差。

表1 磨煤機一次風速測試及調整結果

3.2 調整煤粉細度

日常燃用煤種干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf）基本為27%，根據《大容量煤粉鍋爐爐膛選型導則》相關規(guī)定，該鍋爐合適的煤粉細度（R90）應在13.5%以下[3]，但通過煤粉取樣化驗，日常運行過程中煤粉細度為15%～20%，會造成火焰加長及火焰中心上移，通過將煤粉動態(tài)分離器頻率由60%調整至64%，煤粉細度降至11%左右，火焰中心高度得到有效控制。

3.3 改變爐內燃燒工況[4]

針對左側垂直水冷壁頻繁超溫問題，增大左右側內二次風旋流強度，縮短煤粉著火距離，增大外二次風風量，并減小外二次風旋流強度，形成風包粉；針對前墻垂直水冷壁頻繁超溫問題，有針對性地增大前墻噴燃器二次風量，增強該層燃燒器射流動量，調整中開大D層噴燃器二次風風量擋板，前墻左側水冷壁超溫情況得到了很大的改善。

3.4 調整水煤比

分離器出口過熱度對水冷壁溫度的影響一般是成倍的，在水冷壁溫度偏高時，可通過適當調整水煤比降低過熱度的方式來控制水冷壁溫度。

4 調整效果

4.1 垂直水冷壁超溫問題得到改善

各負荷工況下，超溫現象明顯減少，僅在負荷升降速率頻次較多時，會出現短暫的瞬時超溫現象。不同穩(wěn)定負荷工況下，左墻水冷壁前部202管及前墻水冷壁左側333、344、366管的壁溫，在175～310 MW負荷區(qū)間處于440℃以下（如圖1—圖4所示），極大地保證了設備的安全性。

圖1 垂直水冷壁第202管壁溫

圖2 垂直水冷壁第333管壁溫

圖4 垂直水冷壁第366管壁溫

圖3 垂直水冷壁第344管壁溫

4.2 末級過熱器出口汽溫偏差減小

表2為調整結束后至停機前（7月8日—8月31日）251個相對穩(wěn)定負荷工況統(tǒng)計情況。由表2可以看出，A、B側主汽溫度平均偏差在4.31～11.32℃之間，特別是170～200 MW負荷區(qū)間，調整前A、B側主汽溫度偏差在30～60℃，調整后平均偏差在7℃以內，最大偏差不超過20℃。綜合主汽溫度得到了極大改善。

表2 高溫過熱器出口汽溫

本機組為超臨界機組，過熱器減溫水來源于省煤器入口，對熱力循環(huán)效率無影響，實際運行中過熱器減溫水總量控制在30 t/h以下，與調整之前相比并無增加，且從分隔屏到末級過熱器各受熱面均無超溫現象。

表3為該機組機側主汽溫度月度統(tǒng)計表。由表3可以看出，調整前1—5月，主汽溫度在551.18～557.16℃之間，加權平均為553.87℃，經過6月份調整后，7月、8月主汽溫度分別為562.26℃和562.85℃，加權平均后為562.56℃，較調整前提高了8.69℃，可降低煤耗約1.1 g/（kW·h）。

表3 1—8月份機側主汽溫度統(tǒng)計

5 結論

調整后垂直水冷壁超溫問題得到有效改善。各負荷工況下，超溫現象明顯減少，各壁溫基本處于435℃以下，最高不超過440℃，僅在負荷升降速率頻次較多時，會出現短暫的瞬時超溫現象，極大地保證了設備的安全性。

末級過熱器出口汽溫偏差明顯減小，除個別工況外，其他工況末級過熱器出口汽溫平均偏差在4.31～11.32℃之間，在170～200 MW低負荷區(qū)間，汽溫平均偏差在7℃以內，最大偏差不超過20℃。機側主汽溫度較調整前提高8.69℃，可降低煤耗約1.1 g/（kW·h）。

為更好地控制垂直水冷壁壁溫，建議對協(xié)調控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，在較好的相應機組負荷變化的同時，防止因升降負荷過程中過熱度過高或煤水比失調導致水冷壁超溫。D2、D3一次風管風速偏差大于10%，需對縮孔進行檢修處理后重新進行調整，使熱態(tài)一次風速控制在標準范圍內，可以更好地控制鍋爐受熱面熱偏差。