超臨界鍋爐屏式過(guò)熱器受熱面超溫原因分析及對(duì)策

2023年12月27日發(fā)(作者：北化研究生院)

第３２卷第１０期　２０１０年１０月　華電技術(shù)　Ｈｕａｄｉａｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．３２　Ｎｏ．１０　０ｃｔ．２Ｏｌ０　超臨界鍋爐屏式過(guò)熱器受熱面　超溫原因分析及對(duì)策　鄒嘉奇，陳永彬，張東　（安徽華電宿　ＩＩ發(fā)電有限公司，安徽宿州２３４１０１）　摘要：華電宿州發(fā)電有限公司　１機(jī)組直流鍋爐在第１次檢查性大修后出現(xiàn)屏式過(guò)熱器出口Ａ側(cè)經(jīng)常超溫的現(xiàn)象。分　析認(rèn)為，造成鍋爐受熱面金屬溫度高的最直接誘因是　１鍋爐爐內(nèi)燃燒行程拉長(zhǎng)，火焰中心上移。對(duì)　１鍋爐風(fēng)煙及燃燒　系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化后，屏式過(guò)熱器左側(cè)壁溫得到了有效控制。　關(guān)鍵詞：超臨界；超溫；火焰中心；燃燒調(diào)整　中圖分類號(hào)：ＴＫ２２３．３　２　文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ｂ　文章編號(hào)：１６７４—１９５１（２０１０）０５—００１６—０２　Ｏ　引言　安徽華電宿州發(fā)電有限公司一期工程為２臺(tái)　６００　ＭＷ超臨界燃煤機(jī)組，鍋爐由東方鍋爐廠設(shè)計(jì)制　造，配有６臺(tái)ＺＧＭ１１３型中速磨煤機(jī)，每臺(tái)磨煉機(jī)設(shè)　運(yùn)行中通過(guò)肉眼對(duì)爐膛火焰進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，中下層　燃燒器火焰的顏色比較暗，而且爐膛出口的煙溫比　設(shè)計(jì)值要高。根據(jù)ＨＴ—ＮＲ　３型燃燒器燃盡風(fēng)噴口　的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，必須對(duì)燃盡風(fēng)進(jìn)行節(jié)流或在運(yùn)行中盡　量減小燃盡風(fēng)擋板的開(kāi)度，以避免燃盡風(fēng)偏大而造　計(jì)最大出力為５５　ｔ／ｈ；爐內(nèi)采用前后墻對(duì)沖燃燒方　式，共３層２４只旋流燃燒器分別布置在爐膛前后墻　上；煤粉燃燒器采用日立一巴布科克公司的ＨＴ—　ＮＲ　３型低氮氧化物旋流燃燒器；設(shè)計(jì)煤種為淮北礦　業(yè)集團(tuán)祁南礦煙煤。　成下部燃燒器供氧不足。　（２）磨煤機(jī)出力不夠。安徽華電宿州發(fā)電有限　公司磨煤機(jī)選型偏大，現(xiàn)有燃料遠(yuǎn)不能達(dá)到設(shè)計(jì)煤　種品質(zhì)，磨煤機(jī)出力很難達(dá)到５５　ｔ／ｈ。磨煤機(jī)本身　運(yùn)行狀態(tài)不佳，造成出粉細(xì)度不能達(dá)標(biāo)。煤粉細(xì)度　偏粗也會(huì)導(dǎo)致燃燒行程拉長(zhǎng)，火焰中心上移。調(diào)整　１屏式過(guò)熱器超溫情況　安徽華電宿州發(fā)電有限公司　１鍋爐大修結(jié)束　后，在３５０　ＭＷ至５２０　ＭＷ升負(fù)荷過(guò)程中，尤其是啟動(dòng)　上層磨煤機(jī)后，屏式過(guò)熱器出口Ａ／Ｂ兩側(cè)存在著明　顯的汽溫偏差，Ａ側(cè)汽溫明顯偏高，在減溫水全開(kāi)的　前各臺(tái)磨煤機(jī)的出粉細(xì)度見(jiàn)表２。　表２調(diào)整前各臺(tái)磨煤機(jī)的出粉細(xì)度　磨煤機(jī)　調(diào)整前分離器擋板開(kāi)度　％　調(diào)整前煤粉細(xì)度Ｒ９０　情況下，Ａ側(cè)汽溫仍難以控制。具體情況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表１。　表１單側(cè)汽溫異常情況統(tǒng)計(jì)　（３）一次風(fēng)量偏大，爐內(nèi)火焰中心偏高。一次　風(fēng)量偏大造成煤粉顆粒進(jìn)入爐膛的初速度偏高，煤　粉濃度降低，著火所需吸熱量增加，導(dǎo)致煤粉著火延　遲，煤粉在爐內(nèi)的停留的時(shí)間縮短，著火點(diǎn)退后，火　焰中心上移。在相同工況下與　２鍋爐各層燃燒器　區(qū)域火焰溫度對(duì)比如圖１所示。與此同時(shí)，鍋爐的　２屏式過(guò)熱器超溫原因分析　經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，認(rèn)為屏式過(guò)熱器超　溫的主要原因如下：　控制邏輯決定一次風(fēng)量偏大必然會(huì)造成二次風(fēng)量偏　低，從而使燃燒器區(qū)域缺氧燃燒。　（４）二次風(fēng)量測(cè)量裝置不準(zhǔn)，鍋爐總風(fēng)量計(jì)算　邏輯不合理。長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，　１鍋爐二次風(fēng)測(cè)量裝　置測(cè)量結(jié)果比實(shí)際偏大。在同樣負(fù)荷和入爐煤質(zhì)情　況下，　ｌ鍋爐二次風(fēng)母管壓力明顯低于　２鍋爐，送　（１）燃盡風(fēng)噴嘴中心風(fēng)拉桿開(kāi)度過(guò)大。在正常　收稿日期：２０１０—０４—２６　

第１０期　鄒嘉奇，等：超臨界鍋爐屏式過(guò)熱器受熱面超溫原因分析及對(duì)策　?１７?　（７）爐膛及空氣預(yù)熱器人口氧量控制不合理。　安徽華電宿州發(fā)電有限公司氧量調(diào)節(jié)采用送風(fēng)機(jī)自　動(dòng)跟蹤氧量的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)容易、靈敏且波動(dòng)　范圍寬。氧量與其他運(yùn)行參數(shù)耦合性較強(qiáng)，對(duì)整個(gè)　燃燒系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響大。氧量超過(guò)燃燒要求即富　氧燃燒時(shí)，爐內(nèi)燃燒溫度降低，使?fàn)t膛火焰中心上　圖１　１、　２鍋爐燃燒器區(qū)域火焰溫度　移，屏式過(guò)熱器的輻射換熱量增大而容易超溫，根據(jù)　風(fēng)機(jī)的出力也偏低，這都說(shuō)明　１鍋爐二次風(fēng)量比測(cè)　統(tǒng)計(jì)，超溫工況發(fā)生時(shí)，空氣預(yù)熱器人口氧的質(zhì)量分　量值偏低。　數(shù)為４．８％～５．７％；當(dāng)處于超溫工況時(shí)，為確保屏　（５）　１鍋爐的爐內(nèi)總風(fēng)量計(jì)算邏輯存在問(wèn)題，　式過(guò)熱器不超溫，將低溫再熱器煙氣擋板開(kāi)度維持　未考慮空氣預(yù)熱器漏風(fēng)。空氣預(yù)熱器漏風(fēng)：　一次風(fēng)　低位，擋板聯(lián)動(dòng)使再熱器側(cè)的煙氣擋板開(kāi)大，由于　漏人煙氣為主，而在總風(fēng)量的計(jì)算中以一次風(fēng)機(jī)的　１～　４煙氣擋板實(shí)際開(kāi)度存在差異造成了鍋爐煙　出口風(fēng)量計(jì)算，所以，計(jì)算總風(fēng)量等于實(shí)際風(fēng)量。因　道氧量場(chǎng)的不均勻性，即左側(cè)氧量偏高，這幾方面因　為一次風(fēng)機(jī)以保證制粉系統(tǒng)安全為前提，而總風(fēng)量　素同時(shí)作用使得屏式過(guò)熱器左側(cè)管束超溫。　跟蹤負(fù)荷曲線，所以，一次風(fēng)計(jì)算量偏大造成了送風(fēng)　機(jī)出力下降，二次風(fēng)量偏小。　３屏式過(guò)熱器超溫的解決方案　（６）由于磨煤機(jī)本身性能及煤質(zhì)的限制，在機(jī)　（１）對(duì)　１爐的制粉系統(tǒng)進(jìn)行檢查并對(duì)燃燒進(jìn)　組負(fù)荷達(dá)到或接近４８０　Ｍｗ時(shí)，運(yùn)行人員通常會(huì)啟　行優(yōu)化。優(yōu)化的核心是強(qiáng)化爐內(nèi)的風(fēng)粉混合，合理　動(dòng)第５臺(tái)磨煤機(jī)。上層燃料量的增加一定會(huì)帶動(dòng)火　選擇風(fēng)煤比，縮短火焰行程，降低火焰高度。具體做　焰中心上移，屏式過(guò)熱器往往在這種情況下更容易　法是對(duì)各臺(tái)磨煤機(jī)人口的一次風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，具體　超溫。　見(jiàn)表３　表３各臺(tái)磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量調(diào)整情況　（２）加強(qiáng)燃燒調(diào)整，合理配風(fēng)。如果煤質(zhì)較差，　保證輻射受熱面的吸熱效果。　可采用塔式配風(fēng)方式，適當(dāng)增大下層、中層空氣供給　（５）縮短給水跟蹤煤量的響應(yīng)時(shí)間，升負(fù)荷前　量。具體調(diào)整措施是：關(guān)小Ｃ，Ｅ層三次風(fēng)至４０％，　將中間點(diǎn)溫度降低的同時(shí)提高壓力的設(shè)定偏差，以　關(guān)小Ｂ，Ｄ層三次風(fēng)開(kāi)至燃煤位，Ａ，Ｆ層三次風(fēng)適當(dāng)　提高給水跟蹤煤量的響應(yīng)速度。　開(kāi)大至６０％。在燃燒器投運(yùn)的三次風(fēng)既是氧氣補(bǔ)　（６）根據(jù)煤質(zhì)特性將氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在　給風(fēng)，又可以加大高溫?zé)煔饣亓鞣€(wěn)燃，所以，在任何　３．０％～４．５％，當(dāng)燃用灰分高的煤種時(shí)，為了減少機(jī)　燃燒工況下都不能全關(guān)。　械不完全燃燒損失，氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)取較高值。對(duì)煙　（３）保證二次風(fēng)箱一定的風(fēng)壓力。在每層風(fēng)箱　氣擋板的開(kāi)度進(jìn)行校對(duì)，保證　１～　４煙氣擋板的　中安裝風(fēng)壓測(cè)點(diǎn)，在一次風(fēng)速較高的情況下，根據(jù)旋　開(kāi)度與指令基本一致。　流燃燒器的工作特性，二次風(fēng)、三次風(fēng)人爐的風(fēng)速應(yīng)　（７）加強(qiáng)對(duì)２臺(tái)引風(fēng)機(jī)電流的監(jiān)視，尤其是在　高于一次風(fēng)，形成“風(fēng)包粉”的形式。如果風(fēng)壓無(wú)法　負(fù)荷３５０　ＭＷ左右、引風(fēng)機(jī)靜葉開(kāi)度４０％時(shí)，要盡量　保證或是爐膛兩側(cè)的二次風(fēng)壓不同，則無(wú)法將二次　減少兩側(cè)電流偏差，以保證兩側(cè)煙氣流量均衡。　風(fēng)及時(shí)送達(dá)燃燒區(qū)域而沿爐墻上升，造成二次風(fēng)與　（８）利用停爐機(jī)會(huì)對(duì)Ａ／Ｂ兩側(cè)的一級(jí)減溫器進(jìn)　燃燒缺氧區(qū)域延遲混合，火焰中心上移。二次風(fēng)的　行檢查。　及時(shí)補(bǔ)充可有效降低爐膛出口煙溫，強(qiáng)化水冷壁吸　熱。加裝風(fēng)壓測(cè)點(diǎn)后，運(yùn)行人員可根據(jù)負(fù)荷變化及　４　結(jié)論　時(shí)調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)的出力，保證二次風(fēng)箱壓力。　經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累，控制屏式過(guò)熱器超　（４）針對(duì)爐膛水冷壁、屏式過(guò)熱器積灰掛焦較　溫的關(guān)鍵環(huán)節(jié)主要有以下２點(diǎn)：　多的問(wèn)題，將每天的吹灰時(shí)問(wèn)提前至升負(fù)荷之前，以　（１）保證合適的供氧量即調(diào)節(jié)風(fēng)（下轉(zhuǎn)第４２頁(yè)）　

?４２?　華電技術(shù)　第３２卷　２．３．５年固定分?jǐn)偮实挠?jì)算公式　時(shí)，應(yīng)將逐年投資折算至期初一次投入的值后采用　該公式計(jì)算；目前電力工程的計(jì)算期１７，一般為２０　年，殘值率為５％。　通過(guò)上述分析，年固定分?jǐn)偮视?jì)算公式為　Ａ　ＦｃＲ＝（Ａ／Ｐ，ｉ，ｎ）＋　Ｒ一殘值率×（Ａ／Ｆ，ｉ，ｎ），　式中：ｉ為工程全部投資的內(nèi)部收益率，在無(wú)全部投　資的內(nèi)部收益率時(shí)，可取本行業(yè)的內(nèi)部收益率；ｎ為　計(jì)算期（一般取２０年），（Ａ／Ｐ，ｉ，ｎ）＝ｉ　＋ｉ　＋ｉ　，　３　不同的年固定分?jǐn)偮蕦?duì)優(yōu)化結(jié)果的影響　以某電廠２×６００　ＭＷ帶冷卻塔的濕冷機(jī)組的　供水系統(tǒng)優(yōu)化為例，以１０％～１８％５個(gè)年固定分?jǐn)偂。ǎ粒疲椋玻剑椤＃椤。唬汀榇笮拶M(fèi)率，一般取經(jīng)濟(jì)　評(píng)價(jià)中的數(shù)值，目前電力工程一般按照２．５％計(jì)列。　上式系將工程投資簡(jiǎn)化為在計(jì)算期初一次投入　的公式，可基本滿足優(yōu)化的精度要求，在建設(shè)期較長(zhǎng)　率分別對(duì)該電廠２×６００　ＭＷ機(jī)組的若干基本組合　方案進(jìn)行年費(fèi)用計(jì)算，選擇其中的年費(fèi)用最小方案　列于表２，以分析年固定分?jǐn)偮蕦?duì)優(yōu)化結(jié)果的影響。　表２某電廠２×６００　ＭＷ機(jī)組最小年費(fèi)用方案匯總　由表２可以看出，不同的４　的取值，最優(yōu)的凝　汽器面積有３４０００，３８０００，４００００，４２０００ｍ　４種，最　關(guān)于年固定分?jǐn)偮实倪x擇，筆者推薦的意見(jiàn)不　僅適用于火電廠的冷端優(yōu)化，亦適用于其他行業(yè)中　大偏差達(dá)８　０００　ｉｎ　之多；冷卻塔面積有８　５００　ｍ　和　９０００ＩＴＩ。２種，最大偏差達(dá)５００ｍ　。不同的取值結(jié)果　導(dǎo)致優(yōu)化中最主要的２個(gè)參數(shù)偏差達(dá)到２０％左右，　嚴(yán)重影響了最優(yōu)方案的選擇。因此，年固定分?jǐn)偮省〉亩喾桨竷?yōu)化。　參考文獻(xiàn)：　［１］ＤＬ／Ｔ　５３３９－－２００６，火力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)規(guī)范［Ｓ］．．　［２］張文斌，陳建功．電力工程水務(wù)設(shè)計(jì)手冊(cè)［Ｍ］．北京：中　國(guó)電力出版社，２００５．　的取值必須引起足夠的重視。　４結(jié)論與建議　年固定分?jǐn)偮试诓煌こ讨袘?yīng)該是一個(gè)變值，　［３］王文松，郭建斌．現(xiàn)代咨詢方法與實(shí)務(wù)［Ｍ］．北京：中國(guó)　計(jì)劃出版社，２００３．　應(yīng)該以相應(yīng)工程全部投資的內(nèi)部收益率計(jì)算。　建議ＤＬ／Ｔ　５３３９－－２００６《火力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)　作者簡(jiǎn)介：　（編輯：王書(shū)平）　規(guī)范》修改年固定分?jǐn)偮实挠?jì)算方法，避免優(yōu)化結(jié)　論的偏離。　◇●０●‘：＞●（：　●０●０●０●＜）●ｏ●＜：’●＜＞●０●＜：，●ｏ●＜：＇●（：＞‘（）●◇●（）０＜：，●（）●＜＞●◇●＜：）●＜＞●ｏ李磊（１９７０～），男，山東萊州人，高級(jí)工程師，從事火力　發(fā)電廠項(xiàng)目管理方面的工作。　●＜＞●‘》●（：　●＜＞●ｏ●＜》●＜＞●０●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●（）●０●＜＞‘０●（＞●　（上接第１７頁(yè)）量與煤量的關(guān)系。風(fēng)量過(guò)大會(huì)造成　煤粉的燃燒過(guò)程后移，火焰中心上移。　參考文獻(xiàn)：　［１］黃新元．電站鍋爐運(yùn)行與燃燒調(diào)整［Ｍ］．北京：中國(guó)電力　出版社，２００７．　（２）合理搭配運(yùn)行磨煤機(jī)的臺(tái)數(shù)，盡量減少上　層磨煤機(jī)投運(yùn)次數(shù)，各臺(tái)給煤機(jī)的煤量應(yīng)該遵循由　下向上、由前向后逐級(jí)遞減的原則分配。　通過(guò)上述一系列調(diào)整措施的實(shí)施和對(duì)設(shè)備缺陷　的檢查處理，有效降低了爐膛出口的火焰中心高度　和煙道內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)的不均勻，　１鍋爐屏式過(guò)熱器　超溫的情況基本得到有效控制，屏式過(guò)熱器Ａ側(cè)出　口溫度控制在５２０　，同時(shí)降低了鍋爐飛灰含碳量、　［２］岑可法．大型電站鍋爐安全及優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)［Ｍ］．ｊＥ京：　中國(guó)電力出版社，２００７．　（編輯：白銀雷）　作者簡(jiǎn)介：　鄒嘉奇（１９８２一），男，遼寧鐵嶺人，助理工程師，從事電　廠集控運(yùn)行方面的工作。　陳永彬（１９７１一），男，山東棗莊人，助理工程師，從事電　廠安全檢查方面的工作。　送風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)電耗，有利于機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)　運(yùn)行