关于降低 600MW四角切圆燃烧直流锅炉的汽温偏差大问题

关于降低 600MW四角切圆燃烧直流锅炉的汽温偏差大问题

程伟东

大唐彬长发电有限责任公司 陕西省咸阳市 713600

摘要：彬长电厂1号炉频繁出现主、再热汽温左右侧偏差大问题，对于四角切圆燃烧锅炉，在炉膛出口区域普遍存在烟温和汽温分布不对称的现象。如果这些偏差过大，将导致过热器、再热器超温爆管，加重高温腐蚀和汽温偏差，导致减温水大量投入和局部管材超温，严重影响锅炉的经济和安全运行。我国对节能环保的需求不断增加，节能，安全工作任重而道远，作为集控运行专业，如何在现有的基础上节能降耗。此文将主要论证如何降低600MW四角切圆燃烧直流锅炉的汽温偏差大问题

关键词：锅炉；切圆燃烧；蒸汽温度，技术措施

一 、设备简介

锅炉为上海锅炉厂产品，锅炉型号为：SG-2084/25.4-M979，型式为超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次中间再热、平衡通风、配等离子点火装置、半露天布置（锅炉运转层以下封闭，运转层以上露天布置）、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构∏型锅炉。锅炉最大连续蒸发量为2084T/h（B-MCR工况），额定蒸发量为1930T/h(BRL工况)，额定主、再蒸汽温度571℃/569℃，额定主蒸汽压力25.4MPa。过热汽温通过水煤比调节和两级喷水控制，第一级喷水布置在分隔屏出口管道上，第二级喷水布置在后屏出口管道上，过热器喷水取自省煤器进口管道。再热汽温采用燃烧器摆动调节，再热器进口管道上设置事故喷水，事故喷水取自给水泵中间抽头。

锅 炉采用引进的低NOx同轴燃烧系统（LNCFS），煤粉燃烧器为四角布置、顺时针切圆燃烧、摆动式燃烧器。燃烧器共设置6层煤粉喷嘴，在A层各煤粉喷嘴中布置有等离子点火器。煤粉细度R90＝18%。制粉系统配置6台北京电力设备厂生产的ZGM113N型中速辊式磨煤机，锅炉燃用设计煤种满负荷运行时，五台运行一台备用。

锅炉炉膛风烟系统为平衡通风方式。选用两台成都电力机械厂生产的AN型入口静叶可调轴流式引风机；两台上海鼓风机厂生产的型号为FAF28-15-1的动叶可调轴流式送风机。燃烧器风箱为大风箱供风。两台豪顿华公司生产的型号为ANT-1960/1400F的双动叶可调二级轴流式一次风机，配有脱硝装置。

二、现有问题

我厂左右侧气温偏差明显大于实际值，且左侧整体大于右侧

左右两侧汽温偏差主要是由于锅炉两侧温差大，会造成锅炉受热不均匀，锅炉整体热膨胀不一致，炉体相互拉扯形成变形。

受热受热面受热不均会破坏水循环平衡，使得局部管材易超温，温度和速度偏差是造成高温对流过热器超温爆管的直接原因

在运行过程中大量投用减温水，不但严重影响锅炉的经济运行，更威胁到机组的安全运行

三、现状调查

蒸汽温度调整的目的是维持主再蒸汽温度在规定的范围内，从而保证机组安全、经济地运行。直流锅炉汽温调整的原则为：控制中间点，水煤比粗调，减温水细调。

我厂规定：正常运行中，主汽温度应控制在571+5/-10℃，两侧偏差＜5℃，再热汽温度应控制在569+5/-10℃，两侧偏差＜10℃。现场锅炉二次风门及cofa风sofa风均为自动调节。 燃烧器摆角为手动调节

月汽温偏差平均值：

运行中，水煤比、锅炉负荷、给水温度、过剩空气量、燃烧器运行方式及配风方式，燃料性质等的变化、以及制粉系统的启停、炉本体及尾部受热面吹灰、除焦等操作，均会引主、再汽温度的变化。

虽然从整月的气温偏差来看不算很明显，但从每小时的气温平均值来看，气温偏差大现象较为明显。

且可以看出整体趋势为左侧汽温普遍高于右侧。

四、原因分析

1）燃烧器摆角位置不合适

2）炉膛出口的残余旋转引起水平烟道中烟气速度分布不均匀

3）二次风开度，燃烧器配风不当；

4）机组负荷不同，制粉系统运行方式选择不合理；

5）锅炉过热器、再热器各管存在汽温偏差的根本原因在于各管的传热、流动特性不同

6）减温水阀门内漏及运行调整不当

五、确定要因

锅炉过热器、再热器各管存在汽温偏差的根本原因在于各管的传热、流动特性不同。通常，引起汽温偏差的因素包括：吸热偏差、流量偏差、结构偏差及进口汽温偏差。在四角布置切圆燃烧的锅炉中，沿烟道宽度各管之间的吸热偏差是造成汽温偏差的最主要的原因之一如前所述，沿烟道宽度各管的吸热偏差是由于炉膛出口气流的残余旋转导致了水平烟道左右侧烟气流速和温度偏差所引起。因此，降低沿烟道宽度各管之间的吸热偏差的根本途径在于削弱炉膛出口气流的残余旋转。通过适当控制一、二次风动压比和使部分射流风反切，将一次风或部分二次风、燃尽风射流与主体旋转气流反切，可以削弱炉膛出口气流残余旋转，降低水平烟道左右侧烟气流速偏差。

炉膛出口的残余旋转引起的水平烟道中烟气速度分布不均匀。当炉内高温火焰气流在作顺时针（俯视）旋转时，将经折焰角至炉膛出口而进入水平烟道。如图1所示。假设炉膛出口处气流的旋转动量为M1,烟道宽度方向上阻力系数可近似认为不变，而引风机作用下的差压牵引动量M2沿烟道宽度作等值分布，则高温烟气从炉内运动至水平烟道内，气流动量M3在水平烟道宽度方向的分布如图所示。由此在烟道左、右两侧形成较大的烟速偏差。炉膛出口处的残余旋转强度越大，则水平烟道内烟速偏差也越大。而存在烟速偏差，必然导致烟温偏差。因为烟速大的区域，单位质量的烟气通过等长传热通道时放热减少，所以烟温也就高。由此可见，炉膛出口烟温偏差的成因就是炉膛出口的残余旋转。

因为准确而全面测量一台大型燃煤电站锅炉炉膛出口烟温或烟速的分布是十分困难的，因此烟温偏差的幅度一般用末级过热器和/或再热器管壁温度的均匀或不均匀性来衡量。 如右图所示。

燃烧器摆角处在下摆和水平时，炉膛出口残余旋转较大。从燃烧器下摆的最低位置，随着不断地上摆，炉膛出口处的残余旋转逐渐减小。这是由于燃烧器上摆时，水平分速度与切向旋转动量矩减小，射流的初始切向动量矩减小，炉内气流的切圆直径较水平布置明显减小，有利于改善炉膛出口的烟温偏差 。

从烟气侧方面讨论引起热偏差的主要因素是炉膛内火炬旋转动量的大小，而旋转动量的大小与实际切圆的直径大小有直接的关系。切圆直径越大，炉膛出口烟温和烟速偏差就越大。直流燃烧器射流喷出后，产生偏转的主要原因是：射流卷吸高温烟气引起射流偏转；受邻角气流的冲击、挤压而偏离轴线；射流燃烧器结构对射流偏转的影响。

影响实际切圆直径的因素：

1、假想切圆直径d0越大，实际的切圆直径越大；

2、燃烧器高宽比h/b越大，实际切圆直径越大；

3、燃烧器喷口总面积与炉膛截面积之比∑Ai/A增大，在炉膛热态工 作时，实际切圆直径变小，在冷态条件下，实际切圆直径变化不大；

4、燃烧器的间隙率s/h过小，可能对煤粉着火不利并容易加剧气流偏斜，是实际切圆直径增大，而燃烧器的间隙率s/h过大，也不利于上下两股气流之间的混合，对煤粉气流的燃烧及其燃尽不利。

5、一、二次风动量比（m2ω2/ m1ω1）越大，则一次风射流偏转程度越大，炉内实际切圆直径越大；

6、燃烧器摆角α下摆时，炉内实际切圆直径增大，摆角上摆时，炉内实际切圆直径减小

总结分析得出以下结论：

六、整改措施：

适当增加反切风（SOFA风）的动量，合理选择主燃烧器区二次风和反切（SOFA）风风量的比例。

在保证炉内燃烧工况稳定的前提下，依据左右侧对流换热器汽温的温升，增减偏转二次风的动量，调节炉内煤粉燃烧射流的旋转动量，以此来调节炉膛出口烟温。

减小燃烧器摆角的摆动幅度，尽量维持在水平方向，这样既保证了炉内合理的切圆直径，也有利于炉内煤粉射流的充分燃烧和提高炉膛内温度场的均匀性。

合理控制CCOFA风的风量，尤其是在低负荷工况下，减少CCOFA风挡板的开度，保证炉内主燃烧区的区域热负荷，提高主燃烧区域气流的湍动度，进而提高炉内温度场的均匀性。

合理选择二次风风量，以达到合理的风煤比例，是炉内燃烧更加充分，进而提高炉内温度场的均匀性。

在低负荷下增加运行磨周界风的开度，提高火焰射流的刚度，防止炉内火焰中心偏斜，有助于改善炉膛出口的烟温偏差。

合理的选择磨组运行方式

运行人员应积极调整，实现每一层一次风量四角均匀，形成炉内良好的浓度场和温度场，使旋转动量均匀。

对减温水阀门进下内漏检查，确保设备可靠运行。

运行中按规定执行吹灰工作，避免积灰严重引起局部超温

七、效果检查

利用现场小指标实时监控系统对生产参数不断优化调整，定期对减温水阀门内漏进行检查，按规定执行锅炉吹灰工作，盘前放置对标达标警示牌，提醒盘前运行人员精心调整。通过执行上述措施，采取10、11月份进行参照，左右侧主汽温两侧温度偏差均值由6.6℃降至2.5℃，且壁温超温情况明显减弱。在以后的工作中，我们将继续完善改进,不断总结新的工作经验，为我厂的节能降耗工作不断地挖掘潜力。 节能，安全工作任重而道远，所以我们不会至此止步，而要百尺竿头，更进一步，为降低制粉电耗再立新功，为生产的安全运行保驾护航。

参考文献

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[3]黄卫军.锅炉排烟温度高及两侧偏差大原因分析及控制[B].锅炉技术,2015(4)