电厂锅炉运行中的问题及改进调整策略

电厂锅炉运行中的问题及改进调整策略

张磊

华电内蒙古能源有限公司包头发电分公司，内蒙古 包头 014013

摘要：所谓电站锅炉，通俗来讲就是电厂用来发电的锅炉。一般容量较大，主力机组为600MW，较先进的是超超临界锅炉，容量可达1000MW。为了保证电厂锅炉能够正常运转，本文详细分析了电厂锅炉概论，并且通过研究电厂锅炉问题的具体表现和内部原因，进一步总结出电厂锅炉改进策略。

关键词：电厂锅炉；汽轮设备；燃烧区域；煤炭能源

近几年，随着大容量火电设备大量生产和使用，超临界锅炉设备在内部制造、生产管理方面的水平明显不足，导致锅炉在实际生产环节上会产生许多问题，比如：超临界锅炉水冷壁的异常变形、撕裂爆管更是常有发生，对超临界锅炉的安全运行带来了巨大影响，因此，探讨电厂锅炉运行中的问题及改进调整策略意义重大。

一、电厂锅炉概论

电厂锅炉主要指的是电厂向汽轮设备提供标准数量和质量的蒸汽能量的大型锅炉设备，其中火力发电厂则为主要热力设备之一，经常与标准容量汽轮发动机相配套，主要用于设备发电，但是该设备在特殊情况和环境下同样能够兼职作为外部供热。此种设备一般基础蒸发量较大，蒸汽参数相对较高，所以需要引进完整的辅助设备和系统，针对此种现状应使用强制通风方式，结合多种燃料物质，所以锅炉设备内部结构十分复杂，且运转效率较高，一般设备可达到85-93%左右。

电厂锅炉在运转环节上，主要由前墙、前后强等两种布置模式，因此按照以上两种布置模式时，通常需要选择旋流式燃烧设备。锅炉设备优势主要体现在煤粉传输管道位置布置简单，但是对于燃料水平要求较高。

除此之外，对于电厂锅炉设备位置布置来说，四角布置就是把直流式燃烧器布置在炉膛四角，其喷口中心线与炉膛中心的一个假想圆相切。四角布置的缺点是风道布置较复杂，但燃烧比较稳定，它适用于多种燃料[1]。

二、电厂锅炉问题

（一）表现

第一，电厂锅炉实际运转过程中，由于设备拱肩部位以上的垂直方向炉膛高度不足，导致炉膛下部分水冷内壁需要安装大量燃烧区域，导致锅炉设备在实际运转室水冷内部吸收热量明显不足，锅炉设备压力调整效率较慢，造成设备过热气温波动较大，最终造成锅炉过热设备产生高温形变问题。

第二，锅炉运行时根据煤炭种类变化和锅炉制粉系统在实际运转环节上，外界影响因素轻微的变动极易造成锅炉设备燃烧不稳定、燃烧效率现将等问题。

第三，由于锅炉燃烧设备内部结构比较特别，此种现状极易导致锅炉设备在低负荷预转环节上产生短路问题，最终造成火焰燃烧中心位置产生偏移，所以当锅炉设备运转负荷不断降低时，小部分燃烧设备停止使用会造成原本对称的火焰形态产生明显转变，其锅炉水冷内壁的热量流向密度产生明显转变，致使炉内的温度环境分布不均匀[2]。

（二）原因

首先，设备燃烧不充分，导致炉内热量分布不均匀，锅炉实际运行过程中，其煤炭产生了质量的变化，煤炭能源燃烧不充分，加上锅炉内部热量负荷分布不均匀，造成锅炉水冷内壁和管道在工作时，流动性产生异常情况。除此之外，锅炉设备负荷变动时，锅炉前、后墙壁上的燃烧设备匹配不标准，同时在某种设备工作状态下无法形成对称形态，致使锅炉前、后水冷内壁和管道流动不平衡。

其次，锅炉水冷内部热量偏差数据较大，水冷内部管道形变不同，导致锅炉实际运转环节上，水冷内部受热不均匀，设备存在温度偏差，致使锅炉设备前、后墙壁以及侧面水冷管道工作形式流动性较大，对于锅炉设备水冷内部管道的基础冷却度无法保证基础平衡性，导致水冷内部和管道温差不断提升，最终造成水冷管道形变。

最后，锅炉实际安装和施工工程中所产生的问题，深究其主要原因主要由于锅炉在安装时不能充分考虑水冷内部和管道的热量膨胀量，致使水冷内壁管道被上、下进出口联动卡死。而水冷内壁在固定条件下受热膨胀十分严重，造成水冷壁受到热量影响时，所产生的应力会大幅度提升，加上水冷内壁严重形变，锅炉内部热量分布不均匀，致使锅炉水冷壁受热时，所受到的应力已经超过了材料允许应力的90.3MPa，最终导致成水冷壁管严重撕裂。

三、电厂锅炉改进策略

（一）设备改进

锅炉设备实际开展方案设计以及安装过程中，并没有充分考虑设备水冷内壁和管道的热量膨胀充裕量，致使水冷壁管受到热量膨胀时，被设备上、下出口卡死，一旦产生此种情况，则会受到热量膨胀受到严重的损坏，导致锅炉水冷壁受热时所产生的应力大幅度提高，针对此种现状，需要对锅炉设备水冷壁下方向等约束和限制区域进行优化和改进，致使锅炉水冷壁区域在实际运转环节上可以自由膨胀收缩，以此缓解水冷壁由于受热不均匀造成热应力问题。

针对此种现状，首先需要对管道结构破损位置进行拆除，以此改进施工技术。比如：锅炉顶部棚出口集箱保温外层、锅炉底部大包水冷壁等。

第一，锅炉底部大包下集箱进行密封处理和结构改进，其下集箱水冷壁的结构密封板材需要更改为结构搭建式，有效与水冷壁位置点焊接稳定性，并且将大包内前、后集箱连接结构板材进行保温和结构焊接处理。同时想要保证相邻箱体之间所具有的独立性，需要将集箱之间的连接环阻断，并且使用单边固定等形式进行系统化定位处理，确保水冷壁下联箱能够在锅炉内部进行整体保温。

第二，锅炉顶部大包出口集箱保温以及管道内部密封处理过程中，想要对其进行改进和优化，需要将顶棚出口集箱左、右两侧安装5根之臣结构，而棚顶中间集箱连接位置则需要建立2根后包墙体结构，对于原始锅炉顶棚出口集箱与左右墙体拉裂结构需要进行密封，并且保持原样。锅炉顶棚出口位置相邻集箱的连接环断裂处理之后，针对集箱结构使用单边抱箍技术，并且进行分割的结构与顶棚两部分则需要使用密封盒进行保温，防止锅炉内部结构漏灰[3]。

（二）材料燃烧调整

电厂锅炉运行过程中，在不同负荷、煤炭质量变化背景下，锅炉内部空气环境、温度会随之转变，此种现状会导致锅炉内部燃烧速度不均匀，甚至产生了直接冲刷锅炉水冷壁等现状。所以，在电厂锅炉运行环节需要使用相关应对措施，以此保证锅炉内部空气环境和动力场分布均匀，确保锅炉内部的温度始终保持在标准范围内。

第一，当锅炉设备实际运行时煤炭产生了质量变化，需要根据煤炭燃烧特点对锅炉燃烧情况进行结构优化和参数调整，以此保证锅炉内部合理的温度水平，致使锅炉内部热量负荷分布均匀。对于低位发热量较高，且灰分含量较低的煤炭进行燃烧时，火焰中心位置较高，长期以往会导致锅炉内部高温区域不断上移，甚至进入炉膛上部分结构，所以需要进一步调节风量控制燃烧时的位置，致使锅炉内部的高温区域始终保持在下炉膛内部，防止温度上升过快，致使水冷壁异常形变问题。

第二，锅炉进行变压运行时，应合理控制燃烧设备以及磨粉设备匹配关系，致使锅炉设备燃烧设备的基础对称性，在锅炉设备下炉膛内部能够形成对称的火焰。当锅炉75%负荷工作状态时，锅炉设备至少二分之一的炉膛内部安装4台燃烧设备，并持续向炉膛内部喷入煤粉，在炉内形成均匀的温度场与空气动力场，避免火焰冲刷而导致水冷壁结渣和异常变形。

结束语：

由此可见，想要保证锅炉能够正常运转，应尽可能控制锅炉内水冷壁管工作质量和流量补偿特点，当锅炉在超临界运转压力状态下正常运行时，锅炉水冷壁管工作状态流动特点对水冷内部工作模式十分敏感，此时需要合理控制设备入口工作稳定性，否则直接导致锅炉水冷壁管流动性产生剧烈转变，引起水冷壁管异常冷却，造成严重的损坏和疲劳。

参考文献：

[1]刁洪虎,陈臻,钱水兵.电厂锅炉汽机设备运行中的问题及措施分析[J].应用能源技术,2022(5):26-28.

[2]刘军,邓文龙,黄德胜,成丽波,刘雲鹏.电厂锅炉水冷壁耐高温防腐措施中的环境因素影响[J].环境工程,2022,40(1):310.

[3]曹路路.电厂锅炉运行及其设备维护问题及解决措施分析[J].新型工业化,2021,11(12):183-185.