電廠鍋爐運(yùn)行中的問題及改進(jìn)調(diào)整策略

蔣勇

摘 要：分析了電廠鍋爐運(yùn)行中的主要問題，以及電廠鍋爐水冷壁異常變形及爆管原因，提出了電廠鍋爐運(yùn)行中的設(shè)備改進(jìn)和燃燒運(yùn)行調(diào)整的策略。

關(guān)鍵詞：電廠；W型火焰鍋爐；問題改進(jìn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.173

近年來，隨著大容量火電機(jī)組的大量投產(chǎn)，由于超臨界鍋爐設(shè)計(jì)制造、生產(chǎn)運(yùn)行管理的水平不夠，超臨界鍋爐在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)了各種各樣的問題，其中超臨界鍋爐水冷壁的異常變形、撕裂爆管更是常有發(fā)生，對超臨界鍋爐的安全運(yùn)行帶來了巨大影響，因此，探討電廠鍋爐運(yùn)行中的問題及改進(jìn)調(diào)整策略意義重大。

1 電廠鍋爐運(yùn)行中的主要問題

首先，因鍋爐拱肩部位以上的垂直爐膛高度不夠以及鍋爐下爐膛水冷壁輔設(shè)大量衛(wèi)燃帶，使鍋爐在運(yùn)行中水冷壁的吸熱不足，鍋爐工質(zhì)的壓力調(diào)整速度較慢，導(dǎo)致過熱汽溫波動(dòng)大，甚至于使鍋爐屏式過熱器出現(xiàn)超溫變形；

其次，鍋爐運(yùn)行時(shí)燃用的煤種變化與鍋爐制粉系統(tǒng)運(yùn)行工況等因素的輕微變動(dòng)容易導(dǎo)致鍋爐燃燒不穩(wěn)、燃燒效率下降問題；

再次，由于W型火焰鍋爐燃燒器的獨(dú)特布置方式，容易使鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)火焰短路，進(jìn)而導(dǎo)致火焰的燃燒中心位置發(fā)生偏移；在鍋爐變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，部分燃燒器的停用會原本對稱的W型火焰形狀發(fā)生變化，從而導(dǎo)致火焰偏置，導(dǎo)致鍋爐水冷壁的熱流密度發(fā)生變化，使?fàn)t內(nèi)溫度場分布不均勻。

2 電廠鍋爐水冷壁異常變形及爆管原因

首先，燃燒調(diào)整不當(dāng)，爐內(nèi)熱負(fù)荷分布不均。鍋爐實(shí)際運(yùn)行煤質(zhì)變化，燃燒調(diào)整不當(dāng)，使?fàn)t內(nèi)熱負(fù)荷分布不均勻，使鍋爐水冷壁管內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)特性異常。另外，鍋爐負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，前后墻上燃燒器的停投匹配不對稱，在某些負(fù)荷工況下難以形對稱的W型火焰，使鍋爐前后墻水冷壁管內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)不一致。

其次，水冷壁熱偏差大，水冷壁管變形不一。在實(shí)際運(yùn)行過程中，水冷壁受熱不均勻，存在溫度偏差，使鍋爐前后墻及側(cè)墻水冷壁管內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)特性相差較大，對鍋爐水冷壁管的冷卻程度不同，使水冷壁管壁溫相差較大，導(dǎo)致水冷壁管變形。

再次，施工安裝過程中的疏忽。在鍋爐安裝過程中沒有充分考慮水冷壁管的熱膨脹裕量，使水冷壁管屏被上下進(jìn)出口聯(lián)箱卡死，水冷壁在被固定的情況下受熱膨脹嚴(yán)重受限，導(dǎo)致水冷壁在受熱時(shí)所受應(yīng)力大幅上升，加上水冷壁管的嚴(yán)重變形和爐內(nèi)熱負(fù)荷分布不均勻，使鍋爐水冷壁在受熱時(shí)其所受應(yīng)力超過其材料所允許的應(yīng)力90.3MPa從而造成水冷壁管撕裂。

3 電廠鍋爐運(yùn)行中的改進(jìn)調(diào)整策略

3.1 設(shè)備改進(jìn)

在鍋爐設(shè)計(jì)安裝過程中，沒有充分考慮水冷壁管的熱膨脹裕量，使水冷壁管屏在受熱膨脹時(shí)被上下進(jìn)出口聯(lián)箱卡死，水冷壁在被固定卡死的情況下受熱膨脹嚴(yán)重受限，致使水冷壁在受熱時(shí)所受應(yīng)力大幅上升，所以要對鍋爐水冷壁下集箱等限制受熱面膨脹的部位進(jìn)行改進(jìn)，使鍋爐水冷壁在運(yùn)行過程中能夠自由地膨脹收縮，減緩水冷壁因受熱不均勻而引起的熱應(yīng)力。

對拉裂爆管部位，如：爐頂大包頂棚出口集箱保溫外護(hù)拆除、爐底大包水冷壁前（后）下集箱保溫拆除；爐底大包水冷壁前（后）下集箱密封改進(jìn)；爐頂大包頂棚出口集箱保溫及后包墻管密封；爐膛及豎井煙道剛性梁插銷、錨點(diǎn)及止晃裝置檢查，消除膨脹受阻隱患等進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。

（1）爐底大包水冷壁前（后）下集箱密封改進(jìn)。下集箱水冷壁密封板改為搭接式，與水冷壁點(diǎn)焊牢固，并將大包內(nèi)前后集箱連接板處加焊保溫密封盒。相鄰集箱間連接環(huán)打斷，采用單邊抱箍形式進(jìn)行定位。水冷壁下聯(lián)箱在大包內(nèi)進(jìn)行整體保溫。

（2）爐頂大包頂棚出口集箱保溫及后包墻管密封改進(jìn)。將頂棚出口集箱左右兩側(cè)各5根、頂棚中間集箱連接處左右各2根后包墻管鰭片從集箱底部割開。原頂棚出口集箱與左、右包墻拉裂的鰭片密封焊縫維持原樣，暫不處理。頂棚出口各相鄰分集箱間連接環(huán)打斷后采用單邊抱箍。割開的鰭片及頂棚兩端部采用密封盒填保溫密封的方式，防止鍋爐漏灰。并將爐內(nèi)頂棚出口集箱進(jìn)行全部耐火澆注保溫。同時(shí)將后包墻及兩側(cè)包墻的大包支撐板每隔2米打斷，開U形預(yù)留膨脹縫，并抽查50米區(qū)域：前/后包墻剛性梁拆除保溫、外護(hù)進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)異常擴(kuò)大處理。檢查爐底大包剛性梁插銷、錨點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)缺失及脫焊的部位按要求進(jìn)行補(bǔ)全或加固。

3.2 燃燒運(yùn)行調(diào)整

實(shí)際運(yùn)行中，在負(fù)荷、煤質(zhì)變化時(shí)爐內(nèi)空氣動(dòng)力場、溫度場也會隨之改變，可能會使?fàn)t內(nèi)速度場不均勻，甚至出現(xiàn)發(fā)生直接沖刷爐墻水冷壁的現(xiàn)象。因此，在運(yùn)行中應(yīng)采取以下措施，以保證爐內(nèi)空氣動(dòng)力場的均勻，從而保證爐內(nèi)合理的溫度場：

（1）當(dāng)鍋爐實(shí)際運(yùn)行煤質(zhì)變化時(shí)，針對煤種煤質(zhì)燃燒特性對鍋爐燃燒運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，保持爐內(nèi)合理的溫度場，使?fàn)t內(nèi)熱負(fù)荷分布均勻。對于低位發(fā)熱量高，灰分含量低的煤，其燃燒時(shí)火焰中心高，可能會使?fàn)t內(nèi)的高溫區(qū)域上移甚至進(jìn)入爐膛上部，要調(diào)節(jié)一次風(fēng)控制其燃燒時(shí)的火焰中心下移，使?fàn)t內(nèi)的高溫區(qū)域保持在下爐膛，避免造成上爐膛溫度過高而使水冷壁結(jié)渣、異常變形爆管等。

（2）在鍋爐變壓運(yùn)行時(shí)，合理控制燃燒器與磨煤機(jī)的匹配關(guān)系，使前后拱上投運(yùn)的燃燒器對稱，在鍋爐下爐膛內(nèi)形成對稱的W型火焰。在鍋爐75%負(fù)荷工況時(shí)，前拱上1/2爐膛有4臺燃燒器向爐內(nèi)噴入煤粉，而后拱上有6臺燃燒器向爐內(nèi)噴入煤粉，鍋爐爐內(nèi)溫度場、速度場不均勻，要調(diào)整前后拱上燃燒器的投停，保持前后拱上投入使用的燃燒器數(shù)量相同，位置對稱，在爐內(nèi)形成均勻的溫度場與空氣動(dòng)力場，避免火焰沖刷而導(dǎo)致水冷壁結(jié)渣和異常變形。

此外，還要盡量控制鍋爐水冷壁管內(nèi)工質(zhì)的流量補(bǔ)償特性向正流量補(bǔ)償特性靠攏。當(dāng)鍋爐在超臨界壓力工況下運(yùn)行時(shí)，鍋爐水冷壁管內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)特性對水冷壁入口工質(zhì)欠燴非常敏感，此時(shí)要控制入口工質(zhì)欠燴不發(fā)生劇烈的波動(dòng)，否則將會使鍋爐水冷壁管內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)特性發(fā)生劇變，從而引起水冷壁管冷卻異常，造成疲勞損傷而產(chǎn)生異常變形甚至爆管。

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