660MW超超臨界鍋爐汽溫偏差調整試驗研究

馬龍信，　路　昆，　葛　偉，　吳桂福，　李　兵

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

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660MW超超臨界鍋爐汽溫偏差調整試驗研究

馬龍信，路昆，葛偉，吳桂福，李兵

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

摘要：某電廠2×660MW超超臨界燃煤機組鍋爐為超超臨界參數變壓運行Π型直流爐。600MW負荷下，低溫再熱器出口蒸汽右側比左側高出將近20℃，運行中必須投入大量減溫水才能保證左右偏差保持在合理的范圍之內。所以說再熱氣溫偏差不但影響了鍋爐的安全運行，同時降低了鍋爐的經濟運行。本文針對超超臨界機組的再熱氣溫偏差問題進行了研究，并提出了解決方案。

關鍵詞：超超臨界機組； 汽溫偏差； SOFA； 磨煤機； 試驗研究

0　引言

某電廠2×660MW超超臨界燃煤機組鍋爐為超超臨界參數變壓運行Π型直流爐。鍋爐出口蒸汽參數為26.15MPa/605℃/603℃。鍋爐燃燒系統采用6臺HP1043中速磨、冷一次風直吹式制粉系統、采用低NOx同軸煤粉燃燒器LNCFS-Ⅲ及分配配風方式，磨制設計煤種時5臺運行，一臺備用。24只直流式燃燒器分6層布置與爐膛下部四角，煤粉和空氣從四角送入，在爐膛呈切圓方式燃燒。

600MW負荷下，低溫再熱器出口蒸汽左側比右側高出16℃，而左右交叉后，高溫再熱器出口蒸汽右側比左側高出將近20℃，較大的溫差使再熱器一側的管壁容易超溫，存在很大的危險性，運行中必須投入大量減溫水才能保證左右偏差保持在合理的范圍之內。所以說再熱氣溫偏差不但影響了鍋爐的安全運行，同時降低了鍋爐的經濟運行。

1　問題分析

從目前國內外的四角切圓燃燒鍋爐的運行和研究情況看，在四角切圓燃燒鍋爐中汽溫偏差和煙溫偏差的問題是普遍存在的。一般情況下可以認為，主要是由于爐膛出口處存在煙氣流殘余扭轉，在上爐膛及水平煙道中產生煙氣速度場、溫度場以及顆粒分布場偏差所致。

產生該現象的原因可以做如下理解：由于四角切向燃燒的原因，爐膛出口煙氣會存在殘余扭轉，對于切圓為順時針的鍋爐，左側分隔屏處容易形成“煙氣走廊”，煙氣向后直接進入水平煙道。而右側分隔屏處的煙氣則首先有流向前墻的趨勢，然后折返向后流入水平煙道，如圖1所示。左側煙氣阻力小、流量大；但是煙氣在分隔屏間的混合不強烈、充滿程度及紊流程度小，對流換熱不強烈；右側煙氣阻力大、流量小，存在強烈混合、擾動，對流換熱也因此非常強烈。分隔屏內工質溫升呈右高左低的分布特性；而在上爐膛出口之后的對流受熱面末級過熱器及低溫再熱器以對流換熱為主，由于左側煙氣流量大，煙溫高，對流換熱比右側強烈，汽溫呈左高右低，與煙溫偏差趨于一致。為提高主汽溫度，該超超臨界機組布置的受熱面比一般的超臨界機組的受熱面更多，對爐內兩側煙氣量和煙氣密度平衡要求更高。當爐內氣流出現不平衡易產生兩側氣溫偏差，造成兩側管排溫度差異，容易使管子超溫或爆管。[1]

試驗表明：在爐膛出口區域對流型過熱器和再熱器、輻射型過熱器和再熱器之間沿爐膛寬度吸熱偏差的分布有截然不同的分布規律，前者呈“M”形分布，后者呈兩側低中間高的凸形分布[2]。

通過上述分析和以往的調整經驗，先考慮對機組進行冷態動力場試驗和熱態調整試驗，最終汽溫偏差將會減少。

2　試驗研究

本次調整試驗圍繞如何解決再熱汽溫低和汽溫偏差來進行，主要進行調整SOFA風角度、磨煤機的投運方式、SOFA風量調整等試驗，減小兩側再熱汽溫偏差，提高機組的安全性和經濟性。

2.1SOFA反切角度調整

表1　工況1、2各層SOFA風水平擺角。

表2　SOFA反切角調整前后參數變化

通過對SOFA角度調整，找到降低左右側的氣溫偏差的平衡點。當時調整的各個工況，以及對氣溫偏差影響的數據見表1、表2。

通過調節SOFA風的反切角，可以降低爐膛出口煙氣的殘余旋轉，防止煙氣走廊的產生，保證整個爐膛出口水平界面上的煙氣流量均勻，降低汽溫的偏差。

本次調整主要是對#3、#4角SOFA風的反切角進行了調整，將切角全部調整至零位。工況3的再熱氣溫偏差在10℃左右。通過調整，氣溫偏差達到15.23℃，氧量偏差適當減少，原因是鍋爐左側風量大于右側，而A側低再出口溫度高，交叉到鍋爐B側，爐內流場不均，所以造成兩側氣溫偏差。

2.2BCDE和ACDEF磨運行試驗

表3　BCDE和ACDEF磨運行調整前后參數變化

磨煤機的投切以及相同負荷下的分配方式，對火焰中心的位置以及熱量的分配將產生很大的影響。投運的磨煤機的臺數越多，整個火焰在爐膛內的充滿度更好，煤粉在爐膛內燃燒的行程更長，煙氣在爐膛出口的殘余旋轉更小，汽溫的偏差更小。

以上兩個工況分別是BCDE四臺磨和ACDEF五臺磨運行。當4磨運行時，再熱器出口汽溫偏差在12.89℃，汽溫的平均值也只有584.7℃；而5磨運行的氣溫偏差在6.16℃，但有8.34t/h的減溫水，汽溫的平均值為593.7℃。可見，5臺磨煤機投運之后，再熱器汽溫偏差降低，同時再熱器汽溫也大大提升。

2.3BCDEF和ACDEF磨運行試驗

在投運相同臺數的磨煤機的情況下，投運上層的磨煤機能夠提升火焰中心的高度，主再熱蒸汽的汽溫會升高，但同時造成煙氣在爐膛內的行程降低，切圓的扭矩增加，在爐膛出口的殘余旋轉相對增強，需要SOFA風量相應增加。

以上兩個工況分別為投運BCDEF磨以及投運ABCDE磨。從運行數據分析可知，投運上五層磨煤機BCDEF時，再熱蒸汽汽溫溫偏差為18℃，而投運下五層磨煤機ABCDE時，再熱蒸汽的汽溫偏差為12.4℃，投運上五層比下五層大5.6℃。

3　結論

（1）SOFA風量和CCOFA風量對再熱汽溫高低影響較大。風量的適當增加，爐膛內主燃燒區域燃燒份額減少，中上部燃燒能量增加，火焰中心上移，主、再汽溫提高。SOFA風量增加能使低溫再熱出口汽溫左右偏差減少，但會導致末過溫度吸熱偏差適當增大，在今后的調整中應視溫度高低來進行調整。

（2）鍋爐爐膛內左側氧量比右側的氧量要高1.3%左右，說明爐內的燃燒偏向右側，導致爐內火焰偏斜鍋爐右側，引起右側分隔屏、后屏溫度升高，也會增加汽溫偏差，建議小修對機組重新進行冷態檢查和試驗。

（3）鍋爐在吹灰時，由于溫度的變化和吹灰蒸汽影響，爐內的流場發生變化，進而引起氣氣溫偏差增加。

（4）從熱態調整中發現，再熱器溫偏差變化大、穩定性差、鍋爐氧量B側氧量比A側氧量要低1.3～1.5%左右，主要原因是煤粉分配偏差和燃燒器噴口磨損、燒損，導流板變形脫落等引起的爐內流場偏差。煤粉分配偏差及爐膛內流場偏差引起爐內煙氣溫度偏差加劇，導致氣溫穩定性變差，偏差增大。建議機組小修的時候對所有燃燒器噴口、二次風擋板和SOFA擋板及噴口角度重新進行校對，消除爐內左右偏差，減小汽溫偏差。

通過項目實施，主汽減溫水量降低明顯，提高了再熱汽溫8℃以上，在未投再熱器減溫水的情況下汽溫偏差8～10℃左右。但從實際運行分析，氣溫偏差變化較大，穩定性差，這也說明爐內流場存在缺陷。

表4　BCDEF和ACDEF磨調整前后運行參數

4　結語

本文通過對某電廠超超臨界600MW機組再熱偏差原因的分析，讓運行人員更加清晰的認識超超臨界機組再熱汽溫偏差產生的機理，同時調整試驗研究提供的調整手段，對運行人員調整超超臨界機組再熱汽溫偏差具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]周俊虎，宋國良，陳寅彪，等.2008t/h四角切圓燃燒鍋爐爐膛出口煙溫偏差的試驗研究[J].熱力發電，2003.

[2]劉林華，余其錚，談和平切圓燃燒鍋爐過熱器和再熱器沿爐膛寬度吸熱偏差的分布規律[J].動力工程，1999，（5）.

修回日期：2016-04-11

DOI：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.02.006

中圖分類號：TK229.2

文獻標識碼：B

文章編號：2095-3429（2016）02-0026-04

作者簡介：馬龍信（1985-），男，山東濟寧人，碩士，中級工程師，主要從事電站鍋爐的節能減排工作。

收稿日期：2016-01-26

Steam Temperature Deviation Adjusting Experimental Study of 660MW Ultra Supercritical Boiler

MA Long-xin， LU Kun， GE Wei， WU Gui-fu， LI Bing
（Huadian Electric Power Research Institute Zhejiang Hangzhou 310030）

Abstract：2×660MW ultra supercritical coal-fired boiler of a power plant is ultra supercritical variable pressure operation parameters Π type concurrent boiler.Under 600MW load，the temperature of the right side outlet of the low temperature heater is about 20 degrees higher than the left，and during the operation，there must be a lot of desuperheater water to ensure that deviations of the left and right are kept in a reasonable range.So the deviation of the temperature of the reheat steam not only affects the safe operation of the boiler，but also reduces the economic operation of the boiler.In this paper，the problem of the deviation of the reheat steam of ultra supercritical unit is studied，and the solution is proposed.

Key words：ultra supercritical unit steam； temperature deviation； SOFA； mill； experiment research