超臨界600MW機組“W”型火焰無煙煤鍋爐大屏超溫原因分析

龍治義

摘 要：鍋爐在我們的生活中用處十分廣泛，有提供熱水的鍋爐也有產生蒸汽的鍋爐，其中熱水鍋爐用于生活中比較多，而工業生產所用的蒸汽鍋爐經過技術的不斷完善，現在出現了各種各樣的鍋爐。本文主要以超臨界600MW機組“W”型火焰無煙煤鍋爐為主，介紹了該鍋爐的主要特點，分析了無煙煤鍋爐大屏超溫的原因以及相應的改進措施，為我國工業的發展提供更強大的動力。

關鍵詞：600MW機組；“W”型火焰無煙；煤鍋爐；大屏超溫

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.135

0 引言

近幾年來國家倡導綠色低碳發展，將環境保護放在經濟發展的前面，為了響應國家號召，在十三五期間，煤炭使用量在電力發電中的比例下降5個百分點左右，但從長遠來看，鍋爐行業發展前景還是比較樂觀的，因為其成本低廉、需求量高、環保技術先進等。所以現在無煙煤鍋爐受到大眾的追捧，但是有的鍋爐排煙溫度高，鍋爐大屏超溫現象嚴重，長此以往會引發水管爆裂等危險發生，對鍋爐工人的安全造成很大的威脅。

在我國西南地區煤炭資源豐富，含有較多的無煙煤，他最大的特點就是難發揮、著火不易、較難燃盡的，但是有的無煙煤含有很高的化學成——硫。根據部分數據顯示，使用無煙煤的火電產大約占全國發電用煤的3%左右，加上其他類型的煤炭，使用量可達10%左右。長期以來，如何在保證鍋爐安全的條件下增加燃煤率成為社會普遍關注的問題，我國的電力工廠一直致力于解決這個問題。

1 超臨界600MW機組“W”型火焰無煙煤鍋爐的特點

超臨界600MW機組“W”型火焰無煙煤鍋爐的燃燒器采用直流狹縫式燃燒器，安裝在爐膛前后，對稱分布，保證燒煤量最少的情況下獲得最大的熱效率。該無煙鍋爐是超臨界鍋爐爐膛冷壁利用中間混合集箱來實現上下過渡的，而且才用了低質量流速的垂直管圈，它是螺旋內型的，最大的優點能夠對冷壁管進行快速冷卻，在一定時間范圍內限制管間溫差的大小，流速低的條件使得蒸發阻力變小，在某種程度上降低了耗電量。超臨界600MW機組“W”型火焰無煙煤鍋爐生產初期解決了水冷壁拉裂現象，技術不斷趨于成熟。當工廠使用無煙煤時，600MW機組“W”型火焰鍋爐利用自身鍋爐的條件，延長火焰行程，意味著煤粉在爐內停留較長時間，這樣火力發揮時間長，燃燒率不提高。

2 超臨界600MW機組“W”型火焰無煙煤鍋爐大屏超溫原因分析

2.1 屏式過熱器布置不合理

“W”型火焰無煙煤鍋爐高溫型 CFB 鍋爐最大的缺點是負荷不穩定，根據多次檢測結果表明爐膛中部溫度高出兩壁溫度可達280攝氏度以上。這是因為鍋爐中燒的煤不僅僅是無煙煤，更多的是各種煤混合摻雜，煤質不均勻質量參差不齊，再加上制粉系統固定的運行方式，和機組負荷率大小的變化，使得爐內溫度場分布不均勻。特別是CFB 鍋爐爐膛更加寬闊，所以W火焰無煤爐相對來說燃煤率較低一些。一般600MW機組“W”型鍋爐的熱效率在90%以上，還有較大的發展空間。

2.2 大屏區煙氣溫度高

一般來說，超臨界600MW機組“W”型火焰無煙煤鍋爐這個型號的鍋爐屏高20米左右，進口管屏離膛下出口大概在10米左右。通過煙溫測量結果顯示，從下爐膛出口到大屏處進口這段區域是整個鍋爐溫度最高的地方，所以在這一段區域內煙氣輻射強度比較大，在溫度越高的情況下對煤質的負荷變化敏感性也會越大。經過實驗技術人員的結果測試，我們可以知道在大屏溫度每升高10度以上，那么一級減溫水量達到l50～l95t/h.，煤質發熱量會隨著受熱面積的增大呈反比例變化，而使得爐膛火焰中心向上移動，大屏區煙氣溫度升高效果進一步顯現出來。

2.3 高溫腐蝕現象嚴重

除了上述出現的兩個比較嚴重的問題外，對于這個類型的鍋爐還有一個問題就是高溫腐蝕現象。當我們為了解決煤粉燃盡問題時，，W型火焰鍋爐的制粉系統為了提高煤粉細度將其控制在6%以內，所耗用電量相對較高。值得注意的是，當鍋爐內壁溫度升高，管壁的金屬溫度也會隨之提升，那么高溫過熱器管壁溫度會達到600℃以上，很顯然此時的高溫腐蝕現象就出現了。鍋爐溫度與腐蝕速率呈成比例的變化趨勢，參數越高，高溫腐蝕越嚴重。

3 技術改進措施

針對高溫腐蝕現象，技術人員已經找到解決措施，在鍋爐內加入石灰石進行脫硫，那么在受熱面不會產生高溫與低溫腐蝕現象了；我們將大屏過熱器的管道直徑擴大2毫米，這樣既提高流速，減小了外圈阻力，又降低了管道溫度，可謂一舉兩得。通過熱力計算發現改造前后溫度下降了45℃左右；為了減少管道吸熱，我們用耐高溫的金屬纖維澆筑覆蓋管道，厚度在20毫米左右即可，在很大程度上減少其吸熱性。為了防止大屏局部溫度過高，我們在高溫過熱器和高溫再熱器之間的某個折角處安裝煙溫監視熱電器，通過屏幕顯示溫度過高區域的負荷變化情況，由數據擬合曲線圖我們可對高溫情況進行有效的監視，及時調整配風方式和投運方式，改變熱負荷分配，提高鍋爐內膛的熱負荷均勻性，在很大程度上改變了過熱器溫度較高的現象，對于高溫腐蝕會有一定改善。經過改進，鍋爐屏與屏之間溫差大大減少，鍋爐咸溫水量也隨之減少，大屏壁區域溫度高的現象有所緩解，安全狀況明顯提高。

4 結語

通過對超臨界600MW機組“W”型火焰無煙煤鍋爐大屏超溫原因進行分析，我們找到合理的解決方法，最大程度上保證了生產效率和人員安全，為我國的工業化進程提供更好的動力支持。

參考文獻：

[1]張大鵬.某電廠600MW超臨界直流W型火焰鍋爐的燃燒調整[J]. 科技創新與應用，2016（08）：122.

[2]李文偉.600MW超臨界“W”火焰鍋爐高溫再熱器泄露分析及處理[J].工程技術：全文版，2016（70）：00162-00163.

[3]楊帆.600MW“W”火焰鍋爐燃燒過程數值模擬與結渣問題研究[D]. 華北電力大學，2016.