某600MW前后墻對沖旋流燃煤鍋爐屏過壁溫分布研究及調整措施

張濤

（四川廣安發電有限責任公司，四川 廣安 638017）

某公司600MW機組鍋爐為東方鍋爐（集團）股份有限公司設計制造的DG2028/17．45-II5型亞臨界參數自然循環鍋爐。鍋爐采用亞臨界、自然循環、前后墻對沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風、固態排渣、尾部雙煙道、全鋼構架的∏型汽包爐。鍋爐投產至今一直存在屏過管壁溫度偏差大，最大前后屏過管壁溫度相差140℃左右，減溫水使用量大的情況。

1 問題分析

表1為負荷364MW，投ABCD層燃燒器時屏式過熱器各屏管壁溫度統計表。前后屏管壁溫度最大相差141℃，左右屏管壁溫度最大相差120℃。

存在上述問題的主要原因：同層各支燃燒器熱負荷不均勻導致沿爐膛寬度方向各屏壁溫偏差；屏式過熱器的結構導致前后壁溫偏差；水冷壁左右吸熱量不均勻。

表1 屏過各屏管壁溫度 ℃

針對上述因素進行試驗研究。

2 試驗研究

2.1 同層各支燃燒器熱負荷不均勻導致沿爐膛寬度方向各屏壁溫偏差

本文所研究的鍋爐爐膛寬20700mm，深16744mm，燃燒系統采用東方鍋爐廠自行開發設計前后墻對沖燃燒方式的外濃內淡型低NOx旋流煤分燃燒器（OPCC），總共30只旋流煤粉燃燒器分3層布置在前后墻的6只大風箱上，配以6臺中速磨煤機，每臺磨煤機為同一大風箱上的5只煤粉燃燒器提供風粉混合物，設計煤粉細度R90=16%。如圖1。

圖1 燃燒器與磨煤機的連接關系圖

同層各支燃燒器的粉量不均、煤粉細度不均，進風量不均等，均會造成沿爐膛寬度方向的熱負荷不均，進而導致爐膛出口屏式過熱器各屏的壁溫產生較大偏差。

在冷態調試時，對各支燃燒器的一次風進行了調平，熱態時對各磨煤機煤粉細度采用等速采樣裝置采集7各點，每次采集間隔50秒。進行取樣、分析。同時也反映了各支粉管的粉量情況，煤粉細度粗的粉管，收集的粉量也多，說明該燃燒器的熱負荷較大。（各支粉管煤粉取樣結果見表2）。

表2 各臺磨機對應出口粉管的煤粉細度

在冷態調試時，對各支燃燒器的二次風、三次風進行了標定，保證每支燃燒器的進風量相同，同時對二次風大風箱進行了積灰清理，并安裝了風箱防積灰裝置，進行定期清理。防止因風箱積灰導致各支燃燒器的流場不同而導致的燃燒器熱負荷不均。

2.2 屏式過熱器的結構導致前后壁溫偏差

過熱器系統布置了兩次左右交叉：低過出口至屏過進口，屏過出口至高過進口各進行了一次左右交叉，有效的減少了煙氣流過鍋爐寬度上不均勻性帶來的影響，有利于減少屏間及管間的熱偏差。屏過采用在下爐膛出口左右布置12塊大屏，每塊大屏由前后并聯4片小屏組成。

理論上，屏式過熱器為全輻射式，輻射換熱占主要，但是實際上屏式過熱器換熱也受煙氣流速的影響，說明對流換熱也會對屏過的管壁溫度偏差造成很大的影響。

通過投運不同層的燃燒器組合進行實驗，投運ABCD（前墻中、下層，后墻中、下層對沖）層燃燒器時屏過管壁溫度分布如圖2，呈現出前低后高的溫度分布趨勢?？拷垩娼堑蘑籼柶翜囟茸罡?。

圖2 投運ABCD層燃燒器時屏過管壁溫度分布圖

這是由于熱煙氣經過折焰角后，在下爐膛出口靠近折焰角處產生煙氣聚集，又由于屏過采用在下爐膛出口前后并聯4片屏的方式，在第Ⅳ屏處（靠近折焰角）煙氣量明顯大于前面3片屏處的煙氣量，將導致Ⅳ號屏壁溫大于其它前面3片屏的壁溫。

針對上述問題，實驗投運ABCE（前墻上、下層，后墻中、下層）前后墻各兩層的燃燒器運行方式。屏過管壁溫度分布如圖3，也呈現出前低后高的溫度分布趨勢，靠近折焰角的Ⅳ號屏溫度最高。

圖3 投運ABCE層燃燒器時屏過管壁溫度分布圖

為減少煙氣在后墻折焰角處聚集，將煙氣向爐前流動，進行投運ABCF（前墻下層，后墻上、中、下層）層的燃燒器運行方式實驗。屏過管壁溫度分布如圖4，前后屏過的溫度分布趨于均勻，說明煙氣受折焰角的影響較大，折焰角提高了Ⅳ號屏的吸熱量。

2.3 水冷壁左右吸熱量不均勻

在熱態運行時進行了爐膛溫度測量，在折焰角下方的前后墻溫度偏差不大，左右墻的偏差也在70℃的合理范圍內。停爐檢查水冷壁，沒有發現爐膛四周水冷壁有結焦現象，排除因結焦造成的爐膛出口煙溫偏差而導致的屏式過熱器壁溫偏差。

2.4 調整措施及建議

根據上述原因分析和實驗，得出導致屏式過熱器壁溫偏差的原因為：第一、各粉管給粉量不均導致的同層各燃燒器熱負荷不均，進而導致沿爐膛寬度左右的屏式過熱器壁溫偏差；第二、屏式過熱器的結構不合理，導致前后屏過壁溫偏差。

針對上述問題導致的屏過壁溫偏差，相應實施調整措施如下。

圖4 投運ABCF層燃燒器時屏過管壁溫度分布圖

第一，各粉管給粉量不均的問題。針對同臺磨煤機出口各粉管粉量不均，一是要加強動態分離器的檢修及各粉管的一次風調平；二是運行要摸索左右煙氣擋板對屏過壁溫偏差的影響，設置左右煙氣擋板的偏差，以降低左右屏過壁溫偏差；三是調節左右兩側大風門的開度，調節爐膛左右火焰中心高度。

第二，屏式過熱器的結構不合理問題。目前對于屏式過熱器的結構不合理問題，設備上改造的成本較高，只能在運行上進行調整。運行采取措施，使煙氣更多的向前墻流動，主要有開大后墻的燃盡風，減小前墻燃盡風的開度；多投運后墻的燃燒器或加大后墻投運磨煤機的出力，提高后墻燃燒器的火焰長度和強度。

第三，水冷壁吸熱偏差。為防止水冷壁吸熱不均造成的煙溫偏差，要求加強吹灰器的巡視，防止因個別吹灰器異常，造成水冷壁積灰而導致的吸熱量不均，進而影響爐膛出口煙溫偏差。

參考文獻：

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