塔式鍋爐再熱蒸汽汽溫偏差原因分析與調(diào)整

王永樂,秦國華

（銅山華潤電力有限公司，江蘇徐州 221100）

1 問題

銅山華潤電力有限公司6#爐在機組檢修期間為保證鍋爐設(shè)備的安全可靠性，對二再和三過壁溫分別增加145 個和48 個測點。機組運行中，新增二再壁溫測點第39 屏測點3、第41 屏測點3、第42屏測點3 壁溫容易超過635 ℃溫度報警限值。為控制二再受熱面的超溫，增大二再減溫水的流量，降低了二再出口汽溫，導(dǎo)致6#機再熱汽溫偏低，2018 年度平均機側(cè)再熱汽溫590.2 ℃，同比降低0.9 ℃。

2 設(shè)備簡介

鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的SG-3044/27.46-M535型超超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛塔式布置、四角切向燃燒、擺動噴嘴調(diào)溫、平衡通風(fēng)、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置，采用機械刮板撈渣機固態(tài)排渣。鍋爐燃用煙煤，爐膛寬21 480 mm、深21 480 mm。

鍋爐采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配置6 臺ZGM133N 型磨煤機，5 臺投運，1 臺備用。每臺磨煤機引出4 根煤粉管道到爐膛四角，爐外安裝煤粉分配裝置，每根管道分成2 根管道分別與2個相鄰的一次風(fēng)噴嘴相連，共計48 只直流式燃燒器，分12 層布置于爐膛下部四角（每2 個煤粉噴嘴為一層），在爐膛中呈四角切圓方式燃燒。煤粉燃燒器上部設(shè)有分離式燃盡風(fēng)，有6 層風(fēng)室。最上排燃燒器噴口中心線標(biāo)高43 436 mm，一級過熱器屏底距最上排燃燒器噴口22 044 mm，最下排燃燒器噴口中心標(biāo)高23 591 mm，至冷灰斗轉(zhuǎn)角距最下排燃燒器噴口5111 mm。燃燒方式采用低NOx 同軸燃燒系統(tǒng)（LNTFS），主風(fēng)箱設(shè)有12層煤粉燃燒器噴嘴，每2 層對應(yīng)一臺磨煤機，煤粉噴嘴四周布置周界風(fēng)。在同一臺磨對應(yīng)的相鄰2 層煤粉噴嘴下部布置一層底部二次風(fēng)，煤粉噴嘴之間布置一層燃油二次風(fēng)，煤粉噴嘴上部1個組合噴嘴，其中預(yù)置水平偏角的輔助風(fēng)噴嘴（CFS）和直吹式噴嘴各占約50%出口流通面積。主風(fēng)箱上部設(shè)有2 層CCOFA（Close-Coupled Overfire Air）風(fēng)噴嘴。主風(fēng)箱上部布置分離燃盡風(fēng)燃噴嘴，包括6 層可水平擺動的分離燃盡風(fēng)（SOFA）噴嘴。

2.1 鍋爐主要設(shè)計參數(shù)（表1）

表1 鍋爐主要參數(shù)

2.2 鍋爐煤質(zhì)資料（表2）

表2 鍋爐煤質(zhì)

3 再熱汽溫偏低原因分析

3.1 再熱汽溫分布情況及調(diào)整策略

對于四角切圓燃燒塔式爐，煤粉隨一次風(fēng)射流進(jìn)入爐膛著火燃燒，在燃燒器區(qū)域形成一個環(huán)形高溫區(qū)，該區(qū)域溫度高于爐膛中心及外圍。隨著溫度升高，煙氣擴散混合，環(huán)形高溫區(qū)逐漸向中心靠攏，最終形成中心高，四周低的溫度分布形式。若爐內(nèi)切圓直徑大，則高溫區(qū)向中心靠攏的速度就相對緩慢。6#爐動力場切圓前后直徑16 969 mm，左右直徑16 432 mm，貼壁風(fēng)速（5～9）m/s，切圓偏大且貼壁風(fēng)風(fēng)速偏高。二再布置更靠近爐膛出口，受煙氣殘余旋轉(zhuǎn)的影響更大，容易造成二再壁溫切圓中心位置溫度最低，外側(cè)溫度較高，與鍋爐實際運行中的二再壁溫分布顯示一致，呈現(xiàn)兩側(cè)高，中間低的汽溫分布形態(tài)。

3.2 二再壁溫分布及調(diào)整策略。

6#爐二再橫向布置管屏44 屏，每屏22 根管。檢修期間對第2 屏、第42 屏每根管子各增加一個壁溫測點，第6 屏、39 屏每2根管子各增加一個壁溫測點，每屏的第3 根、第22 根管子各增加一個壁溫測點。當(dāng)前每屏壁溫最高點在第3 根二再出口管，屏間最高點壁溫集中在第39，41，42 屏測點3（圖1）。

通過二再壁溫分布情況（圖2）分析，二再壁溫整體呈雙駝峰M 形曲線趨勢，最高壁溫點在第39～42 屏附近。在當(dāng)前工況下，爐膛煙溫偏差＜5 ℃，風(fēng)量偏差很小的范圍內(nèi)，金屬壁溫仍存在較大的熱偏差，式再熱汽溫?zé)o法達(dá)到設(shè)計值的主要原因，但從屏間的汽溫分別和各級再熱器溫升情況分析，鍋爐整體切圓還是偏后墻，使受熱面出現(xiàn)熱偏差。

為了減輕二再壁溫部分測點尤其是第42 屏附近測點超溫情況，基本的調(diào)整思路是減小爐內(nèi)熱負(fù)荷分布的左右偏差，同時使高溫環(huán)形區(qū)向中心靠攏。通過調(diào)整主燃燒區(qū)上方布置的6 層SOFA 風(fēng)的水平擺角，改變爐內(nèi)熱負(fù)荷分配，進(jìn)行燃燒調(diào)整。

圖1 二再壁溫測點布置（黑色部分壁溫較高）

圖2 二再壁溫測點最高溫度點布置

4 再熱蒸汽汽溫偏差的調(diào)節(jié)方法

4.1 燃燒器水平擺角的調(diào)整

SOFA 風(fēng)水平擺角原始位置如圖3 所示。爐內(nèi)火焰切圓為順時針方向（從上往下看），第3 屏和第42 屏處于環(huán)形高溫區(qū)域附近。SOFA 風(fēng)水平擺角原始位置：1#，2#角處于居中位置，3#，4#角處于反切20°位置。

圖3 燃盡風(fēng)原始位置

對6#爐燃盡風(fēng)水平擺角進(jìn)行三次調(diào)整優(yōu)化，工況1：將1#，2#，3#的4 角水平擺角調(diào)整至水平位0°；工況2：將1#，2#，3#的4角水平擺角調(diào)整至反切位-20°；工況3：將1#，2#，3#的4 角水平擺角上部3 組調(diào)整至水平位0°，下部3 組調(diào)整至反切位-20°。3種工況調(diào)整后，再熱汽溫、壁溫參數(shù)變化情況見表3，二再壁溫最高值分布情況見圖4～圖6。

表3 再熱汽溫、壁溫參數(shù)變化情況

圖4 工況1 二再壁溫最高值分布

（1）工況1。6#爐二再各屏壁溫最高值依然呈M 形分布，兩側(cè)最高值分別位于第6 屏和第39 屏，且第39 屏溫度更高，左右側(cè)熱負(fù)荷依然存在偏差。

圖5 工況2 二再壁溫最高值分布

圖6 工況3 二再壁溫最高值分布

（2）工況2。6#爐二再各屏壁溫最高值依然呈M 形分布，兩側(cè)最高值分別位于第3/6 屏和第39 屏，高溫區(qū)溫度變化相對平緩。

（3）工況3。最高點壁溫下降明顯，再熱器減溫水流量基本實現(xiàn)不投運，左右側(cè)煙溫偏差在最小水平，處在較好的運行工況，且整體再熱汽溫基本穩(wěn)定，再熱汽溫達(dá)到598 ℃左右，處于較好的水平。

4.2 再熱器區(qū)域精準(zhǔn)吹灰

根據(jù)再熱器各級受熱面溫升情況，對一再右墻區(qū)域進(jìn)行選擇性吹灰，吹灰后，一再右外側(cè)溫升提高4.5 ℃左右，整體一再溫升提高3 ℃左右，取得較好的效果。且一再、二再左右兩側(cè)吸熱量基本相等，分別為左側(cè)242.2 ℃/224.6 ℃，右側(cè)224.5 ℃/238.3 ℃，再熱汽溫處于較好的水平。

5 總結(jié)

（1）6#爐鍋爐切圓直徑偏大，煙氣在二再區(qū)域存在環(huán)形高溫區(qū)，以及爐內(nèi)煙氣殘余旋轉(zhuǎn)影響，爐內(nèi)熱負(fù)荷存在偏差是引起6#爐二再部分測點超溫的原因。

（2）通過SOFA 風(fēng)調(diào)整影響流場分布以及爐內(nèi)熱負(fù)荷分配，輔助鍋爐再熱器區(qū)域精準(zhǔn)吹灰，再熱汽溫偏差降低明顯，機側(cè)月度平均再熱汽溫達(dá)到594.5 ℃以上，整體提高約4.3 ℃，且再熱器減溫水流量和壁溫超溫情況明顯降低，達(dá)到預(yù)期的調(diào)整效果。

（3）下一步對6#爐各磨組進(jìn)行熱態(tài)一次風(fēng)調(diào)平，并在合適的情況下進(jìn)行熱態(tài)二次風(fēng)調(diào)平，保證燃燒切圓的居中，消除熱偏差，實現(xiàn)進(jìn)一步提高再熱汽溫的效果。