超臨界“W”火焰爐啟動中壁溫超限控制

杜 杰

（中電電力檢修工程有限公司，上海 200086）

0 引言

越南某電廠#1機組采用東方鍋爐（集團）股份有限公司生產的620MW鍋爐，機組調試期間經常出現過熱器、再熱器壁溫超限的問題。通過調試期間的調整和優化，使上述問題得到了緩解或消除。

1 鍋爐的設計特點

越南某電廠#1機組采用東方鍋爐（集團）股份有限公司生產的620MW鍋爐，型號為DG1987/25.3-Ⅱ12型，超臨界參數、變壓直流爐、W型火焰燃燒方式、固態排渣、單爐膛、一次中間再熱、露天布置、全鋼架構架、尾部雙煙道、燃用越南本地無煙煤、垂直管圈水冷壁。鍋爐以最大連續出力工況（BMCR）為設計參數，配 6臺雙進雙出磨煤機正壓直吹式制粉系統，每臺磨煤機帶4只雙旋風煤粉燃燒器，24只煤粉燃燒器順列布置在下爐膛的前后墻爐拱上；前、后墻水冷壁上部布置有26個燃燼風調風器。

1.1 鍋爐技術規范（見表1）

1.2 鍋爐衛燃帶布置

該廠煤質灰份較高，揮發份較低，屬于極難著火和極難燃盡的越南無煙煤，為保證滿足本項目鍋爐不投油最低穩燃負荷不大于40%RO（設計煤種）的要求，在爐內拱部區域敷設有924m2衛燃帶。衛燃帶布置位置如圖1所示。

1.3 鍋爐使用的越南煤入爐煤質檢測報告（見表2）

2 壁溫超限原因分析

在機組啟動過程中發現，因鍋爐水冷壁吸熱量相對較少，蒸發量較低，爐膛出口溫度高，極易造成屏式過熱器、高溫過熱器、高溫再熱器超溫。以下根據機組啟動的運行數據，整理分析機組啟動過程中鍋爐受熱面超溫的原因。

圖1 原設計衛燃帶圖（陰影區域為鍋爐衛燃帶的布置圖及尺）Fig.1 Original design of the fire belt diagram (shadow area for the boiler and combustion belt layout map and ruler)

表1 鍋爐技術規范Table 1 Technical specification for boilers

2.1 汽水方面

1）由于直流爐對給水品質要求較高，且鍋爐正常運行后不能進行定期排污，所以點火初始階段要對鍋爐進行沖洗，經分離器分離出的熱水并未全部進入水冷壁再次參與循環，而是有一部分排到疏水擴容器或循環到冷凝器中，帶走了部分熱量損失，以致蒸發量偏小。

2）為了保證水冷壁的水循環安全，必須建立一定的啟動流量。

3）為了滿足汽輪機沖轉對蒸汽流量、壓力、溫度的要求，燃料量必須滿足要求，廠家說明書中冷態開機沖轉參數壓力要求高，溫度低。在機組幾次并網后發現前墻上部水冷壁最高溫度均在300℃左右，此工況機組為定壓模式，壓力設定值為8.73Mpa，對應的汽水飽和溫度為300℃，說明在此工況下水冷壁蒸發量相對較少。

4）啟動時由于進入省煤器的給水溫度低，使得進入水冷壁的水溫低，欠焓大，降低了水冷壁的產汽量，進入過熱器的蒸汽量減少，使得過熱器出口主蒸汽溫度上升。

5）過熱器一、二級減溫水取自省煤器出口，噴水與蒸汽的壓差比傳統系統的壓差小。當主蒸汽流量小時，其壓差更小，噴水減溫無效果，使得主蒸汽溫度難以控制。

2.2 鍋爐燃燒及受熱面吸熱方面

1）汽機沖轉時鍋爐全燒油運行，水冷壁的輻射吸熱低，對流受熱面尤其是屏式過熱器吸熱量過大，從而使得主蒸汽溫度高。

2）機組啟動過程中，燃用煤是越南本地的無煙煤，此煤種揮發份非常低。第一臺制粉系統投用時，爐膛溫度較低，大部分煤粉初期很難著火，隨著燃燒的加強及燃料的增加，部分煤粉開始燃燒，但煤粉燃燒及燃盡的相對滯后，造成爐膛出口溫度高。

3）下爐膛基本上被衛燃帶覆蓋，水冷壁吸熱量較低。由于屏式過熱器是半輻射、半對流的換熱特性，隨著磨煤機的投入，火焰中心高度、爐膛溫度對屏式過熱器吸熱量影響較大，易造成超溫[3]。

3 超臨界W火焰爐在啟動過程中抑制超溫的主要措施

1）控制給水流量。開大爐水循環泵出口調節閥360保證最低給水流量，361閥盡量關閉，熱水盡量不外排，提高水冷壁的產汽量。

2）盡最大可能提高給水溫度，減少預熱段，增加蒸發段。開大除氧器輔汽加熱調門；高、低壓加熱器隨機滑壓啟動，#2高加提前投入運行。

3）加強鍋爐燃燒調整，增強水冷壁吸熱量。

表2 鍋爐使用的越南煤入爐煤質檢測報告Table 2 Report on coal quality inspection of vietnamese coal furnace used in boiler

◆ 調整好二次風擋板開度及爐膛負壓，在燃料順利著火并充分燃燒的基礎上，總的原則是使整個爐膛下部風少，爐膛上部風多，增大火焰的下沖[1]。

◆ 提前暖磨，保證磨煤機出口風粉溫度。磨煤機盡量提前暖磨，保證磨煤機的筒體暖透。

◆ 適當提高動態分離器轉速，提高煤粉顆粒細度，煤粉著火提前，爐膛出口煙溫降低[2]。

◆ 加強鍋爐配風調整，針對燃燒特別不好的位置，增投對應位置的油槍。定時切換油槍，使整個爐膛受熱均勻。

◆ 降低鍋爐總風量（保持35%BMCR左右即可），以提高爐膛燃燒區域溫度。

4）機組并網前開大高壓旁路，增加蒸汽的流通量。機組并網后，鍋爐熱負荷和機組電負荷要同步增加。由于燃燒反應的遲滯性，等主蒸汽壓力上漲才去增加電負荷，易造成超溫。

5）減溫水控制。由于減溫器前后差壓小，減溫水噴不進去，在啟動過程中可保持減溫水全開，監視噴水減溫后溫度（至少高于飽和溫度10℃以上，可參看分離器溫度）。

6）煙氣擋板調整。初期燃燒不充分，低過、低再易超溫，注意煙氣擋板的調節。過熱與再熱煙氣擋板反向動作，其開度和為120%。再熱汽溫度主要通過再熱煙氣擋板調節,由于煙氣擋板調節汽溫滯后時間較長（20min～30min），故需在投磨前提前將再熱煙氣擋板關小，投磨時根據燃燒與汽溫的變化適當開啟再熱汽噴水減溫。

7）停爐前進行全爐膛吹灰，保證受熱面的清潔度，為機組再次啟動做好準備。

4 結語

超臨界“W”型火焰鍋爐燃用極難著火和極難燃盡的無煙煤，出于加強煤粉著火和燃盡的考慮，并且盡可能降低不投油穩燃負荷水平，在爐內水冷壁拱部燃燒器區域敷設有一定面積的衛燃帶，以保證無煙煤的穩定燃燒和高效燃盡。本項目煤質灰份較高，揮發份較低，屬于極難著火和極難燃盡的越南無煙煤，為保證滿足本項目鍋爐不投油最低穩燃負荷不大于40%RO（設計煤種）的要求，在爐內拱部區域敷設有924m2衛燃帶，大面積的衛燃帶會造成機組啟動過程中鍋爐水冷壁吸熱量相對較少，爐膛出口溫度高，機組啟動過程中出現屏式過熱器、高溫過熱器、高溫再熱器壁溫超限。本文主要結合鍋爐運行特性通過加強鍋爐燃燒和增加給水蒸發量等方法解決了壁溫超限這一問題。