徐小瓊，潘國清

（浙江省電力試驗研究院，杭州 310014）

1 000 MW機組塔式鍋爐在我國火力發(fā)電廠中應用較少，神華國華浙江寧海電廠二期2×1 000 MW擴建工程超超臨界塔式鍋爐由上海鍋爐廠有限公司制造，是變壓運行螺旋管圈直流爐，一次再熱、采用單爐膛單切圓燃燒方式、平衡通風、運轉(zhuǎn)層以上露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構。爐膛由膜式壁組成，水冷壁采用螺旋管加垂直管的布置方式。爐膛上部依次分別布置有一級過熱器、三級過熱器、二級再熱器、二級過熱器、一級再熱器、省煤器。鍋爐主要參數(shù)見表1。

經(jīng)過鍋爐冷態(tài)通風試驗、蒸汽吹管、整套啟動的各個調(diào)試階段，解決了調(diào)試過程中碰到的相關問題，掌握了1 000 MW超超臨界塔式鍋爐的調(diào)試技術。

1 鍋爐冷態(tài)通風試驗

（1）二次風標定。燃燼風（SOFA）層及各層二次風的風量測速裝置為普通的機翼式測速裝置，用標定過的靠背管對測速裝置進行實際流場情況下的風量標定試驗。

表1 鍋爐主要參數(shù)

（2）一次風煤粉管均勻性測定。通過調(diào)節(jié)磨煤機出口煤粉管上的可調(diào)縮孔，使同臺磨煤機煤粉管的風速偏差小于5%，保證煤粉管風粉的均勻性。

（3）磨煤機進口風道流場測量，對制粉系統(tǒng)的正常運行有重要意義，為了研究磨煤機進口風道的流場對風量測量的影響，磨煤機進口風道流場測試結果見圖1。由圖1可見，磨煤機進口風道流場比較均勻，在磨煤機進口風道上安裝有兩套測量裝置，每套測量裝置有多個取壓探頭，具有較好的代表性。從制粉系統(tǒng)熱態(tài)運行的情況來看，磨煤機入口風量測量比較準確，能滿足制粉系統(tǒng)正常運行和自動控制的要求。

圖1 磨煤機進口風道流場

（4）省煤器出口流場的均勻性對鍋爐蒸汽溫度偏差有較大的影響，對流場的測試可以為燃燒調(diào)整試驗提供依據(jù)，測試結果見圖2。從圖2可以看出，省煤器出口流場比較均勻。

圖2 省煤器出口冷態(tài)流場

（5）二次風門擋板特性，通過通風試驗，得到燃燒器各個風門擋板的特性曲線。確定各個負荷工況下燃燒器風門的開度，為燃燒調(diào)整試驗提供方便。通過風門的風量可用以下公式計算：

式中：Q為風量；K為系數(shù)；Δp為擋板前后壓差；T為空氣溫度。

擋板系數(shù)K隨著擋板開度的變化而變化，圖3是通過試驗得到的SOFA 1號角燃燒器擋板流量系數(shù)K的特性曲線。

圖3 SOFA燃燒器擋板流量系數(shù)K特性曲線

在調(diào)試過程中的各個負荷段，控制每個角的二次風流量在100～120 t/h，鍋爐運行良好。通過二次風箱與爐膛壓差和需要的風量可以計算擋板的系數(shù)K，由圖可以大致確定擋板開度，在鍋爐實際運行中作為二次風調(diào)整的依據(jù)。

（6）爐內(nèi)流場測試。進行模擬滿負荷工況下的爐內(nèi)冷態(tài)空氣動力場試驗，觀測爐內(nèi)切圓和爐內(nèi)貼壁風速情況，為燃燒調(diào)整試驗提供依據(jù)。

2 鍋爐蒸汽吹管

鍋爐沖管采用一步法穩(wěn)壓吹洗，主蒸汽系統(tǒng)和再熱蒸汽系統(tǒng)一次吹洗。先進行主蒸汽系統(tǒng)和再熱器系統(tǒng)串沖，高壓旁路管路在主蒸汽系統(tǒng)和再熱蒸汽系統(tǒng)吹洗的過程中穿插進行。由于再熱器進口壓力較低，鍋爐本體吹灰管路在穩(wěn)壓沖管時同時進行。其余需用主汽沖洗的小系統(tǒng)安排在主蒸汽系統(tǒng)和再熱蒸汽系統(tǒng)沖洗干凈后再進行沖洗。沖管過程中嚴格控制了過熱器汽溫不超過420℃和再熱器出口汽溫500℃。

穩(wěn)壓吹管時同時投用3套制粉系統(tǒng)。期間對A、B、C磨和B、C、D磨兩種組合方式進行了比較。發(fā)現(xiàn)兩種磨煤機組合都能滿足穩(wěn)壓吹管的要求，水冷壁溫度比較均勻，沒有出現(xiàn)較大偏差。吹管階段進行了鍋爐的轉(zhuǎn)干態(tài)運行，為機組整套啟動打下基礎。

3 低負荷穩(wěn)燃

3.1 燃燒器的設計特點

鍋爐采用燃燒器組的燃燒組織方式，A、B磨為一組，C、D磨為一組，B、C磨燃燒器中心線之間的距離有5.03 m（B磨上層燃燒器和C磨下層燃燒器中心線之間的距離為3.43 m），這個距離比傳統(tǒng)燃燒器的距離偏大。鍋爐設計B層燃燒器用等離子點火。

3.2 低負荷下的穩(wěn)燃試驗

因B層燃燒器的火炬對C層燃燒器的燃燒支持作用較強，所以啟動C磨的條件比較有利。調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)利用B磨的點火能量點燃C磨也存在一些問題，經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)在B磨煤量大于50 t/h，且C磨的煤量帶到40 t/h后，火焰趨于穩(wěn)定，才可以考慮完全退出油槍運行。

由于鍋爐設計的燃燒器BC層間距比AB層間距大，在 B磨投用煤量 50 t/h以后，對A、B、C層燃燒器區(qū)域的溫度進行測試，結果見表2。

測試結果表明，兩層燃燒器噴口的煙氣溫度比較接近，A層燃燒器附近的溫度略低。從實際投用結果看，投用A制粉系統(tǒng)也能正常運行，為機組啟動階段選擇制粉系統(tǒng)帶來較大的靈活性。

鍋爐斷油最低穩(wěn)燃負荷試驗表明鍋爐低負荷工況下能穩(wěn)定運行。在6號機組鍋爐斷油最低穩(wěn)燃負荷試驗期間，保留B、C制粉系統(tǒng)運行，運行正常。

3.3 穩(wěn)燃措施

合理的配風方式有利于燃燒穩(wěn)定，調(diào)試期間對配風方式進行了摸索。主要措施有：

（1）適當提高煤粉細度，磨煤機旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速設定在70%左右。

（2）適當降低煤粉噴口速度，但要保證煤粉管風速在18 m/s以上。

（3）提高磨煤機出口煤粉混合物的溫度。

（4）合理的二次風配風。風箱與爐膛差壓控制在0.7 kPa左右，投運燃燒器的二次風量控制在100 t/h，根據(jù)燃燒器的特點，適當關小油二次風開度，有利于煤粉燃燒。

4 水冷壁管壁溫度不均勻問題

6號鍋爐在整套啟動期間后墻107管60HAD 30CT119點在濕態(tài)狀態(tài)下管壁溫度與周圍管壁溫度一樣，無異常偏高，當鍋爐由濕態(tài)轉(zhuǎn)至干態(tài)運行時該點溫度就迅速高于相鄰管壁溫度，最高溫差有70～80℃。對此采取了以下措施：

（1）在停爐過程中采取熱爐放水對水冷壁金屬管進行沖洗。鍋爐熄火后壓力降至1.5 MPa時，將鍋爐水冷壁內(nèi)的爐水通過疏水電動門排放。進行了上述操作后，該點溫度仍比較高。

（2）割管檢查，用壓縮空氣吹洗，未發(fā)現(xiàn)有異物堵塞的現(xiàn)象。

（3）快速變給水流量試驗。在鍋爐500 MW負荷時，快速改變給水流量200 t/h，給鍋爐水冷壁管內(nèi)工質(zhì)一個較大的擾動，破壞管內(nèi)可能存在的膜態(tài)沸騰，從而降低管壁溫度。通過試驗，認為107管管壁溫度偏高，是由于107管比其它水冷壁管長，與周圍管子存在較大的阻力偏差，吸熱量大。隨著機組負荷達到800 MW以上，給水與蒸汽流量的不斷增大，溫差相對變小但還是有20℃左右，見圖4?？梢姕夭畲笮∨c當時的過熱度有密切關系，過熱度越高，溫差越大。

圖4 水冷壁107管管壁溫度偏差隨負荷變化情況

5 爐膛出口煙溫偏差

爐膛出口煙溫偏差是爐膛內(nèi)的流場造成的?？伤秸{(diào)整擺角的噴嘴，擺角可水平調(diào)整+25°～-25°。SOFA的水平調(diào)整對燃燒效率也有影響，通過燃燒調(diào)整得到最佳角度，確定為SOFA燃燒器反切15°。同時測量爐膛溫度，調(diào)整燃燒器配風使火焰居于爐膛中心。

表2 鍋爐燃燒器區(qū)域的溫度測試結果 ℃

爐膛出口煙氣溫度或速度的不均勻性會導致末級過熱器和再熱器受熱面金屬溫度不一致。塔式爐中煙氣向上流動，穿過無阻流板的受熱面后，氣流的熱量分布方式幾乎沒有發(fā)生變化。因此，過熱器和再熱器出口的汽溫偏差就小得多了。末級過熱器處煙氣溫度較高，實際測量存在一定的難度，但可以從金屬的管壁溫度進行初步的判斷。從圖5可以看出，金屬管壁溫度比較均勻，最大溫差為28℃。

圖5 末級過熱器管壁溫度

6 制粉系統(tǒng)調(diào)整試驗

對磨煤機動態(tài)分離器調(diào)節(jié)性能進行試驗，了解磨煤機動態(tài)分離器不同轉(zhuǎn)速對煤粉細度的影響。試驗時保持磨煤機出力74 t/h、通風量129 t/h不變，通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速變化，分別在磨煤機出口的4根煤粉管上抽取煤粉樣進行細度分析，了解磨煤機動態(tài)分離器不同轉(zhuǎn)速變化與煤粉細度之間的關系，磨煤機動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速對煤粉細度的影響見圖6。

由試驗結果可知，磨煤機動態(tài)分離器是調(diào)節(jié)煤粉細度的最直接和有效的手段，磨煤機動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速增大，煤粉變細，說明有相當一部分煤粉又重新進行了碾磨，增加了磨煤機電耗，降低了制粉系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

7 結論

圖6 磨煤機動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速與煤粉細度的關系

（1）認真仔細的鍋爐冷態(tài)通風試驗，鍋爐一次風、二次風標定，一次風配平工作是鍋爐穩(wěn)定良好運行的基礎，通過二次風擋板特性研究，控制燃燒器各角的二次風流量在100～120 t/h，鍋爐燃燒良好。

（2）用A、B、C磨和 B、C、D 磨兩種組合方式都能滿足穩(wěn)壓吹管的要求，水冷壁溫度比較均勻，沒有出現(xiàn)較大偏差。鍋爐吹管階段進行了鍋爐的轉(zhuǎn)干態(tài)運行，為機組整套啟動打下基礎。

（3）低負荷時合理的配風方式有利于燃燒穩(wěn)定，A、B磨和B、C磨組合都能正常運行。適當關小油二次風門開度，有利于煤粉燃燒。

（4）滿負荷時末級過熱器金屬管壁溫度比較均勻，最大溫差為28℃，說明塔式鍋爐煙氣溫度分布還是比較均勻的。

（5）制粉系統(tǒng)調(diào)整試驗表明調(diào)整動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速能調(diào)節(jié)煤粉細度，滿足鍋爐高效運行的要求。

[1]黃新遠.電站鍋爐運行與燃燒調(diào)整[M].北京：中國電力出版社，2007.

[2]馮俊凱，沈幼庭.鍋爐原理及計算[M].北京：科學出版社，1995.

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