羅元輝

（貴州西電電力股份有限公司黔北發(fā)電廠，貴州畢節(jié) 551800）

1 設備概況

某廠300 MW 鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的W 形火焰鍋爐。鍋爐為雙拱型、單爐膛、平衡通風、露天布置、全鋼架結構，固態(tài)連續(xù)排渣，一次中間再熱、亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)單汽包鍋爐。鍋爐型號為DG1025/18.2-Ⅱ15，采用4 臺FW 雙進雙出鋼球磨煤機，正壓直吹式制粉系統(tǒng)，并配置雙旋風分離式煤粉燃燒器；尾部設置分煙道，采用煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱器出口汽溫。

高溫再熱器布置在爐膛出口水冷壁折焰角的上方，共97排，順列布置，6 管圈繞制。為減小流量偏差使同屏各管的壁溫比較接近，在再熱器進口集箱的管圈入口處設置了不同尺寸的節(jié)流圈，第1～第6 根的節(jié)流孔徑分別為29 mm、37 mm、28 mm、29 mm、50 mm、34 mm，材料為T91、TP304H。壁溫測點安裝在離頂棚管600 mm 處爐頂大包內(nèi)的管子上，按照間隔6 排設置一組測點，每排3 個點，沿煙氣流向安裝在排序號1#、3#、6#管上，共計安裝15 組45 個測點。

2 運行管壁超溫現(xiàn)象

經(jīng)過近期對高溫再熱器管壁溫的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)壁溫無論是在負荷穩(wěn)定還是在升降負荷過程中均存在超溫的現(xiàn)象。運行人員通過調(diào)整磨機負荷、投停燃燒器、調(diào)整配風等方式，將某一點超溫管壁溫度控制住了，但另一管壁又開始超溫，且超溫分布沒有規(guī)律、超溫幅度較大，有時甚至超過600 ℃，對機組長期安全運行造成很大威脅。

3 管壁超溫原因分析

引起高溫再熱器超溫的原因比較復雜，與鍋爐的燃燒調(diào)整、再熱系統(tǒng)的結構布置、管材的選用和運行操作等因素有關。

3.1 管屏設計不合理

自2004 年鍋爐投產(chǎn)以來，管壁超溫現(xiàn)象時有發(fā)生，通過常規(guī)的燃燒調(diào)整基本能夠得到控制。但隨著機組運行時間的增加，特別是2015 年機組脫硝改造以后，超溫控制變得越來越困難。通過查閱資料及咨詢廠家，發(fā)現(xiàn)管屏布置不合理，機組正常運行中應該是迎風面第一根管子換熱強度最大，但實際上第一根管子的節(jié)流孔徑卻不是最大的。因此，高再第一根管子孔徑太小，蒸汽流通量不足，造成管壁冷卻不足、管壁超溫。

3.2 煙道積灰嚴重

該廠鍋爐設計煤質(zhì)為無煙煤，發(fā)熱量比較低，灰分含量高。由于近幾年煤價上漲幅度較大，鍋爐實際入爐煤質(zhì)發(fā)生大幅度變化。長期燃用高硫、高灰分的煤質(zhì)，導致鍋爐受熱面積灰嚴重，爐膛結焦頻繁。爐膛煙道積灰的增加造成管壁與煙氣之間換熱困難，使得管壁超溫。

3.3 管內(nèi)結垢

該廠鍋爐自投運后一直未進行酸洗工作，經(jīng)過17 年的運行，水冷壁、過熱器、再熱器管壁結垢超標嚴重：管內(nèi)結垢導致蒸汽流通阻力加大，引起蒸汽流量降低，使管屏的熱量沒有足夠的蒸汽帶走，從而造成管壁超溫；管內(nèi)結垢后蒸汽與管壁的傳熱熱阻增大，熱量無法及時散發(fā)（傳熱）到蒸汽介質(zhì)中，也會造成受熱面管壁自身溫度超溫。

3.4 鍋爐變負荷速度過快

近兩年，由于國家能源轉型，大量水電、風電、光伏電站的投產(chǎn)，火電機組調(diào)峰越來越頻繁。負荷更是在40%～100%快速變化。由于鍋爐熱負荷升降與蒸汽吸熱存在一定的延時。機組升降負荷時，爐膛、煙道的熱負荷不能很好地與蒸汽流量匹配，造成機組變負荷時發(fā)生管壁超溫現(xiàn)象。

3.5 火焰中心上移

該廠鍋爐2015 年進行過脫硝改造，并對燃燒系統(tǒng)進行了低氮燃燒器改造。將屏式過熱器向上提高了4 m，取消了屏式過熱器2.9 m 長的管排，這使得管屏減少，過熱系統(tǒng)的對流換熱和輻射換熱相應減少，爐膛出口煙溫升高。同時，由于鍋爐低氮燃燒改造，煤粉分級燃燒，在主燃燒區(qū)域，煤粉處于缺氧燃燒狀態(tài)；沒有燃燼的煤粉在爐膛上部由燃燼風提供氧量繼續(xù)燃燒，延長了燃燒時間，造成爐膛火焰中心升高，爐膛出口溫度進一步升高。爐膛出口煙溫的升高，造成高溫再熱器處煙溫也隨之升高，進而導致管壁超溫。

4 防止超溫的措施

4.1 管屏優(yōu)化改造

管屏的傳熱方式為煙氣對流換熱，要想降低管壁溫度，應減少管屏的吸熱量。在機組運行中，減少管屏吸熱量最有效的方式是對其進行優(yōu)化改造。

管屏的優(yōu)化改造主要是對高溫再熱器最外管圈短接改造：將每屏的最外一圈管子沿高度向下平移（縮短）2900 mm，在短接的管子上增加防磨瓦。通過管屏短接后，最外圈管屏吸熱量減少，能夠使管壁溫降低約15 ℃。

4.2 爐膛衛(wèi)燃帶優(yōu)化

鍋爐運行時B 側側墻結焦頻繁，易結大焦。相同工況下爐膛溫度較該廠相同爐型整體偏高150 ℃左右。對爐膛衛(wèi)燃帶進行優(yōu)化改造，具體方案是：將翼墻衛(wèi)燃帶調(diào)整為條狀，側墻調(diào)整為小棋盤狀，將翼墻、側墻、前后墻衛(wèi)燃帶適當打掉部分（圖1）。

圖1 側墻、前后墻衛(wèi)燃帶示意

4.3 球磨機運行方式調(diào)整

（1）球磨機運行期間，將分離器上層擋板調(diào)整至45%開度、下層調(diào)整至65%開度，控制合適的煤粉細度：當入爐煤發(fā)熱量低于3900 cal（16 317.6 J）時，容量風門不得大于60%開度，一次風母管壓力應控制在6.8 kPa 以下，其他情況下一次風母管壓力不得高于6.6 kPa。

（2）執(zhí)行球磨機輪停規(guī)定：原則上機組低負荷時球磨機進行循環(huán)交替選停，禁止長時間停運某臺磨機。如果機組低負荷時間較長，單臺磨機停運時間超過24 h，由達到時間要求的早班進行換磨操作。

（3）球磨機運行期間，合理控制兩臺給煤機出力，保持球磨機兩端出口溫度偏差不高于3 ℃（給煤機堵、斷煤、給煤機消缺等原因除外）。

4.4 配風方式調(diào)整

（1）當燃燒器運行時，相應的F 風擋板必須開啟：200 MW負荷時開度不低于40%，250 MW 負荷時開度應在50%～60%；燃燒器停運時對應F 風擋板關至15%。

（2）A、B 側前后墻二次風總門開度以控制風箱壓力不低于0.3 kPa（150～200 MW 負荷）、0.4 kPa（250 MW 負荷及以上）為準。如遇到鍋爐燃燒工況變差、機組深度調(diào)峰、煤質(zhì)變差時可適當收小二次風總門，一旦燃燒工況好轉、機組負荷加起來之后必須逐步開啟保證足夠的二次風箱壓力。

（3）燃燼風開度為保證燃燒區(qū)域充足的氧量，應適當收小燃燼風總門，但以綜合控制脫硝反應器入口煙溫、飛灰燒失量、脫硝氨耗在最佳水平為準。

（4）各燃燒器分級風門開度：A、B、C 擋板控制在15%、45%和5%（對應油槍投入時保持全開），D、E 擋板按0%控制（四角D、E 擋板全開）。

4.5 吹灰方式調(diào)整

吹灰方式嚴格按照表六執(zhí)行：爐膛組吹灰蒸汽母管壓力設定0.7 MPa，折焰角L（R）5、7 吹灰蒸汽母管壓力設定1.4 MPa，水平組及尾部煙道母管壓力設定0.9 MPa。長吹L（R）11、12 吹灰器每周三早上投入一次吹灰；為控制吹灰壓力平穩(wěn)，爐本體吹灰時A、B 側吹灰器錯開10～30 s 投運。

加強鍋爐吹灰效果檢查，及時處理故障吹灰器，嚴格按規(guī)定對煙道進行吹灰，確保各受熱面清潔。如果因故無法完成吹灰工作應及時做好記錄，條件滿足后再進行吹灰作業(yè)。

4.6 停爐檢查、缺陷治理

（1）燃燼風系統(tǒng)：活動卡澀的擋板，修補磨損的擋板、葉片；對風箱泄漏處進行漏風治理，清理風箱積灰及噴口結焦。使燃燼風系統(tǒng)能夠調(diào)整爐膛配風，解決爐膛熱負荷分配不均的問題。

（2）燃燒器檢查、修復。對噴口變形、結焦，消旋葉片脫落、磨損變形，乏氣擋板磨損、卡澀的燃燒器等進行修復，保證每只燃燒器運行時火焰形狀完好，不偏斜刷墻，不造成爐膛熱負荷局部分配不均。

（3）燃燒器配風擋板檢查：對A、B、C、D、E、F 風擋板，貼壁風擋板卡澀、磨損的進行修復；對風道積灰，噴口結焦的進行疏通。保證各風門擋板運行中能夠達到調(diào)節(jié)配風作用，不造成爐膛熱負荷偏差。

（4）空預器檢查。對空預器蓄熱元件堵塞的進行疏通，修補不嚴密的密封片，保證空預器出口兩端二次風量、風溫達到一致，使爐膛兩側燃燒器風量、風溫均等，不造成爐膛兩側熱負荷偏差。

（5）球磨機分離器檢查。對球磨機分離器擋板卡澀、磨損的進行修復，對回粉倉雜物堵塞的進行疏通。保證每只燃燒器出粉均勻，煤粉細度在合格范圍內(nèi)，保證運行中每只燃燒器火焰行程一致、出力一致。

（6）漏風檢查。對爐底水封槽、冷灰斗、水封擋板漏風的進行漏風治理，保證下爐膛嚴密不漏風，運行中不發(fā)生因局部漏風造成燃燒不穩(wěn)、火焰中心上移的情況。

（7）停爐期間對煙道管屏進行防磨檢查。查看受熱面磨損、積灰情況，根據(jù)檢查情況對防磨瓦減薄、脫落的管屏進行防磨瓦加裝，對積灰較多的地方進行吹灰調(diào)整。

4.7 其他措施

（1）規(guī)范值班員操作：在增加負荷時先加風后加粉，升降負荷后及時到就地檢查燃燒效果，確保煤粉在主燃燒區(qū)燃燒完全。

（2）加強入爐煤質(zhì)的管理，合理配煤，保證入爐煤質(zhì)和設計煤質(zhì)能夠相吻合。

（3）定期對磨機分離器進行清掃，根據(jù)各磨煤粉細度進行加鋼球，保證煤粉細度在規(guī)定范圍內(nèi)。

5 結束語

隨著國家能源轉型，新能源企業(yè)不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)火力發(fā)電機組受到很大制約，負荷調(diào)峰變化也越來越頻繁。在機組負荷大幅波動時，受熱面管壁承受劇烈的交變應力變化，給機組的安全、經(jīng)濟運行帶來不利影響。因此，利用機組C 級檢修機會，合理實施以上技改項目。機組啟動后，運行人員結合實際工況精心調(diào)整，徹底解決了高溫再熱器管壁超溫現(xiàn)象，為機組長周期安全經(jīng)濟運行打下堅實基礎。