超临界锅炉屏式过热器受热面超温原因分析及对策

2023年12月27日发(作者：北化研究生院)

第３２卷第１０期　２０１０年１０月　华电技术　Ｈｕａｄｉａｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．３２　Ｎｏ．１０　０ｃｔ．２Ｏｌ０　超临界锅炉屏式过热器受热面　超温原因分析及对策　邹嘉奇，陈永彬，张东　（安徽华电宿　ＩＩ发电有限公司，安徽宿州２３４１０１）　摘要：华电宿州发电有限公司　１机组直流锅炉在第１次检查性大修后出现屏式过热器出口Ａ侧经常超温的现象。分　析认为，造成锅炉受热面金属温度高的最直接诱因是　１锅炉炉内燃烧行程拉长，火焰中心上移。对　１锅炉风烟及燃烧　系统进行优化后，屏式过热器左侧壁温得到了有效控制。　关键词：超临界；超温；火焰中心；燃烧调整　中图分类号：ＴＫ２２３．３　２　文献标志码：Ｂ　文章编号：１６７４—１９５１（２０１０）０５—００１６—０２　Ｏ　引言　安徽华电宿州发电有限公司一期工程为２台　６００　ＭＷ超临界燃煤机组，锅炉由东方锅炉厂设计制　造，配有６台ＺＧＭ１１３型中速磨煤机，每台磨炼机设　运行中通过肉眼对炉膛火焰进行观察发现，中下层　燃烧器火焰的颜色比较暗，而且炉膛出口的烟温比　设计值要高。根据ＨＴ—ＮＲ　３型燃烧器燃尽风喷口　的设计特点，必须对燃尽风进行节流或在运行中尽　量减小燃尽风挡板的开度，以避免燃尽风偏大而造　计最大出力为５５　ｔ／ｈ；炉内采用前后墙对冲燃烧方　式，共３层２４只旋流燃烧器分别布置在炉膛前后墙　上；煤粉燃烧器采用日立一巴布科克公司的ＨＴ—　ＮＲ　３型低氮氧化物旋流燃烧器；设计煤种为淮北矿　业集团祁南矿烟煤。　成下部燃烧器供氧不足。　（２）磨煤机出力不够。安徽华电宿州发电有限　公司磨煤机选型偏大，现有燃料远不能达到设计煤　种品质，磨煤机出力很难达到５５　ｔ／ｈ。磨煤机本身　运行状态不佳，造成出粉细度不能达标。煤粉细度　偏粗也会导致燃烧行程拉长，火焰中心上移。调整　１屏式过热器超温情况　安徽华电宿州发电有限公司　１锅炉大修结束　后，在３５０　ＭＷ至５２０　ＭＷ升负荷过程中，尤其是启动　上层磨煤机后，屏式过热器出口Ａ／Ｂ两侧存在着明　显的汽温偏差，Ａ侧汽温明显偏高，在减温水全开的　前各台磨煤机的出粉细度见表２。　表２调整前各台磨煤机的出粉细度　磨煤机　调整前分离器挡板开度　％　调整前煤粉细度Ｒ９０　情况下，Ａ侧汽温仍难以控制。具体情况统计见表１。　表１单侧汽温异常情况统计　（３）一次风量偏大，炉内火焰中心偏高。一次　风量偏大造成煤粉颗粒进入炉膛的初速度偏高，煤　粉浓度降低，着火所需吸热量增加，导致煤粉着火延　迟，煤粉在炉内的停留的时间缩短，着火点退后，火　焰中心上移。在相同工况下与　２锅炉各层燃烧器　区域火焰温度对比如图１所示。与此同时，锅炉的　２屏式过热器超温原因分析　经过现场试验和数据分析，认为屏式过热器超　温的主要原因如下：　控制逻辑决定一次风量偏大必然会造成二次风量偏　低，从而使燃烧器区域缺氧燃烧。　（４）二次风量测量装置不准，锅炉总风量计算　逻辑不合理。长期运行发现，　１锅炉二次风测量装　置测量结果比实际偏大。在同样负荷和入炉煤质情　况下，　ｌ锅炉二次风母管压力明显低于　２锅炉，送　（１）燃尽风喷嘴中心风拉杆开度过大。在正常　收稿日期：２０１０—０４—２６　

第１０期　邹嘉奇，等：超临界锅炉屏式过热器受热面超温原因分析及对策　・１７・　（７）炉膛及空气预热器人口氧量控制不合理。　安徽华电宿州发电有限公司氧量调节采用送风机自　动跟踪氧量的方式进行调节，调节容易、灵敏且波动　范围宽。氧量与其他运行参数耦合性较强，对整个　燃烧系统经济性的影响大。氧量超过燃烧要求即富　氧燃烧时，炉内燃烧温度降低，使炉膛火焰中心上　图１　１、　２锅炉燃烧器区域火焰温度　移，屏式过热器的辐射换热量增大而容易超温，根据　风机的出力也偏低，这都说明　１锅炉二次风量比测　统计，超温工况发生时，空气预热器人口氧的质量分　量值偏低。　数为４．８％～５．７％；当处于超温工况时，为确保屏　（５）　１锅炉的炉内总风量计算逻辑存在问题，　式过热器不超温，将低温再热器烟气挡板开度维持　未考虑空气预热器漏风。空气预热器漏风：　一次风　低位，挡板联动使再热器侧的烟气挡板开大，由于　漏人烟气为主，而在总风量的计算中以一次风机的　１～　４烟气挡板实际开度存在差异造成了锅炉烟　出口风量计算，所以，计算总风量等于实际风量。因　道氧量场的不均匀性，即左侧氧量偏高，这几方面因　为一次风机以保证制粉系统安全为前提，而总风量　素同时作用使得屏式过热器左侧管束超温。　跟踪负荷曲线，所以，一次风计算量偏大造成了送风　机出力下降，二次风量偏小。　３屏式过热器超温的解决方案　（６）由于磨煤机本身性能及煤质的限制，在机　（１）对　１炉的制粉系统进行检查并对燃烧进　组负荷达到或接近４８０　Ｍｗ时，运行人员通常会启　行优化。优化的核心是强化炉内的风粉混合，合理　动第５台磨煤机。上层燃料量的增加一定会带动火　选择风煤比，缩短火焰行程，降低火焰高度。具体做　焰中心上移，屏式过热器往往在这种情况下更容易　法是对各台磨煤机人口的一次风量进行调整，具体　超温。　见表３　表３各台磨煤机入口一次风量调整情况　（２）加强燃烧调整，合理配风。如果煤质较差，　保证辐射受热面的吸热效果。　可采用塔式配风方式，适当增大下层、中层空气供给　（５）缩短给水跟踪煤量的响应时间，升负荷前　量。具体调整措施是：关小Ｃ，Ｅ层三次风至４０％，　将中间点温度降低的同时提高压力的设定偏差，以　关小Ｂ，Ｄ层三次风开至燃煤位，Ａ，Ｆ层三次风适当　提高给水跟踪煤量的响应速度。　开大至６０％。在燃烧器投运的三次风既是氧气补　（６）根据煤质特性将氧的质量分数控制在　给风，又可以加大高温烟气回流稳燃，所以，在任何　３．０％～４．５％，当燃用灰分高的煤种时，为了减少机　燃烧工况下都不能全关。　械不完全燃烧损失，氧的质量分数取较高值。对烟　（３）保证二次风箱一定的风压力。在每层风箱　气挡板的开度进行校对，保证　１～　４烟气挡板的　中安装风压测点，在一次风速较高的情况下，根据旋　开度与指令基本一致。　流燃烧器的工作特性，二次风、三次风人炉的风速应　（７）加强对２台引风机电流的监视，尤其是在　高于一次风，形成“风包粉”的形式。如果风压无法　负荷３５０　ＭＷ左右、引风机静叶开度４０％时，要尽量　保证或是炉膛两侧的二次风压不同，则无法将二次　减少两侧电流偏差，以保证两侧烟气流量均衡。　风及时送达燃烧区域而沿炉墙上升，造成二次风与　（８）利用停炉机会对Ａ／Ｂ两侧的一级减温器进　燃烧缺氧区域延迟混合，火焰中心上移。二次风的　行检查。　及时补充可有效降低炉膛出口烟温，强化水冷壁吸　热。加装风压测点后，运行人员可根据负荷变化及　４　结论　时调节送风机的出力，保证二次风箱压力。　经过长期的运行经验积累，控制屏式过热器超　（４）针对炉膛水冷壁、屏式过热器积灰挂焦较　温的关键环节主要有以下２点：　多的问题，将每天的吹灰时问提前至升负荷之前，以　（１）保证合适的供氧量即调节风（下转第４２页）　

・４２・　华电技术　第３２卷　２．３．５年固定分摊率的计算公式　时，应将逐年投资折算至期初一次投入的值后采用　该公式计算；目前电力工程的计算期１７，一般为２０　年，残值率为５％。　通过上述分析，年固定分摊率计算公式为　Ａ　ＦｃＲ＝（Ａ／Ｐ，ｉ，ｎ）＋　Ｒ一残值率×（Ａ／Ｆ，ｉ，ｎ），　式中：ｉ为工程全部投资的内部收益率，在无全部投　资的内部收益率时，可取本行业的内部收益率；ｎ为　计算期（一般取２０年），（Ａ／Ｐ，ｉ，ｎ）＝ｉ　＋ｉ　＋ｉ　，　３　不同的年固定分摊率对优化结果的影响　以某电厂２×６００　ＭＷ带冷却塔的湿冷机组的　供水系统优化为例，以１０％～１８％５个年固定分摊　（Ａ／Ｆ，ｉ，凡）＝ｉ。＋ｉ　；Ｍ　为大修费率，一般取经济　评价中的数值，目前电力工程一般按照２．５％计列。　上式系将工程投资简化为在计算期初一次投入　的公式，可基本满足优化的精度要求，在建设期较长　率分别对该电厂２×６００　ＭＷ机组的若干基本组合　方案进行年费用计算，选择其中的年费用最小方案　列于表２，以分析年固定分摊率对优化结果的影响。　表２某电厂２×６００　ＭＷ机组最小年费用方案汇总　由表２可以看出，不同的４　的取值，最优的凝　汽器面积有３４０００，３８０００，４００００，４２０００ｍ　４种，最　关于年固定分摊率的选择，笔者推荐的意见不　仅适用于火电厂的冷端优化，亦适用于其他行业中　大偏差达８　０００　ｉｎ　之多；冷却塔面积有８　５００　ｍ　和　９０００ＩＴＩ。２种，最大偏差达５００ｍ　。不同的取值结果　导致优化中最主要的２个参数偏差达到２０％左右，　严重影响了最优方案的选择。因此，年固定分摊率　的多方案优化。　参考文献：　［１］ＤＬ／Ｔ　５３３９－－２００６，火力发电厂水工设计规范［Ｓ］．．　［２］张文斌，陈建功．电力工程水务设计手册［Ｍ］．北京：中　国电力出版社，２００５．　的取值必须引起足够的重视。　４结论与建议　年固定分摊率在不同工程中应该是一个变值，　［３］王文松，郭建斌．现代咨询方法与实务［Ｍ］．北京：中国　计划出版社，２００３．　应该以相应工程全部投资的内部收益率计算。　建议ＤＬ／Ｔ　５３３９－－２００６《火力发电厂水工设计　作者简介：　（编辑：王书平）　规范》修改年固定分摊率的计算方法，避免优化结　论的偏离。　◇●０●‘：＞●（：　●０●０●０●＜）●ｏ●＜：’●＜＞●０●＜：，●ｏ●＜：＇●（：＞‘（）●◇●（）０＜：，●（）●＜＞●◇●＜：）●＜＞●ｏ李磊（１９７０～），男，山东莱州人，高级工程师，从事火力　发电厂项目管理方面的工作。　●＜＞●‘》●（：　●＜＞●ｏ●＜》●＜＞●０●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●（）●０●＜＞‘０●（＞●　（上接第１７页）量与煤量的关系。风量过大会造成　煤粉的燃烧过程后移，火焰中心上移。　参考文献：　［１］黄新元．电站锅炉运行与燃烧调整［Ｍ］．北京：中国电力　出版社，２００７．　（２）合理搭配运行磨煤机的台数，尽量减少上　层磨煤机投运次数，各台给煤机的煤量应该遵循由　下向上、由前向后逐级递减的原则分配。　通过上述一系列调整措施的实施和对设备缺陷　的检查处理，有效降低了炉膛出口的火焰中心高度　和烟道内空气动力场的不均匀，　１锅炉屏式过热器　超温的情况基本得到有效控制，屏式过热器Ａ侧出　口温度控制在５２０　，同时降低了锅炉飞灰含碳量、　［２］岑可法．大型电站锅炉安全及优化运行技术［Ｍ］．ｊＥ京：　中国电力出版社，２００７．　（编辑：白银雷）　作者简介：　邹嘉奇（１９８２一），男，辽宁铁岭人，助理工程师，从事电　厂集控运行方面的工作。　陈永彬（１９７１一），男，山东枣庄人，助理工程师，从事电　厂安全检查方面的工作。　送风机和一次风机电耗，有利于机组的安全和经济　运行