某600MW前后墻對(duì)沖旋流燃煤鍋爐屏過(guò)壁溫分布研究及調(diào)整措施

張濤

（四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司，四川 廣安 638017）

某公司600MW機(jī)組鍋爐為東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司設(shè)計(jì)制造的DG2028/17．45-II5型亞臨界參數(shù)自然循環(huán)鍋爐。鍋爐采用亞臨界、自然循環(huán)、前后墻對(duì)沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、尾部雙煙道、全鋼構(gòu)架的∏型汽包爐。鍋爐投產(chǎn)至今一直存在屏過(guò)管壁溫度偏差大，最大前后屏過(guò)管壁溫度相差140℃左右，減溫水使用量大的情況。

1 問(wèn)題分析

表1為負(fù)荷364MW，投ABCD層燃燒器時(shí)屏式過(guò)熱器各屏管壁溫度統(tǒng)計(jì)表。前后屏管壁溫度最大相差141℃，左右屏管壁溫度最大相差120℃。

存在上述問(wèn)題的主要原因：同層各支燃燒器熱負(fù)荷不均勻?qū)е卵貭t膛寬度方向各屏壁溫偏差；屏式過(guò)熱器的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致前后壁溫偏差；水冷壁左右吸熱量不均勻。

表1 屏過(guò)各屏管壁溫度 ℃

針對(duì)上述因素進(jìn)行試驗(yàn)研究。

2 試驗(yàn)研究

2.1 同層各支燃燒器熱負(fù)荷不均勻?qū)е卵貭t膛寬度方向各屏壁溫偏差

本文所研究的鍋爐爐膛寬20700mm，深16744mm，燃燒系統(tǒng)采用東方鍋爐廠自行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)前后墻對(duì)沖燃燒方式的外濃內(nèi)淡型低NOx旋流煤分燃燒器（OPCC），總共30只旋流煤粉燃燒器分3層布置在前后墻的6只大風(fēng)箱上，配以6臺(tái)中速磨煤機(jī)，每臺(tái)磨煤機(jī)為同一大風(fēng)箱上的5只煤粉燃燒器提供風(fēng)粉混合物，設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度R90=16%。如圖1。

圖1 燃燒器與磨煤機(jī)的連接關(guān)系圖

同層各支燃燒器的粉量不均、煤粉細(xì)度不均，進(jìn)風(fēng)量不均等，均會(huì)造成沿爐膛寬度方向的熱負(fù)荷不均，進(jìn)而導(dǎo)致?tīng)t膛出口屏式過(guò)熱器各屏的壁溫產(chǎn)生較大偏差。

在冷態(tài)調(diào)試時(shí)，對(duì)各支燃燒器的一次風(fēng)進(jìn)行了調(diào)平，熱態(tài)時(shí)對(duì)各磨煤機(jī)煤粉細(xì)度采用等速采樣裝置采集7各點(diǎn)，每次采集間隔50秒。進(jìn)行取樣、分析。同時(shí)也反映了各支粉管的粉量情況，煤粉細(xì)度粗的粉管，收集的粉量也多，說(shuō)明該燃燒器的熱負(fù)荷較大。（各支粉管煤粉取樣結(jié)果見(jiàn)表2）。

表2 各臺(tái)磨機(jī)對(duì)應(yīng)出口粉管的煤粉細(xì)度

在冷態(tài)調(diào)試時(shí)，對(duì)各支燃燒器的二次風(fēng)、三次風(fēng)進(jìn)行了標(biāo)定，保證每支燃燒器的進(jìn)風(fēng)量相同，同時(shí)對(duì)二次風(fēng)大風(fēng)箱進(jìn)行了積灰清理，并安裝了風(fēng)箱防積灰裝置，進(jìn)行定期清理。防止因風(fēng)箱積灰導(dǎo)致各支燃燒器的流場(chǎng)不同而導(dǎo)致的燃燒器熱負(fù)荷不均。

2.2 屏式過(guò)熱器的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致前后壁溫偏差

過(guò)熱器系統(tǒng)布置了兩次左右交叉：低過(guò)出口至屏過(guò)進(jìn)口，屏過(guò)出口至高過(guò)進(jìn)口各進(jìn)行了一次左右交叉，有效的減少了煙氣流過(guò)鍋爐寬度上不均勻性帶來(lái)的影響，有利于減少屏間及管間的熱偏差。屏過(guò)采用在下?tīng)t膛出口左右布置12塊大屏，每塊大屏由前后并聯(lián)4片小屏組成。

理論上，屏式過(guò)熱器為全輻射式，輻射換熱占主要，但是實(shí)際上屏式過(guò)熱器換熱也受煙氣流速的影響，說(shuō)明對(duì)流換熱也會(huì)對(duì)屏過(guò)的管壁溫度偏差造成很大的影響。

通過(guò)投運(yùn)不同層的燃燒器組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，投運(yùn)ABCD（前墻中、下層，后墻中、下層對(duì)沖）層燃燒器時(shí)屏過(guò)管壁溫度分布如圖2，呈現(xiàn)出前低后高的溫度分布趨勢(shì)。靠近折焰角的Ⅳ號(hào)屏溫度最高。

圖2 投運(yùn)ABCD層燃燒器時(shí)屏過(guò)管壁溫度分布圖

這是由于熱煙氣經(jīng)過(guò)折焰角后，在下?tīng)t膛出口靠近折焰角處產(chǎn)生煙氣聚集，又由于屏過(guò)采用在下?tīng)t膛出口前后并聯(lián)4片屏的方式，在第Ⅳ屏處（靠近折焰角）煙氣量明顯大于前面3片屏處的煙氣量，將導(dǎo)致Ⅳ號(hào)屏壁溫大于其它前面3片屏的壁溫。

針對(duì)上述問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)投運(yùn)ABCE（前墻上、下層，后墻中、下層）前后墻各兩層的燃燒器運(yùn)行方式。屏過(guò)管壁溫度分布如圖3，也呈現(xiàn)出前低后高的溫度分布趨勢(shì)，靠近折焰角的Ⅳ號(hào)屏溫度最高。

圖3 投運(yùn)ABCE層燃燒器時(shí)屏過(guò)管壁溫度分布圖

為減少煙氣在后墻折焰角處聚集，將煙氣向爐前流動(dòng)，進(jìn)行投運(yùn)ABCF（前墻下層，后墻上、中、下層）層的燃燒器運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)。屏過(guò)管壁溫度分布如圖4，前后屏過(guò)的溫度分布趨于均勻，說(shuō)明煙氣受折焰角的影響較大，折焰角提高了Ⅳ號(hào)屏的吸熱量。

2.3 水冷壁左右吸熱量不均勻

在熱態(tài)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行了爐膛溫度測(cè)量，在折焰角下方的前后墻溫度偏差不大，左右墻的偏差也在70℃的合理范圍內(nèi)。停爐檢查水冷壁，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)爐膛四周水冷壁有結(jié)焦現(xiàn)象，排除因結(jié)焦造成的爐膛出口煙溫偏差而導(dǎo)致的屏式過(guò)熱器壁溫偏差。

2.4 調(diào)整措施及建議

根據(jù)上述原因分析和實(shí)驗(yàn)，得出導(dǎo)致屏式過(guò)熱器壁溫偏差的原因?yàn)椋旱谝弧⒏鞣酃芙o粉量不均導(dǎo)致的同層各燃燒器熱負(fù)荷不均，進(jìn)而導(dǎo)致沿爐膛寬度左右的屏式過(guò)熱器壁溫偏差；第二、屏式過(guò)熱器的結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致前后屏過(guò)壁溫偏差。

針對(duì)上述問(wèn)題導(dǎo)致的屏過(guò)壁溫偏差，相應(yīng)實(shí)施調(diào)整措施如下。

圖4 投運(yùn)ABCF層燃燒器時(shí)屏過(guò)管壁溫度分布圖

第一，各粉管給粉量不均的問(wèn)題。針對(duì)同臺(tái)磨煤機(jī)出口各粉管粉量不均，一是要加強(qiáng)動(dòng)態(tài)分離器的檢修及各粉管的一次風(fēng)調(diào)平；二是運(yùn)行要摸索左右煙氣擋板對(duì)屏過(guò)壁溫偏差的影響，設(shè)置左右煙氣擋板的偏差，以降低左右屏過(guò)壁溫偏差；三是調(diào)節(jié)左右兩側(cè)大風(fēng)門(mén)的開(kāi)度，調(diào)節(jié)爐膛左右火焰中心高度。

第二，屏式過(guò)熱器的結(jié)構(gòu)不合理問(wèn)題。目前對(duì)于屏式過(guò)熱器的結(jié)構(gòu)不合理問(wèn)題，設(shè)備上改造的成本較高，只能在運(yùn)行上進(jìn)行調(diào)整。運(yùn)行采取措施，使煙氣更多的向前墻流動(dòng)，主要有開(kāi)大后墻的燃盡風(fēng)，減小前墻燃盡風(fēng)的開(kāi)度；多投運(yùn)后墻的燃燒器或加大后墻投運(yùn)磨煤機(jī)的出力，提高后墻燃燒器的火焰長(zhǎng)度和強(qiáng)度。

第三，水冷壁吸熱偏差。為防止水冷壁吸熱不均造成的煙溫偏差，要求加強(qiáng)吹灰器的巡視，防止因個(gè)別吹灰器異常，造成水冷壁積灰而導(dǎo)致的吸熱量不均，進(jìn)而影響爐膛出口煙溫偏差。

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