“W”型火焰爐受熱面壁溫超限排煙溫度高研究

杜 杰

中電電力檢修工程有限公司，上海 200086

某廠采用的是東方鍋爐設(shè)計生產(chǎn)的大容量等級的600MW超臨界W型火焰鍋爐，型號為DG1932.7/25.4-Ⅱ8，是一個超臨界參數(shù)、單爐膛、露天布置、垂直管圈水冷壁變壓運行直流鍋爐、平衡通風(fēng)、一次中間再熱、擋板調(diào)節(jié)再熱氣溫、W型火焰燃燒方式、尾部雙煙道、固態(tài)排渣、全鋼全懸吊結(jié)構(gòu)型鍋爐。鍋爐的啟動系統(tǒng)配有再循環(huán)泵，并采用了低質(zhì)量流速水動力技術(shù)。

鍋爐配6臺雙進雙出磨煤機，每臺磨帶4只煤粉燃燒器，24只雙旋風(fēng)煤粉燃燒器順列布置在爐膛前后拱上，每邊12只。燃燒器與磨煤機搭配可做到停磨工況下，能夠保證鍋爐寬度方向熱輸入平衡。鍋爐后墻和前墻剖面圖如圖1所示。

圖1 鍋爐后墻和前墻剖面圖

近期機組運行中常出現(xiàn)部分高溫過熱器（以下簡稱高過）、高溫再熱器（以下簡稱高再）受熱面金屬壁溫超限，鍋爐排煙溫度偏高等異?，F(xiàn)象。分析近期除燃用貴州粘性較大的無煙煤外，燃燒相關(guān)參數(shù)均控制正常，鍋爐本體檢查未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。結(jié)合鍋爐投產(chǎn)后水平煙道經(jīng)常出現(xiàn)積灰，推斷壁溫超限與水平煙道積灰甚至板結(jié)有關(guān)。

鍋爐停爐后檢查水平煙道及折焰角積灰和以前相比較嚴(yán)重，高過、高再下部受熱面部分被積灰掩埋。積灰長約為6m，高約2.5m，堅硬，形如“小山丘”，導(dǎo)致運行時部分高過、高再金屬壁溫超限，排煙溫度高。

1 鍋爐運行時積灰現(xiàn)象

（1）鍋爐爐膛寬32m，高過共52排，高再共78排，積灰發(fā)生在鍋爐水平煙道的中間位置，長6m，占爐寬的1/5。高過、高再主要以熱對流方式傳熱，屏式過熱器是半輻射半對流，判斷積灰區(qū)金屬溫度比正常時偏低。通過SIS調(diào)取高過第26排、高再第39排、屏式過熱器前屏第11、后屏第11排金屬溫度對比，數(shù)據(jù)取鍋爐異常運行時間段和正常運行段進行比較，數(shù)據(jù)對比結(jié)果如表1所示。

表1 鍋爐異常運行和正常運行段對比表（℃）

（2）嚴(yán)重積灰影響煙氣流分布，運行中大部分煙氣繞過積灰從“小山丘”兩端通過，位于積灰兩端位置的高過金屬壁溫會偏高。通過SIS調(diào)取爐左側(cè)高過21排，右側(cè)高過31排溫度（正常運行中發(fā)現(xiàn)這兩排經(jīng)常超溫），21～31排之間剛好是高過寬度的1/5，積灰的位置。鍋爐爐壁異常運行和正常運行段壁溫對比表如表2所示。

表2 鍋爐爐壁異常運行和正常運行段壁溫對比表（℃）

（3）因高過吸熱量減少，導(dǎo)致高再的溫升率與機組正常運行相比必然增加，所以機組在運行期間常常出現(xiàn)再熱器煙氣擋板須關(guān)至35%，還需大量使用減溫水維持再熱汽溫。機組異常運行和正常運行對比表如表3所示。

表3 機組異常運行和正常運行對比表

（4）煙氣熱量未被完全吸收，致鍋爐排煙溫度高。鍋爐排煙異常運行和正常運行對比表如表4所示。

表4 鍋爐排煙異常運行和正常運行對比表（℃）

2 積灰的可能原因

2.1 鍋爐設(shè)計特點

折焰角的流場結(jié)構(gòu)和斜坡角度小。由于折焰角的存在，爐膛出口折焰角下部的煙氣在該處發(fā)生急劇轉(zhuǎn)向，形成明顯的回流區(qū)?；亓鲄^(qū)沿高度方向速度分布很不均勻，煙道的中上部位速度高，靠近折焰角水冷壁處的煙氣流速很低。隨著折焰角傾角的增大，回流區(qū)中心位置后移，回流區(qū)的高度降低，因此，回流區(qū)和貼壁低速區(qū)是造成折焰角斜坡積灰的重要原因，積灰程度與折焰角傾角有關(guān)。采用П型式布置的鍋爐折煙角斜坡的角度一般在35°，遠(yuǎn)大于飛灰的安息角。該廠鍋爐斜坡設(shè)計由2段組成，前端傾斜角為30°，后段傾斜角減為25°，在折焰角斜坡不可避免存在積灰現(xiàn)象[1]。折焰角詳圖如圖2所示。

圖2 折焰角詳圖

2.2 受熱面布置不合理，煙氣流速較低

鍋爐折焰角斜坡積灰區(qū)布置了高過和高再，鍋爐最大出力時設(shè)計平均煙氣流速分別為9.45m/s和8.5m/s，對于燃用磨損性較強的無煙煤鍋爐明顯偏低，該區(qū)的合理煙氣流速應(yīng)在10.5～12.0m/s，且高過和高再管屏之間有1.92m的凈空間，前后斜坡30°和25°分界線也正好在高過和高再管屏之間，煙氣流速較低的含塵煙氣在經(jīng)過高過和高再的空檔時速度進一步降低，斜坡回流區(qū)易沉積飛灰，尤其是低負(fù)荷時，積灰更加明顯。

2.3 吹灰存在盲區(qū)

積灰區(qū)域吹灰器的設(shè)計行程是16m，進槍時間是320s。但因鍋爐出現(xiàn)IK07長吹灰器卡澀斷裂后，為防吹灰器到全行程后擺動大，與兩邊受熱面管壁發(fā)生碰撞等再次出現(xiàn)斷裂，IK13/14/15/16（高過與高再之間）等部分吹灰器進槍時間改成300s。鍋爐冷態(tài)時長吹灰器進槍300s時深度大約27m，鍋爐爐膛寬度是32m，同時吹灰時長吹的運行軌跡并非直線，因此，正常運行時高過、高再區(qū)域的吹灰大概存在5m左右的盲區(qū)。

2.4 煤質(zhì)原因

本次鍋爐水平煙道及折焰角積灰比特別堅硬。以前清灰用消防水就可沖掉，本次需要人工敲打才可清理。積灰堅硬原因分析是由于煤的灰分較大，粘性較大，經(jīng)過高溫煅燒形成的。

3 運行控制措施

因目前鍋爐水平煙道積灰不可避免，只能通過運行調(diào)整來避免該區(qū)域大量積灰及控制高過、高再金屬壁溫超限，降低排煙溫度，提高機組效率。

3.1 加強該區(qū)域吹灰

停爐后應(yīng)將該區(qū)域積灰清理干凈。機組啟動后應(yīng)注意監(jiān)視鍋爐水平煙道及折焰角區(qū)域的金屬溫度變化，當(dāng)發(fā)現(xiàn)高過、高再金屬溫度異常時，應(yīng)加強該區(qū)域吹灰，可適當(dāng)提高吹灰壓力以增加吹灰的剛性和增加吹灰頻次等，做到“早發(fā)現(xiàn)，早治療”。

3.2 優(yōu)化磨煤機運行組合

磨煤機的組合方式不同，爐內(nèi)的煙氣流分布不同。通過SIS調(diào)取負(fù)荷360MW時不同磨煤機組合的平均排煙溫度對比結(jié)果如表5所示。

表5 負(fù)荷360MW時不同磨煤機組合平均排煙溫度對比表（℃）

從數(shù)據(jù)可看出，B/C/D/E磨煤機的組合明顯比其他組合排煙溫度低。因此，運行中可加強磨煤機的切換，同時保證磨煤機的充分備用。

3.3 負(fù)荷擾動

運行中發(fā)現(xiàn)當(dāng)機組帶高負(fù)荷后，爐內(nèi)煙氣通道相對會通暢很多，流量分布均勻一些。通過SIS調(diào)取機組帶高負(fù)荷后360MW的平均排煙溫度對比結(jié)果如表6所示。

表6 負(fù)荷后360MW平均排煙溫度對比表（℃）

從數(shù)據(jù)可看出，高負(fù)荷時隨著爐內(nèi)煙氣溫度、流量都會增大，對積灰有一定的擾動。

3.4 風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)

調(diào)整C、F二次風(fēng)門的擋板開度，可改變爐內(nèi)煙氣的分布，但具體的調(diào)整是沒有定性的，要根據(jù)磨煤機組合方式及各臺磨煤機出力情況進行綜合分析。一般情況，在熱負(fù)荷比較集中的位置適當(dāng)?shù)亻_大對應(yīng)風(fēng)門擋板的開度有一定的效果[2]。

3.5 降低減溫水調(diào)門設(shè)定值

運行中出現(xiàn)高過金屬壁溫偏高時，可適當(dāng)降低過熱器一級、二級減溫水調(diào)門定值，可有效避免金屬壁溫超限，但同時要注意左右側(cè)汽溫偏差，設(shè)定值偏差盡量不要大于10℃。

3.6 改造折煙角和調(diào)整布置受熱面

進行折煙角改造和受熱面布置調(diào)整可解決積灰問題，但工作量大、涉及面廣；可采取在折焰角斜坡加擾流風(fēng)、破壞回流區(qū)、吹起積灰等措施，開發(fā)擾流吹灰裝置：在斜坡水冷壁上布置與斜面平行的吹掃噴嘴，對受熱面積灰進行吹掃，使沉積的飛灰被揚起并隨煙氣帶走。

4 結(jié)語

通過上述的運行調(diào)整可有效減緩鍋爐高過、高再超溫和排煙溫度偏高的異?，F(xiàn)象，但水平煙道積灰問題未得到徹底解決，目前只能通過定期吹灰、停爐清掃來緩解水平煙道積灰，后期建議通過改造水平煙道吹灰器解決積灰問題。