超临界燃煤锅炉金属受热面壁超温探究与处理

陈增春，席朝辉，洪艳，顾四胜

(华电宿州发电有限公司，安徽宿州234101)

0 引言

锅炉是由东方锅炉(集团)有限公司制造的超临界参数变压运行螺旋管圈直流锅炉，单炉膛、一次中间再热、采用前后墙对冲燃烧方式，平衡通风、固态排渣、露天布置燃煤锅炉、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。锅炉采用前后墙对冲燃烧方式，24只煤粉燃烧器分三层布置在炉膛前后墙上。在最上排燃烧器上方布置一排燃烬风口(OFA)，减少NOx的生成。煤粉燃烧器采用日立－巴布科克公司(BHK)的HT-NR3型低NOx旋流燃烧器。配有等离子点火装置，用于锅炉启停。锅炉采用冷一次风机正压直吹式制粉系统，配6台ZGM113G型中速磨煤机，B-MCR工况时5台磨即可满足，1台备用。风烟系统配有2台动叶调节轴流式送风机，2台静叶调节轴流式吸风机，2台动叶调节轴流式一次风机，2台密封风机，2台火检风机，2台三分仓回转式空气预热器。

1 超温情况

自2009年上半年以来一直存在1号锅炉金属壁温高问题，尤其以屏过壁温最为明显，表1为锅炉壁温报警值，至12月底，多次出现屏过壁温超过600℃的情况，且1号炉出现过屏过挂焦现象。图1为2010年1月6日至8日屏过壁温监测曲线，可以看出，短短3天内壁温有5次超过600℃，最高611℃，远远高于屏过壁温控制值585℃，对锅炉安全运行产生严重影响。

表1 锅炉壁温报警值℃

图1 调整前2009年12月锅炉屏过壁温监测图

2 超温分析

通过对现场运行工况全面分析，认为造成1号锅炉受热面金属壁温高的直接原因是炉内燃烧行程拉长，火焰中心上移。

1)燃尽风喷嘴中心风拉杆开度过大。根据HTNR3型燃烧器燃尽风喷口的设计特点，必须对燃尽风进行节流，以免造成燃尽风量偏大，下部煤粉燃烧器供氧不足。

图2 燃烧器配风示意图

2)磨煤机出力不够。磨煤机选用ZG113G中速磨煤机，保证出力71.36 t/h，选型偏大，但是实际磨煤机出力一般在45～50 t/h，很难达到55 t/h。磨煤机本身的运行状态不佳，造成出粉细度达不到要求，煤粉细度偏粗造成燃烧行程拉长，火焰中心上移。

3)一次风量偏大。一是一次风速偏高，二是磨煤机投运台数偏多。一次风速偏高造成煤粉颗粒入炉速度偏高，煤粉在炉内停留时间变短，着火点推后，火焰中心上移。同时，锅炉的控制逻辑决定一次风量偏大必然造成二次风量偏低，燃烧器区域二次风供应不足。

4)二次风量测量装置不准，锅炉总风量计算逻辑不合理。具体分析是锅炉二次风测量装置测量结果比实际值偏大。

5)炉内总风量计算逻辑有问题，计算逻辑未考虑空预器漏风。空预器漏风以一次风漏入烟气侧为主，而在总风量的计算逻辑中以一次风机出口风量计算，所以计算总风量大于实际值。因一次风机以保证制粉系统安全为前提，而炉总风量跟踪负荷曲线，所以一次风计算量偏大就造成了送风机出力下降，二次风量偏小。

6)燃烧器三次风影响。三次风门设置呈明显的“倒三角”布置，即最上层燃烧器三次风门全开，中间层三次风门开度50%，最下层燃烧器三次风门全关。此种配风方式针对较好煤质有降低炉膛中心温度，拉升火球长度，降低NOx排放的优点。但对于劣质煤而言却存在着供氧不及时，火焰中心上升，燃烧器区域温度下降，炉渣含碳量升高等劣势。同时，燃尽风比重加大又加重了“倒三角”的影响，势必造成屏过吸热量及壁温的升高。

7)过热器减温水量影响。分析发现，在给水流量不变的情况下，随着减温水量的增加，因屏过蒸汽流量减少，金属冷却效果降低，屏过壁温升高。

3 解决方法

1)针对电厂入炉燃料多变、煤质不稳的情况，采用“正三角”的配风方式。三次风门均设置在50%位置，而采用风箱入口电动门调节配风方式。根据HT-NR3型燃烧器的设计特点，适当关小燃尽风中心风量，拉杆位置关小15%～20%。

2)运行人员对风机的调正以调平风机电流为原则，以调平两侧风机出力，必要时可进行手动设偏置调节。

3)进行磨煤机调整，优化磨煤机出口煤粉细度，同时降低一次风速，降低一次风量，降低火焰中心。

4)运行人员保证风箱一定的二次风箱压力，保证二次风射流刚度及三次风旋流强度。在一次风速偏高的情况下，根据燃烧器设计特点，二次风入炉风速应高于一次风，形成“风包粉”的形式，三次风需要一定的风箱压力以形成旋流动力。如果风箱压力无法保证，则无法保证二次风及时送达剧烈燃烧区域而沿炉墙上升，造成二次风与缺氧区域混合延迟，火焰中心上移。所以运行人员应根据负荷情况及时调整送风机出口风压，以保证风箱压力。

5)合理调整过热器减温水量，避免大幅调节。

6)利用停炉备用机会进行一次风冷态试验，对一次风速进行测量调整，提高测量准确性。2010年2月一次风冷态试验发现，一次风速存在较明显测量偏差，最大偏差超过8 m/s。

4 结论

通过制定合理的解决策略，进行针对性的调整，至2010年2月底解决长期困扰锅炉安全运行的屏过壁温超温问题。图3为2010年3月4日至7日的屏过壁温监测图，可以分析出屏过壁温与调整前整体运行水平下降15℃，最高温度一般在580℃以下，瞬间未超过583℃。

图3 调整后2010年3月锅炉屏过壁温监测图

超临界燃煤锅炉运行中受热面壁温应该严格控制，发生超温时通过认真分析原因，制定解决策略，进行细致的调整试验，可以有效解决。