国外燃煤电站锅炉冷态通风试验内容差异分析

刘海明，罗 凯，黄中柏，许 涛

(国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077)

国外燃煤电站锅炉冷态通风试验内容差异分析

刘海明，罗 凯，黄中柏，许 涛

(国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077)

由于国外并没有冷态试验的相关规程或导则，国际上也没有类似ASME的相关国际标准，这导致国外项目业主对于冷态试验内容有不同的见解和要求。结合在国外调试的经历，介绍了几个项目不同类型锅炉冷态试验，分析了试验过程中遇到的问题，以期为国外调试项目提供参考。

国外燃煤电站；锅炉调试；冷态试验

0 引言

随着“一带一路”国家战略的深入，国内越来越多的设备制造和施工企业走出国门去开拓更广阔的国际市场。湖北省电力科学研究院作为国内最早走出去的调试单位，从20世纪80年代先后承接了巴基斯坦、印尼、马来西亚、伊朗、印度、越南、叙利亚、巴西等十多个国家的电站调试项目[1]，积累了丰富的调试经验。

锅炉冷态试验是锅炉首次点火前必做的试验项目，工作量大，安全风险高，受到调试单位、安装单位和业主的重视。但目前印尼、越南、巴西、印度等国家并没有冷态试验的相关规程或导则，国际上也没有类似ASME的相关国际标准，这导致国外项目业主对于冷态试验内容有不同的见解和要求。

本文结合结合国外调试经历，介绍了几个项目不同类型锅炉冷态试验的内容，分析了试验过程中遇到的问题和处理，以期为国外调试项目提供参考。

1 国内对于冷态试验内容的要求

锅炉冷态通风试验的目的是在冷态工况下检验锅炉烟风、制粉、燃烧设备安装是否正常，掌握燃烧系统及有关设备的基本性能，为锅炉及机组热态运行及燃烧调整提供技术数据。当锅炉燃烧不稳定时，可以通过冷态试验，分析和发现问题，对设备或运行方式进行改进。

按《DL/T 852－2016锅炉启动调试导则》[2]中的要求，锅炉冷态通风试验包含以下内容：1）通风试验前应对风门挡板包括调风器、烟气调温挡板进行动作检查，对其动作位置的准确性进行确认；2）风量测量装置标定；3）一次风的测量和调平试验；4）切向燃烧的锅炉，点火前应进行燃烧器摆动试验；5）在不同的通风量工况下，记录烟风系统的压力、流量、温度等特性参数，得出制粉系统、空气预热器、烟风道在清洁状态下的通风阻力特性，作为热态投运后积粉、粘灰渣程度的判断参照，并对风压表的准确性进行确认；6）正压制粉系统，应通过通风试验确认各点密封风畅通，且压力足够。

对于国外项目，业主对于冷态试验方案会提出很多疑问和要求，因《DL/T 852－2016锅炉启动调试导则》并无英文版本，导则内有关冷态试验的内容很难同业主解释，所以很难获得业主的认可，冷态试验方案要经过多次商谈和修改后才会获批。

2 国外项目冷态试验内容

2.1 越南广宁电厂冷态试验

越南广宁4×300 MW燃煤电站项目配置的锅炉为双拱形“W”火焰、单炉膛、一次中间再热、强制水循环、亚临界汽包炉，锅炉燃煤使用当地出产的低挥发份鸿基无烟煤。针对无烟煤的难燃特性，锅炉除采用“W”火焰型式外，燃烧及制粉系统也采取了相应的特殊设计，以实现锅炉的稳定燃烧。锅炉燃烧系统布置型式如图1所示。

图1 锅炉燃烧系统布置图Fig.1 Boiler combustion system layout

锅炉燃烧器采用直流缝隙式，共32只，布置在炉膛的前后拱上，煤粉喷嘴与二次风喷嘴交错布置。每个二次风喷嘴又分成三个间隔，风量由左右侧的调节挡板单独控制。燃烧器布置图见图2。直流缝隙式燃烧器有较大的高宽比，能卷吸更多的高温烟气回流进入着火区，从而提高火焰根部温度水平，有利于低速煤粉空气混合物中挥发份迅速析出、加强燃烧固定碳的着火。

图2 锅炉燃烧器布置图Fig.2 Boiler burner layout

按试验方案，冷态试验内容有：1）风门挡板的检查；2）风机的投运及调整；3）锅炉一次风风量、二次风风量、三次风量测量和标定；4）粉管一次风临时靠背管标定，因机组未安装风粉在线装置，为便于对一次风速的监测，加工了临时靠背管；5）各粉管一次风风速测量；6）用长飘带观察炉内空气动力场。由于脚手架的影响，效果不明显。

除以上例行试验外，试验单位在炉内，对各二次风喷口风速进行了测量，观察二次风量的沿炉膛宽度方向的均匀性。调整二次风箱风道A/B/C挡板的开度，观察风量分布的变化情况，为热态二次风调整提供依据。

在初始设计中，粉管没有安装国内通常采用的可调缩孔调节装置，而是使用不同孔径的节流孔板来平衡各粉管间的通风阻力。通过冷态试验，发现了多个节流孔板安装在错误的粉管上，导致了较大的风速偏差。后由安装单位进行了改正，但更正后多个粉管的风速偏差仍超过±10%。在机组试运过程中，多次发生粉管堵塞的情况，于是将粉管节流缩孔全部更换为可调缩孔。因机组试运时粉管堵塞皆发生于后墙粉管，结合投粉后锅炉前后墙粉管内流动阻力的变化，在冷态试验时，通过调整缩孔开度，将后墙粉管风速调高于前墙风速5%～10%。改造后，基本杜绝了粉管堵塞的发生。

2.2 越南汪密电厂冷态试验

越南汪秘热电厂II期扩建1×330 MW工程配置的锅炉为单炉膛平衡通风、中间一次再热、亚临界参数、自然循环单汽包“W”形火焰锅炉。设计煤种为越南无烟煤，为此配置专门用于燃用低挥发份燃料的浓缩型EI-XCL低NOx双调风旋流燃烧器。

制粉系统为钢球磨煤机配中间储仓式热风送粉系统。系统配置4台钢球磨煤机、4台排粉机，磨煤机磨制的煤粉储存在2个煤粉仓内。同时，系统配置16个给粉机，对应16只燃烧器。每个煤粉仓引出8个出粉管，每个出粉管出来的煤粉经给粉机引入风粉混合器，与热一次风混合后经过一段偏心异径管加速，大多数煤粉由于离心力作用沿弯头外侧内壁流动，在气流进入一次风浓缩装置之后，使50%的一次风和10%～15%煤粉分离出来，经乏气管垂直向下引到乏气喷口直接喷入炉膛燃烧，其余的50%一次风和85%～90%的煤粉由燃烧器一次风喷口喷入炉内燃烧。制粉系统乏气经排粉机进入乏气风箱，每个排粉机对应的乏气风箱出口引出2个排粉管，亦即三次风管，每个三次风管在炉前一分为二，将系统乏气引入炉膛燃烧。锅炉燃烧系统布置型式如图3所示。

图3 锅炉燃烧系统布置图Fig.3 Boiler combustion system layout

机组启动前，调试单位按冷态试验方案进行了如下试验：1）风门挡板的检查；2）风机的投运及调整；3）锅炉各风量测量装置的标定；4）粉管、三次风管及排粉风机入口上加装靠背管的标定；5）三次风调平；6）各粉管一次风调平；7）测量沿炉膛宽度方向各燃烧器之间风量并调平；8）燃烧器喷口测试。机组启动调试期间，锅炉燃烧不稳定，在满负荷下需要多只油枪助燃运行。调试单位与锅炉厂技术人员根据锅炉的设计特点，从燃烧器、一次风压、三次风量、二次风配风方式等方面进行了调整。通过调整，虽然减少了油枪投用的数量，但无法完全断油。继续停油枪锅炉燃烧变得不稳定，炉膛负压波动大，锅炉有熄火的趋势。

为查找锅炉无法断油的原因，试验单位同锅炉厂技术人员在机组停机和改造后又进行了多次冷态试验。通过冷态试验来验证设计数据与运行数据之间的差异，从而发现问题发生的根本原因。

2.2.1 燃烧器内、外二次风特性测试

在调风盘及调风套筒于固定开度下，维持二次风箱压力不变，利用内、外二次风测风装置分别测量内、外二次风门在0%、30%、50%、80%开度下的内、外二次风速，并绘制风门特性曲线。

2.2.2 调风盘特性测试

在内、外二次风旋流叶片及调风套筒于固定开度下，改变调风盘的开度，并保证总风量不变的情况下，利用内、外二次风测风装置测量调风盘在不同开度下的风量，并绘制其特性曲线。

2.2.3 调风套筒特性测试

在内、外二次风旋流叶片及调风盘于固定开度下，改变调风套筒的开度，维持二次风箱压力不变的情况下。通过内、外二次风测风装置测量调风套筒在不同开度下的风量，并绘制其特性曲线。

2.2.4 乏气风与一次风比率测试

测试各粉管在浓缩装置之前的一次风量和经浓缩装置之后的乏气风量，验证分离出的乏气风量是否为一次风量的50%。

2.2.5 燃烧器喷口测试

选择一支燃烧器，分别调整内、外二次风开度和调风盘开度，在炉内用飘带示踪，观察气流的刚性和旋流强度。掌握内、外二次风叶片、调风盘对燃烧器回流区、扩散角的影响特性。

2.2.6 三次风特性测试

考虑到三次风对燃烧的影响，机组停机后在不同制粉系统负压工况下测量入磨风量和三次风量，掌握制粉系统漏风情况；在入磨风量一定的前提下，控制不同的再循环风门开度，测量入磨风量和三次风量。经测试，未发现制粉系统有异常漏风。由于三次风的风温比较低，对炉膛燃烧不利，锅炉厂对三次风管道进行了改造：1）调整三次风管道入炉角度，由原来的15°增大至35°，使三次风对主火焰的影响区域下移，更加有利于保持主火焰的稳定形成。2）关闭原三次风喷口下对应的分级风喷口,从三次风分叉管处各引一根DN250的管道，接入原来的分级风喷口。原来前后墙各16个分级风喷口保留为前后墙各8个，其余8个被对应的三次风喷口占用，当磨煤机停运时，冷却风管道应及时投运，继续行使原分级风的作用。此改进降低了三次风风速，能减少风速对主火焰的干扰。3）改造现有的三次风冷却管道，炉前炉后各从两侧主二次热风道上（挡板前）引DN200～250的连通母管，再以DN150的子管引入每根三次风总管，每支子管前应装设有电动门。

改造后，对各处三次风量进行测试，掌握三次风系统优化后三次风在原三次风喷口与分级风喷口中的分配比例，掌握三次风系统优化后三次风和分级风沿炉宽度方向的分布，掌握三次风系统优化后主火焰、乏气风、三次风和分级风的相互影响情况。

经过大量的冷态试验后，制粉系统、烟风系统和燃烧器未见异常，排除了设备方面的原因。结合大量的冷态试验和热态燃烧调整数据，初步判定锅炉的热负荷设计不足是锅炉在满负荷无法断油的根本原因。汪密电厂锅炉后经两次改造，在炉膛增加了共约600m2的卫燃带，最终实现了满负荷断油并达到了70%的最低稳燃负荷，锅炉改造成功。

2.3 印度塔尔万迪冷态试验

印度塔尔万迪3×660 MW燃煤电站锅炉采用不带炉循泵的大气式扩容启动系统，新型切圆布置，低NOx燃烧器，6层共24只燃烧器。锅炉采用双进双出直吹式制粉系统，燃烧器采用新型切圆燃烧方式，形成大直径单切园，以获得沿炉膛水平断面较为均匀的空气动力场。燃烧器采用固定式，共设六层水平浓淡煤粉一次风喷口，四层油风室，一层紧凑型燃尽风室，四层分离型燃尽风室和七层辅助风室。

四角切圆燃烧方式的锅炉在国内配置多，按国内调试方案，四角切圆锅炉冷态通风试验包含以下内容：1）风门挡板的检查；2）风机的投运及调整；3）锅炉各风量测量装置的标定；4）各粉管一次风调平；5）炉内空气动力场试验；6）炉膛出口水平烟道风速测量。

方案审批过程中，业主坚持增加方案的内容。印方担心炉膛出口水平烟道及尾部烟道存在气流偏差而导致锅炉受热面出现磨损，于是要求调试人员在冷态试验时对水平及尾部烟道多个截面（如图4所示）测量烟气流速，并要求控制各截面风速偏差﹤±15%；若偏差超出此范围，则需布置扰流板对烟气流速进行调整，直到风速偏差满足要求。印方无法提供相关的试验规程或风速偏差﹤±15%标准的出处，只提供了印度某试验机构对同类锅炉的试验报告[3]。

图4 冷态试验风速测量截面Fig.4 Measuring sections of CAVT test

印方试验单位的测试报告主要内容是对尾部烟道的各个截面按网格法逐点测量风速，对于风速较高的点进行调整，然后再次进行测量。报告中对于风速偏差控制范围和调整的手段并未提及。以截面1为例，表1是2013年6月9日的测试数据，表2是2013年6月26日调整后的测试数据，图5是截面1调整前后的风速分布图。

表1 调整前的测试结果Tab.1 Test result before adjustment

表2 调整后的测试结果Tab.2 Test result after adjustment

如果按业主要求进行试验，若风速偏差不满足要求，将进行反复的测量和调整，试验工作量大。我方与锅炉厂进行了沟通，由锅炉厂发正式文件向业主解释锅炉在设计过程中控制风速偏差采取的措施以及在运行过程中调整烟温偏差的方法，并承诺当前设计可确保锅炉受热面安全稳定运行。经过多次解释后，业主最终认可了我方的试验方案。

3 结语

目前国内外并没有冷态试验的相关规程或导则，这导致外方业主同中方承包商在冷态试验内容、测试方法、验收标准等方面存在较大分歧，影响了项目的进度，造成中方单位的经济损失。本文结合国外三个项目锅炉冷态试验的经历，分析了不同炉型冷态试验的内容和试验过程，希望能给国外电站项目调试人员提供参考和帮助。

因炉内动力场试验工期长、安全风险大，建议冷态试验方案简单明了，先不涉及炉内动力场试验内容。国外调试人员要加强项目合同、国内外技术规范、试验标准的学习，对于差异要同业主保持积极的沟通，以促进调试工作的顺利开展。

建议国内发布锅炉冷态试验的中英文试验规程，对冷态试验的目的、不同炉型的试验内容、试验方法和仪器、试验合格的标准等进行定义，便于国外项目调试人员同外方进行宣讲和解释。

（References）

[1] 刘海明,罗凯,许涛,等.国外燃煤电站锅炉调试技术难点及分析[J].湖北电力,2016,40(3):67-69.LIU Haiming,LUO Kai,XU Tao,et al.Technical difficulties and analysis for boiler commissioning of oversea power plant projects[J].Hubei Electric Power,2016,40(3):67-69.

[2] 国家能源局.DL/T 852－2016锅炉启动调试导则[S].北京:中国电力出版社,2017.National Energy Administration.DL/T 852－2016 Guide of boiler start-up commissioning[S].Beijing:China Electric Power Press,2017.

[3] Heavy Metal Engineering PVT Ltd.Pre and post CAVT report[R].Heavy Metal Engineering PVT Ltd,2013.

Contrast Analysis for Boiler CAVT Test of Oversea Power Plant Projects

LIU Haiming，LUO Kai，HUANG Zhongbai，XU Tao
(State Grid Hubei Electric Power Research Institute,Wuhan Hubei 430077,China)

Since there are no any CAVT(cold air velocity test)test guides or rules at oversea countries,and no ASME rules as well,this leads to different opinions and requirements of CAVT test for foreign project owners.Based on oversea commissioning experience,several CAVT tests of different types of boiler are presented,and the problems encountered during the tests are analyzed,in order to provide reference for oversea commissioning projects.

oversea power plant projects；boiler commissioning；CAVT test

TM621.2

B

1006-3986(2016)12-0028-05

10.19308/j.hep.2016.12.007

2016-11-01

刘海明（1978），男，山东日照人，硕士，高级工程师。