#6机组低负荷锅炉壁温超温原因及处理方法研究

刘光雁

摘要：河北西柏坡发电有限责任公司三期2×600MW超临界机组系北京巴布科克·威尔科克斯有限公司按美国B&W公司SWUP系列锅炉技术标准生产，#6炉低负荷（30～350MW负荷）运行过程中后水冷壁引出管（壁温5、6）、中间混合集箱靠右后位置处超温，机组负荷升高则超温现象消失。文章对#6机组低负荷锅炉壁温超温原因及处理方法进行了研究。

关键词：发电机组；低负荷锅炉；燃烧调整；水冷壁；锅炉超温 文献标识码：A

中图分类号：TK223 文章编号：1009-2374（2017）04-0068-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.035

锅炉面临的最大威胁是锅炉受热面爆管，机组正常运行中，控制金属管壁温度，防止管壁超温是减缓氧化皮生成、受热面爆管的主要手段。#6机组特别在低负荷的时候，300～350MW负荷容易出现锅炉壁温超温，下文对低负荷时的壁温超温进行分析和探讨。

1 造成锅炉受热面壁温超温的原因

机组低负荷时造成锅炉受热面壁温超温的原因有许多。从理论分析与实际现场总结来看，造成管壁温度升高的原因主要有以下七种：（1）机组在低负荷运行时，管壁内工质流量较小；（2）煤粉细度的原因；（3）燃烧器缺陷、炉膛燃烧不好，着火点滞后；（4）制粉系统启、停切换时，燃烧波动；（5）磨煤机出口温度较低、一次风速过高；（6）给水温度较低；（7）燃烧器二次风的配风。

2 锅炉受热面壁温超温的原因分析及解决措施

2.1 机组在低负荷运行时，管壁内工质流量较小

由于机组负荷较低，机组300MW时机组给水流量800t/h左右，因为负荷较低锅炉受热面内部流动的工质流量减小，流动的工质对锅炉受热面的冷却效果降低，虽然受热面外部绝对温度降低了，但是受热面内部的冷却效果减少的更多，所以此时更容易出现锅炉壁温超温。

措施：针对此现象我们可以适度加大给水流量，在机组协调方式下，可以调节给水自动的温差控制，降低机组过热度，保持过热度不低于10℃即可。

2.2 煤粉细度的原因

机组设计的磨煤机煤粉细度为R90=18.5%。由于低负荷炉膛燃烧原本就不是太充分，煤粉越细，煤粉相对表面积越大，越容易燃烧，着火越容易，反之，要是煤粉颗粒较大，燃烧会更加恶化，会进一步推迟，容易引起壁温超温。

措施：负荷较低时候煤量较低，制粉系统的负荷余量也较大，调节分离器挡板开度，控制煤粉细度；如果是因为机组增容改造后要提高磨煤机分离器转速，提高至35%～40%。

2.3 燃烧器缺陷、炉膛燃烧不好，着火点滞后

#6机组采用36只DRB-4Z超低NOx双调风旋流燃烧器及NOx（OFA）喷口，分级燃烧。自机组投运以来，燃烧器不同程度地发生磨损、高温变形，分级燃烧效果被破坏：因为机组负荷较低炉膛温度会降低，炉膛燃烧不是很好，煤粉进入炉膛后着火也会受到影响，因为炉膛温度的降低，着火推迟，火焰拉长，炉膛出口温度温度会升高，造成锅炉受热面壁温超温。

措施：在机组停运检修期间要及时对DRB-4Z超低NOx双调风旋流燃烧器应进行修复，阻隔环应加装加固装置，同时还应该在阻隔环上设置合适的缝隙，来吸收温度的交变引起的交变应力，避免以后再出现阻隔环脱落。

2.4 制粉系统启、停切换时，燃烧波动

启动制粉系统的时候，进入炉膛的燃料会有一个突增，因为给煤机的最低煤量为16t/h，突然的爆燃势必会造成温度的一个突增。再停运制粉系统的时候对磨煤机吹空也會造成燃烧的波动，容易造成锅炉壁温超温。

措施：在启动制粉系统的时候，应该考虑到煤辆陡增的影响，及时地相应减少其他制粉系统的出力，保证炉膛的总燃料量稳定。再停运制粉系统对磨煤机吹空的时候，要减小磨煤机通风量，减小对炉膛燃烧的影响，避免大的波动影响炉膛燃烧。

2.5 磨煤机出口温度较低、一次风速过高

负荷较低时候热一次风温度也会降低，如果不及时调整，磨煤机出口温度会降低，降低后同样会造成燃烧推迟，会引起壁温超温，一次风速设计值为23～25m/s，如果一次风速过高火焰会拉长，同样的原因会引起壁温超温。

措施：在保证制粉系统安全前提下，可适当提高磨煤机出口温度，磨煤机出口温度维持在75℃～80℃。一次风速不要太高，调整一次风压在9.5kPa左右。

2.6 燃烧器二次风的配风

DRB-4Z超低NOx双调风旋流燃烧器及NOx（OFA）喷口旋流式燃烧器，分级燃烧来自鼓风机的二次风被分配到位于前后墙的大风箱内，分别向燃烧器和NOx喷口供风，二次风和一次风均可自动调节，以满足不同工况下煤粉燃烧时对理论空气量及过量空气的需求。不管锅炉负荷如何，锅炉的总通风量应≥25%额定工况时的通风量，以确保对锅炉的连续吹扫。

大部分二次风通过DRB-4ZTM燃烧器进入炉膛，并通过位于燃烧器入口处的滑动调风盘分别进入燃烧器的内、外二次风通道内，每只燃烧器的滑动调风盘可以独立调节进入燃烧器的风量，滑动调风盘的位置是通过燃烧管理系统由一个线性电动驱动装置自动调节。一小部分二次风进入与燃烧器喷口相邻的环形过渡区，在过渡区套筒上装有一个手动调风环用于调节过渡区的二次风量。还有一部分二次风通过分隔风箱进入燃烧器上方的NOx喷口。如果配风不合理，外二次风开度过大，因为负荷较低，一次风量也较低，会破坏高温烟气回流区的稳定，直接影响燃烧，造成燃烧不好、推迟，炉膛出口温度升高，容易出现管壁超温。

措施：机组负荷较低时，应适当减小燃烧器外二次风门开度，维持在50%～70%比较合适，有利于煤粉的分级及充分燃烧。

2.7 给水温低较低

#6机组额定工况时设计值省煤器入口给水温度为283℃，机组负荷在300～350MW时，给水温度一般在239℃左右，由于给水温度比较低，要维持一定的负荷和蒸汽温度，只有加大总燃料量，燃料量的增加最后会引起锅炉受热面的管壁超温。给水温度升高以后，给水流量、机组负荷、燃烧负荷等不变的情况下，工质在受热面里的产汽量增加，对受热面的冷却作用增强，可以有效地避免受热面超温。

措施：适当提高给水温度，保证高温加热器的正常投入，工作正常；提高除氧器的给水温度，机组四抽压力温度较低的情况下，可以开启辅汽联箱至除氧器加热门，并适当调高辅汽联箱的参数，提高给水温度。

3 检修季锅炉超温情况排查

（1）按计划确定顶棚毗屋内测点位置，在相应位置割管采样（与裂纹割管检查同一管段），后墙螺旋水冷壁测点确认后割管检查2根。经金相检查，金相组织未发生变化；（2）割开水冷壁超温位置对应的下联箱手工堵（炉前靠右侧手工堵），利用内窥镜查看联箱内部未发现异常；（3）割开螺旋水冷壁后墙中间混合集箱进汽管和引出管各一根（进气管为联箱中间一层，从右往左数第52根，引出管为联箱最外一层从右往左数第53根），利用內窥镜查看联箱内部未发现异常；（4）炉后螺旋水冷壁从右往左数第59、62、65根超温管子检查未发现胀粗；（5）检查炉膛水冷壁，发现管壁结焦轻微；（6）冷灰斗检查，有两根管子磨损减薄（后墙右边向左数第十几根），一根加护板，一根补焊，水冷壁管子未发现胀粗现象；（7）炉后8层（二次风箱内）上次爆管处水冷壁管未发现胀粗现象；（8）原停吹的长杆及半长杆吹灰器所对应的受热面有护板，可以恢复吹扫。

结论：#6炉低负荷后水冷壁引出管处超温现象的原因：设备本身造成的可能性较低，更多的原因应当是运行期间燃烧方式的改变、工质流量较小、给水温度较低、煤质变化（结焦严重）。

4 运行燃烧方式调整

（1）380MW负荷以下，暂停水冷壁吹灰，其他部位吹灰不变，但连续停吹时间不应超过三天，否则第四天白班汇报发电部锅炉专业协调；（2）负荷380MW以下，过热度高时，调整焓值控制站偏置（采用修改焓值控制站SP实现），增加给水流量，保证分离器出口过热度不超20℃。但一般情况下，不宜降到10℃以下；（3）正常运行时，保持宝塔形燃烧，无特殊情况避免开上层磨停运中排磨的运行方式，保持对冲侧煤量、风量相当。380MW以下负荷时，若需倒磨（停一台启另一台或启一台停一台）需在负荷稳定20min以上进行，倒磨时加强对壁温变化趋势的监视；（4）制粉系统启停应平缓，减少对燃烧的影响，停磨时抽净，启动时开启给煤机16t/h维持1min后方可加煤投自动。升降负荷期间禁止倒磨；（5）正常运行期间，掺烧煤少时优先保证C磨上掺烧煤，煤量多时，应上两台磨，建议为（C&A）或（A&E）。在启停磨煤机时，力争使火焰中心不过分发生偏斜，投运不同的磨煤机，尽可能做到向炉前偏斜使超温区域的温度降低；（6）发现受热面超温，检查受热面结焦情况，发现结焦，及时汇报。联系炉检协助查找原因。通过及时调煤来控制来煤质量，减少结焦。

5 结语

本文对#6机组低负荷锅炉壁温超温的原因进行了分析，找到了引起超温的原因，并提出了切实可行的措施和方案，通过针对性的实施，使得#6低负荷锅炉壁温超温现象很少发生，收到了预期效果，保证了机组的安全运行。

参考文献

[1] 河北西柏坡发电有限责任公司运行规程（三单元）[S].

[2] 河北西柏坡发电有限责任公司600MW亚临界机组锅炉检修工艺规程[S].

[3] 河北西柏坡发电有限责任公司锅炉运行说明书[S].

[4] 刘玉铭.锅炉技术问答[M].北京：中国电力出版社，1994.

（责任编辑：蒋建华）