塔式锅炉再热蒸汽汽温偏差原因分析与调整

王永乐,秦国华

（铜山华润电力有限公司，江苏徐州 221100）

1 问题

铜山华润电力有限公司6#炉在机组检修期间为保证锅炉设备的安全可靠性，对二再和三过壁温分别增加145 个和48 个测点。机组运行中，新增二再壁温测点第39 屏测点3、第41 屏测点3、第42屏测点3 壁温容易超过635 ℃温度报警限值。为控制二再受热面的超温，增大二再减温水的流量，降低了二再出口汽温，导致6#机再热汽温偏低，2018 年度平均机侧再热汽温590.2 ℃，同比降低0.9 ℃。

2 设备简介

锅炉为上海锅炉厂有限公司生产的SG-3044/27.46-M535型超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛塔式布置、四角切向燃烧、摆动喷嘴调温、平衡通风、全钢架悬吊结构、露天布置，采用机械刮板捞渣机固态排渣。锅炉燃用烟煤，炉膛宽21 480 mm、深21 480 mm。

锅炉采用正压直吹式制粉系统，配置6 台ZGM133N 型磨煤机，5 台投运，1 台备用。每台磨煤机引出4 根煤粉管道到炉膛四角，炉外安装煤粉分配装置，每根管道分成2 根管道分别与2个相邻的一次风喷嘴相连，共计48 只直流式燃烧器，分12 层布置于炉膛下部四角（每2 个煤粉喷嘴为一层），在炉膛中呈四角切圆方式燃烧。煤粉燃烧器上部设有分离式燃尽风，有6 层风室。最上排燃烧器喷口中心线标高43 436 mm，一级过热器屏底距最上排燃烧器喷口22 044 mm，最下排燃烧器喷口中心标高23 591 mm，至冷灰斗转角距最下排燃烧器喷口5111 mm。燃烧方式采用低NOx 同轴燃烧系统（LNTFS），主风箱设有12层煤粉燃烧器喷嘴，每2 层对应一台磨煤机，煤粉喷嘴四周布置周界风。在同一台磨对应的相邻2 层煤粉喷嘴下部布置一层底部二次风，煤粉喷嘴之间布置一层燃油二次风，煤粉喷嘴上部1个组合喷嘴，其中预置水平偏角的辅助风喷嘴（CFS）和直吹式喷嘴各占约50%出口流通面积。主风箱上部设有2 层CCOFA（Close-Coupled Overfire Air）风喷嘴。主风箱上部布置分离燃尽风燃喷嘴，包括6 层可水平摆动的分离燃尽风（SOFA）喷嘴。

2.1 锅炉主要设计参数（表1）

表1 锅炉主要参数

2.2 锅炉煤质资料（表2）

表2 锅炉煤质

3 再热汽温偏低原因分析

3.1 再热汽温分布情况及调整策略

对于四角切圆燃烧塔式炉，煤粉随一次风射流进入炉膛着火燃烧，在燃烧器区域形成一个环形高温区，该区域温度高于炉膛中心及外围。随着温度升高，烟气扩散混合，环形高温区逐渐向中心靠拢，最终形成中心高，四周低的温度分布形式。若炉内切圆直径大，则高温区向中心靠拢的速度就相对缓慢。6#炉动力场切圆前后直径16 969 mm，左右直径16 432 mm，贴壁风速（5～9）m/s，切圆偏大且贴壁风风速偏高。二再布置更靠近炉膛出口，受烟气残余旋转的影响更大，容易造成二再壁温切圆中心位置温度最低，外侧温度较高，与锅炉实际运行中的二再壁温分布显示一致，呈现两侧高，中间低的汽温分布形态。

3.2 二再壁温分布及调整策略。

6#炉二再横向布置管屏44 屏，每屏22 根管。检修期间对第2 屏、第42 屏每根管子各增加一个壁温测点，第6 屏、39 屏每2根管子各增加一个壁温测点，每屏的第3 根、第22 根管子各增加一个壁温测点。当前每屏壁温最高点在第3 根二再出口管，屏间最高点壁温集中在第39，41，42 屏测点3（图1）。

通过二再壁温分布情况（图2）分析，二再壁温整体呈双驼峰M 形曲线趋势，最高壁温点在第39～42 屏附近。在当前工况下，炉膛烟温偏差＜5 ℃，风量偏差很小的范围内，金属壁温仍存在较大的热偏差，式再热汽温无法达到设计值的主要原因，但从屏间的汽温分别和各级再热器温升情况分析，锅炉整体切圆还是偏后墙，使受热面出现热偏差。

为了减轻二再壁温部分测点尤其是第42 屏附近测点超温情况，基本的调整思路是减小炉内热负荷分布的左右偏差，同时使高温环形区向中心靠拢。通过调整主燃烧区上方布置的6 层SOFA 风的水平摆角，改变炉内热负荷分配，进行燃烧调整。

图1 二再壁温测点布置（黑色部分壁温较高）

图2 二再壁温测点最高温度点布置

4 再热蒸汽汽温偏差的调节方法

4.1 燃烧器水平摆角的调整

SOFA 风水平摆角原始位置如图3 所示。炉内火焰切圆为顺时针方向（从上往下看），第3 屏和第42 屏处于环形高温区域附近。SOFA 风水平摆角原始位置：1#，2#角处于居中位置，3#，4#角处于反切20°位置。

图3 燃尽风原始位置

对6#炉燃尽风水平摆角进行三次调整优化，工况1：将1#，2#，3#的4 角水平摆角调整至水平位0°；工况2：将1#，2#，3#的4角水平摆角调整至反切位-20°；工况3：将1#，2#，3#的4 角水平摆角上部3 组调整至水平位0°，下部3 组调整至反切位-20°。3种工况调整后，再热汽温、壁温参数变化情况见表3，二再壁温最高值分布情况见图4～图6。

表3 再热汽温、壁温参数变化情况

图4 工况1 二再壁温最高值分布

（1）工况1。6#炉二再各屏壁温最高值依然呈M 形分布，两侧最高值分别位于第6 屏和第39 屏，且第39 屏温度更高，左右侧热负荷依然存在偏差。

图5 工况2 二再壁温最高值分布

图6 工况3 二再壁温最高值分布

（2）工况2。6#炉二再各屏壁温最高值依然呈M 形分布，两侧最高值分别位于第3/6 屏和第39 屏，高温区温度变化相对平缓。

（3）工况3。最高点壁温下降明显，再热器减温水流量基本实现不投运，左右侧烟温偏差在最小水平，处在较好的运行工况，且整体再热汽温基本稳定，再热汽温达到598 ℃左右，处于较好的水平。

4.2 再热器区域精准吹灰

根据再热器各级受热面温升情况，对一再右墙区域进行选择性吹灰，吹灰后，一再右外侧温升提高4.5 ℃左右，整体一再温升提高3 ℃左右，取得较好的效果。且一再、二再左右两侧吸热量基本相等，分别为左侧242.2 ℃/224.6 ℃，右侧224.5 ℃/238.3 ℃，再热汽温处于较好的水平。

5 总结

（1）6#炉锅炉切圆直径偏大，烟气在二再区域存在环形高温区，以及炉内烟气残余旋转影响，炉内热负荷存在偏差是引起6#炉二再部分测点超温的原因。

（2）通过SOFA 风调整影响流场分布以及炉内热负荷分配，辅助锅炉再热器区域精准吹灰，再热汽温偏差降低明显，机侧月度平均再热汽温达到594.5 ℃以上，整体提高约4.3 ℃，且再热器减温水流量和壁温超温情况明显降低，达到预期的调整效果。

（3）下一步对6#炉各磨组进行热态一次风调平，并在合适的情况下进行热态二次风调平，保证燃烧切圆的居中，消除热偏差，实现进一步提高再热汽温的效果。