600MW机组水冷壁泄露时的壁温超温现象分析

段利涛 张君正

摘 要 国家能源集团荥阳煤电一体化有限公司采用北京巴布科克威尔克斯有限公司生产的超临界锅炉，自投产以来发生数次水冷壁爆管事故。本文通过对锅炉燃烧热偏差、锅炉结构、水动力等方面分析了爆管的原因。以及爆管后采取的措施和爆管后对水冷壁的影响。

关键词 超临界锅炉；水冷壁；爆管

引言

由于种种原因，锅炉水冷壁发生轻微泄漏后不能立即申请停炉检修，常常需要带病维持运行。为了保证锅炉能够维持运行，我们常需要采取一些措施来降低泄漏量和工质压力。这些措施就有：锅炉降压运行等。在这种运行状况下，经常出现锅炉水冷壁严重超温现象。

1 设备介绍

1.1 型式、型号

锅炉采用了北京巴布科克威尔克斯有限公司生产的超临界参数、垂直炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、露天布置的“W”火焰P型锅炉[1]。

1.2 燃烧设备

燃烧设备采用双拱绝热炉膛、浓缩型低NOx双调风旋流燃烧器，燃烧器平行对称布置于炉膛下部的炉拱上，前、后各12只，共24只；在燃烧器的下部，与燃烧器相对应，前后墙各布置12个乏气喷口，共24只；与煤粉燃烧器对应同时配置了24只点火油枪；每个燃烧器下部均设有分级风管，每个分级风管分成2个支管（即喷口），每台锅炉共有48个分级风喷口，前后墙各24个。

1.3 水冷壁

炉膛为全焊接密封膜式水冷壁，炉膛下部水冷壁管为优化多头内螺纹管构成，上部炉膛侧由光管膜式水冷壁构成。炉膛上部水冷壁与下部水冷壁经水冷壁中间联箱连接。

2 水冷壁超温的原因

水冷壁局部超温的原因分为两类，一是各水冷壁管子间的流量分配不均引起的热偏差，二是颅内火焰分布不均引起的热偏差。其中，前者的影响因素较复杂，如各管子间设计时就存在阻力偏差，清洁度不同引起的阻力偏差等，处理热偏差方法也受很大限制；后者常见的有制粉系统的煤粉浓度不均，配风不当，燃烧器的投用组合方式不当等原因[2]。

3 控制措施

3.1 考虑到直流锅炉水动力不稳定性会引起水冷壁流量不均，从而引发超温。水冷壁稳定性的影响因素包括

（1）质量流速。直流锅炉为防止水动力不稳定性，选用较高的质量流速。提高质量流速，即可避免水动力多值性，又可防止停滞和倒流，因此提高质量流速是提高水动力稳定性的最有效的方法。

（2）启动压力。采用变压运行的螺旋管圈水冷壁的直流锅炉，应避免低负荷时的工作压力过低。对于垂直管屏，如果不采用实现变压运行的新技术，则最好采用全压启动方式。

（3）采用节流圈。在水冷壁入口安装节流圈可增大热水段的阻力。

（4）减小进口工质欠焓。对于直流锅炉，水冷壁进口质欠焓是必然存在的。因局部的气泡不会被凝结或因工质比体积变化，水冷壁进口联箱中分配给每根水冷壁管的流量不均匀性就可能增大。但欠焓减小，减小了热水段长度，增加了蒸发段长度，有利于提高水动力的稳定性。

（5）减小受热偏差。运行实践表明，水动力不稳定性主要是由汽水比体积变化增大和热偏差造成流量分配不均引起的。因此，减小水冷壁的受热偏差是维持水动力稳定性的重要条件。锅炉运行中，应及时吹灰，防止水冷壁结渣、积灰；防止火焰偏斜，保持良好的火焰充满度；在燃烧器区域投入再循环烟气并使燃烧器多层布置且增大喷口间距。这些措施均可以减小水冷壁管外的受热偏差。尤其要注意在低负荷运行时，热偏差有增大的趋势。

（6）控制下辐射区水冷壁出口温度。对于超临界压力锅炉，下辐射区水冷壁处于热负荷最高的区域，吸热最强，为了避免工质的比体积剧烈变化，应将工质的大比热区避开热负荷较高的燃烧器区。这就要求控制下辐射区水冷壁出口工质的温度，使其低于拟临界温度。

（7）控制水冷壁热负荷。在亚临界压力下，当负荷一定时，控制水冷壁热负荷实际上控制了蒸发点位置，使热水段和蒸发段的阻力保持稳定；在超临界压力下，则控制了汽水比体积的剧烈变化。

3.2 而水冷壁泄漏后出现的影响水动力稳定性的因素有

（1）降低水冷壁进口工质压力。由于需要控制泄漏量，所以采取了降压运行方式。这就导致了水冷壁进口压力的降低。

（2）由于管道阻力不同导致管子间的质量流速不同。因为一面墙的水冷壁管子发生泄漏，泄漏测水冷壁的前段管道阻力减小质量流速增大，在其他未泄漏侧水冷壁管子的质量流速相对就要减小，导致这三面水冷壁管子在高热负荷区域已发生超温现象。

（3）受热偏差增大。由于泄漏侧后部受热面受到蒸汽与积灰的作用积累，导致水冷壁管外受热偏差增大。尤其在低负荷时段，炉膛火焰充满度变差，热偏差有增大趋势。

3.3 由于以上原因存在，使得在低负荷时多发水冷壁超温现象。相应我们就需要采取一些措施来减小超温趋势

（1）保證锅炉较高负荷，采取合理的制粉系统运行方式，保证炉膛火焰充满度。

（2）低负荷时减小降压幅度。适当保证水冷壁进口压力。

（3）条件满足时，加强受热面吹灰，保证受热面清洁。

4 结束语

由于壁温影响因素很多，实际情况较复杂，在工作中我们需要更多的总结经验，以便很好的控制壁温超温现象的发生。

参考文献

[1] 李秉正.600MW超临界直流锅炉水冷壁超温原因及解决措施[J].电力与电工，2013，（4）：111-112.

[2] 岳才峰.660MW机组锅炉后墙超温及结渣问题试验研究[J].神华科技，2017，（06）：40-43.