600WM超临界直流锅炉水冷壁超温分析及对策

李伟锋

摘要：超临界锅炉作为当前最先进的燃煤发电技术，具有能耗低、环保、技术含量高等特点。由于超临界锅炉工质压力高，超临界锅炉大多数采用直流锅炉，直流锅炉水冷壁流动阻力比较大，运行过程的水压压头比较高，容易引起工质流动不稳定、热偏差等问题，从而导致锅炉受热不均匀，部分面积超过临界温度，影响到超临界直流锅炉运行的安全性。本文主要600WM超临界直流锅炉水冷壁超温出现的原因，并根据这些原因提出了相应的解决策略，希望确保600MW超临界直流锅炉运行的稳定性。

关键词：600WM超临界锅炉;水冷壁超温;热偏差

引言：

超临界锅炉指锅炉内工质的压力在临界点以上的锅炉与传统的锅炉间相比，超临界锅炉的煤耗量低，单电煤耗量约为310g标准煤，超临界机组的发电效率达到了41%，我国传统的火电厂发电效率一般低于35%，單电煤耗量超过380g标准煤以上，每度电至少可以节约50g标准煤。与传统的锅炉相比，超临界锅炉更加环保、节能，是未来火电厂建设的方向。但是超临界直流锅炉的装机容量比较大，锅炉的蒸发受热面积不均匀，容易造成管壁温度超标，从而影响到锅炉的正常运行，造成水冷壁内工质性能发生变化，引起流量的异常变化，威胁到锅炉运行的安全性。因此需要对超临界直流锅炉水冷壁超温现象进行分析，找出水冷壁超温的原因，并采取有效的措施，促进我国超临界锅炉的发展。

1.600WM超临界直流锅炉水冷壁超温原因分析

某发电厂有两台600WM超临界机组，锅炉为国内某锅炉生产厂家生产，超临界机组为日本三菱公司提供的技术，超临界机组采用直流锅炉，燃烧器布置在四面墙上，火焰喷射方向与水冷壁垂直，二次风喷嘴安装在主燃烧器上，锅炉在热运行状态下，一次风、二次风可上下摆动。超临界机组运行期间，出现了水冷壁管吸热偏差或者超低温现象，部分时段出现水冷壁壁温超过机组阈值，影响到超临界机组的安全运行。根据运行数据信息以及超临界直流锅炉水冷壁超低温出现的异常现象，总结出以下原因：

1.1部分水冷壁管热负荷偏高

根据锅炉炉膛的燃烧方式，如果炉膛内的煤炭燃烧时产生的火焰出现偏差，则可能导致高温烟气直接冲刷水冷壁，导致局部水冷壁温度比较高。如果炉膛内的煤炭可磨性比较差，可能需要压限运行，这个时候省煤器送入炉膛的煤粉量与给煤量不一致，煤炭会多次在磨煤机内进行磨制，这个时候燃料主控系统发布的煤炭量往往大于炉膛所需的燃料，如果一台磨煤机的煤炭数量超过设备磨煤机的数值，则可能导致磨煤机堵塞，从而导致磨出的煤粉数量比较少，需要其他磨煤机增加磨煤量，这样的情况容易导致多台磨煤机堵塞[1]。一旦出现磨煤机堵磨的情况，则燃料主控系统将从自动控制转为手动控制方式，并将被堵的磨煤机进行清理，这时会造成锅炉煤水比例失调，也就是进入到炉膛的煤粉量大于给煤量，造成水冷壁超温现象。

1.2保养维护管理不当

超临界直流锅炉长期在高温、高压、水蒸气等环境下运行，锅炉在使用过程中容易出现受热不均匀，部分面积出现高温应力腐蚀。煤炭在燃烧过程中产生一定的飞灰沉积在锅炉的受热面上，如果不进行处理，可能导致沉积结垢，造成酸性凝结和腐蚀。因此，需要蒸汽吹灰系统定期对锅炉受热面进行吹灰。如果锅炉在低负荷情况下进行吹灰，则螺旋管壁温和水冷壁的壁温可能出现大范围的波动，从而造成灰渣脱落等问题[2]。因此，超临界直流锅炉要定期对其进行保养维护，降低锅炉高温腐蚀发生的概率，防止由于保养不当，造成锅炉氧化脱皮引起节流圈堵塞水冷壁管流量小，引起锅炉管道吸热不均匀和流量差异，导致管壁温差比较大。此外，直流锅炉大修过后或者长时间没有做冷风动力场试验，导致直流锅炉内部的动力工况不稳定，燃烧过程的各项参数比较混乱，不符合火电厂的运行要求，从而引起超温现象。

1.3运行负荷不稳定

如果超临界直流锅炉的管道工质流速比较慢，则可能造成锅炉水蒸发点提前，锅炉管壁温度上升，增加水冷壁温温差。火电厂在运行过程中，为了达到高效运行，往往根据居民用电规律，对发电机组的负荷进行调整，满足城市居民用电的调峰需求。由于发电机组的变负荷速度比较快，导致给煤器和给水管给煤量和给水速度加快。由于煤炭制冷不稳定，容易导致水煤比例失调，造成过烧或者欠烧的现象，引起超温出现。

2.600WM超临界直流锅炉水冷壁超温问题对策

2.1锅炉低负荷运行时增加给水量

当超临界直流锅炉在低于380MW运行状态下，中间点的过热温度控制在10—20℃范围。如果直流锅炉的负荷发生变化，在调整参数的时候，可能造成加煤水比例失调，从而引起短时过烧问题，造成锅炉冷水壁温度上升。因此，超临界直流锅炉在运行的时候，需要调整锅炉制粉系统中的给煤量、风量，让锅炉内部各个面积受热均匀，从而减少锅炉局部温差过大，造成的超温现象。

2.2在锅炉高负荷时段进行吹灰选煤

按照目前超临界直流锅炉运行的历史数据信息，发现超临界直流锅炉运行负荷低于380MW时，如果锅炉间进行吹灰，当蒸汽吹灰器吹向冷水壁时候，水冷壁引出管的温度快速上升，关闭蒸汽吹灰器的时候，水冷壁管温度立即下降，并逐步恢复到正常范围。由此可以得出超临界直流锅炉在低负荷运行状态下，停止吹灰可以有效缓解水冷壁超温问题[3]。其次，还可以选择新型的蒸汽吹灰器。国内学者研发了一种多功能的蒸汽吹灰器，主要由吹灰管、角度调节装置、吹灰管嘴组件以及控制开关等构成，可以根据直流锅炉的积灰方式和积灰程度等实际情况，调整蒸汽吹灰器的角度和选择不同的压强进行喷射，不仅提高了吹灰效果，而且提高了吹灰效率，降低了锅炉的能耗，延长了设备的使用时间。

2.3有效控制直流锅炉的运行负荷

锅炉运行负荷的升降，容易引起锅炉参数的变化，从而导致炉膛受热不均匀引起超温现象。因此，锅炉运行过程中，必须合理控制锅炉运行负荷的升降。如果锅炉的运行负荷降低到380MW时，将锅炉切换到定压模式，如果锅炉负荷超过380MW时，将锅炉切换到滑压模式。如果进行深度调峰的负荷低于280MW，则需要开启炉水循环泵，提供锅炉水循环泵的循环流量，从而增加锅炉的热量回收比例。

结束语：

根据600MW超临界直流锅炉的运行情况，可以发现如果超临界锅炉的运行负荷比较低，则锅炉的给水系统流量偏低，这个时候锅炉内部工质的流速减缓，造成煤水比例失衡，锅炉炉膛受热不均匀，造成水冷壁超温现象。因此，超临界直流锅炉在运行过程中，必须确保锅炉负荷升降时各项参数的稳定性，按照锅炉运行负荷，调整锅炉的运行模式。

参考文献

[1]崔良.600 WM超临界直流锅炉水冷壁超温分析及对策[J].电力系统装备，2019，（8）：16-17.

[2]龙韬.600MW火电厂W型火焰启动过程中燃烧调整[J].山东工业技术，2017，（18）：194-194.

[3]吕毅.600MW超临界机组温态启动节油降耗[J].云南水力发电，2018，34（3）：105-106.

陕西国华锦界能源有限责任公司，陕西榆林 719000