馬龍信，　路　昆，　葛　偉，　吳桂福，　李　兵

（華電電力科學(xué)研究院，浙江杭州310030）

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660MW超超臨界鍋爐汽溫偏差調(diào)整試驗(yàn)研究

馬龍信，路昆，葛偉，吳桂福，李兵

（華電電力科學(xué)研究院，浙江杭州310030）

摘要：某電廠2×660MW超超臨界燃煤機(jī)組鍋爐為超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行Π型直流爐。600MW負(fù)荷下，低溫再熱器出口蒸汽右側(cè)比左側(cè)高出將近20℃，運(yùn)行中必須投入大量減溫水才能保證左右偏差保持在合理的范圍之內(nèi)。所以說再熱氣溫偏差不但影響了鍋爐的安全運(yùn)行，同時(shí)降低了鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文針對超超臨界機(jī)組的再熱氣溫偏差問題進(jìn)行了研究，并提出了解決方案。

關(guān)鍵詞：超超臨界機(jī)組； 汽溫偏差； SOFA； 磨煤機(jī)； 試驗(yàn)研究

0　引言

某電廠2×660MW超超臨界燃煤機(jī)組鍋爐為超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行Π型直流爐。鍋爐出口蒸汽參數(shù)為26.15MPa/605℃/603℃。鍋爐燃燒系統(tǒng)采用6臺(tái)HP1043中速磨、冷一次風(fēng)直吹式制粉系統(tǒng)、采用低NOx同軸煤粉燃燒器LNCFS-Ⅲ及分配配風(fēng)方式，磨制設(shè)計(jì)煤種時(shí)5臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。24只直流式燃燒器分6層布置與爐膛下部四角，煤粉和空氣從四角送入，在爐膛呈切圓方式燃燒。

600MW負(fù)荷下，低溫再熱器出口蒸汽左側(cè)比右側(cè)高出16℃，而左右交叉后，高溫再熱器出口蒸汽右側(cè)比左側(cè)高出將近20℃，較大的溫差使再熱器一側(cè)的管壁容易超溫，存在很大的危險(xiǎn)性，運(yùn)行中必須投入大量減溫水才能保證左右偏差保持在合理的范圍之內(nèi)。所以說再熱氣溫偏差不但影響了鍋爐的安全運(yùn)行，同時(shí)降低了鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1　問題分析

從目前國內(nèi)外的四角切圓燃燒鍋爐的運(yùn)行和研究情況看，在四角切圓燃燒鍋爐中汽溫偏差和煙溫偏差的問題是普遍存在的。一般情況下可以認(rèn)為，主要是由于爐膛出口處存在煙氣流殘余扭轉(zhuǎn)，在上爐膛及水平煙道中產(chǎn)生煙氣速度場、溫度場以及顆粒分布場偏差所致。

產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因可以做如下理解：由于四角切向燃燒的原因，爐膛出口煙氣會(huì)存在殘余扭轉(zhuǎn)，對于切圓為順時(shí)針的鍋爐，左側(cè)分隔屏處容易形成“煙氣走廊”，煙氣向后直接進(jìn)入水平煙道。而右側(cè)分隔屏處的煙氣則首先有流向前墻的趨勢，然后折返向后流入水平煙道，如圖1所示。左側(cè)煙氣阻力小、流量大；但是煙氣在分隔屏間的混合不強(qiáng)烈、充滿程度及紊流程度小，對流換熱不強(qiáng)烈；右側(cè)煙氣阻力大、流量小，存在強(qiáng)烈混合、擾動(dòng)，對流換熱也因此非常強(qiáng)烈。分隔屏內(nèi)工質(zhì)溫升呈右高左低的分布特性；而在上爐膛出口之后的對流受熱面末級過熱器及低溫再熱器以對流換熱為主，由于左側(cè)煙氣流量大，煙溫高，對流換熱比右側(cè)強(qiáng)烈，汽溫呈左高右低，與煙溫偏差趨于一致。為提高主汽溫度，該超超臨界機(jī)組布置的受熱面比一般的超臨界機(jī)組的受熱面更多，對爐內(nèi)兩側(cè)煙氣量和煙氣密度平衡要求更高。當(dāng)爐內(nèi)氣流出現(xiàn)不平衡易產(chǎn)生兩側(cè)氣溫偏差，造成兩側(cè)管排溫度差異，容易使管子超溫或爆管。[1]

試驗(yàn)表明：在爐膛出口區(qū)域?qū)α餍瓦^熱器和再熱器、輻射型過熱器和再熱器之間沿爐膛寬度吸熱偏差的分布有截然不同的分布規(guī)律，前者呈“M”形分布，后者呈兩側(cè)低中間高的凸形分布[2]。

通過上述分析和以往的調(diào)整經(jīng)驗(yàn)，先考慮對機(jī)組進(jìn)行冷態(tài)動(dòng)力場試驗(yàn)和熱態(tài)調(diào)整試驗(yàn)，最終汽溫偏差將會(huì)減少。

2　試驗(yàn)研究

本次調(diào)整試驗(yàn)圍繞如何解決再熱汽溫低和汽溫偏差來進(jìn)行，主要進(jìn)行調(diào)整SOFA風(fēng)角度、磨煤機(jī)的投運(yùn)方式、SOFA風(fēng)量調(diào)整等試驗(yàn)，減小兩側(cè)再熱汽溫偏差，提高機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

2.1SOFA反切角度調(diào)整

表1　工況1、2各層SOFA風(fēng)水平擺角。

表2　SOFA反切角調(diào)整前后參數(shù)變化

通過對SOFA角度調(diào)整，找到降低左右側(cè)的氣溫偏差的平衡點(diǎn)。當(dāng)時(shí)調(diào)整的各個(gè)工況，以及對氣溫偏差影響的數(shù)據(jù)見表1、表2。

通過調(diào)節(jié)SOFA風(fēng)的反切角，可以降低爐膛出口煙氣的殘余旋轉(zhuǎn)，防止煙氣走廊的產(chǎn)生，保證整個(gè)爐膛出口水平界面上的煙氣流量均勻，降低汽溫的偏差。

本次調(diào)整主要是對#3、#4角SOFA風(fēng)的反切角進(jìn)行了調(diào)整，將切角全部調(diào)整至零位。工況3的再熱氣溫偏差在10℃左右。通過調(diào)整，氣溫偏差達(dá)到15.23℃，氧量偏差適當(dāng)減少，原因是鍋爐左側(cè)風(fēng)量大于右側(cè)，而A側(cè)低再出口溫度高，交叉到鍋爐B側(cè)，爐內(nèi)流場不均，所以造成兩側(cè)氣溫偏差。

2.2BCDE和ACDEF磨運(yùn)行試驗(yàn)

表3　BCDE和ACDEF磨運(yùn)行調(diào)整前后參數(shù)變化

磨煤機(jī)的投切以及相同負(fù)荷下的分配方式，對火焰中心的位置以及熱量的分配將產(chǎn)生很大的影響。投運(yùn)的磨煤機(jī)的臺(tái)數(shù)越多，整個(gè)火焰在爐膛內(nèi)的充滿度更好，煤粉在爐膛內(nèi)燃燒的行程更長，煙氣在爐膛出口的殘余旋轉(zhuǎn)更小，汽溫的偏差更小。

以上兩個(gè)工況分別是BCDE四臺(tái)磨和ACDEF五臺(tái)磨運(yùn)行。當(dāng)4磨運(yùn)行時(shí)，再熱器出口汽溫偏差在12.89℃，汽溫的平均值也只有584.7℃；而5磨運(yùn)行的氣溫偏差在6.16℃，但有8.34t/h的減溫水，汽溫的平均值為593.7℃?？梢姡?臺(tái)磨煤機(jī)投運(yùn)之后，再熱器汽溫偏差降低，同時(shí)再熱器汽溫也大大提升。

2.3BCDEF和ACDEF磨運(yùn)行試驗(yàn)

在投運(yùn)相同臺(tái)數(shù)的磨煤機(jī)的情況下，投運(yùn)上層的磨煤機(jī)能夠提升火焰中心的高度，主再熱蒸汽的汽溫會(huì)升高，但同時(shí)造成煙氣在爐膛內(nèi)的行程降低，切圓的扭矩增加，在爐膛出口的殘余旋轉(zhuǎn)相對增強(qiáng)，需要SOFA風(fēng)量相應(yīng)增加。

以上兩個(gè)工況分別為投運(yùn)BCDEF磨以及投運(yùn)ABCDE磨。從運(yùn)行數(shù)據(jù)分析可知，投運(yùn)上五層磨煤機(jī)BCDEF時(shí)，再熱蒸汽汽溫溫偏差為18℃，而投運(yùn)下五層磨煤機(jī)ABCDE時(shí)，再熱蒸汽的汽溫偏差為12.4℃，投運(yùn)上五層比下五層大5.6℃。

3　結(jié)論

（1）SOFA風(fēng)量和CCOFA風(fēng)量對再熱汽溫高低影響較大。風(fēng)量的適當(dāng)增加，爐膛內(nèi)主燃燒區(qū)域燃燒份額減少，中上部燃燒能量增加，火焰中心上移，主、再汽溫提高。SOFA風(fēng)量增加能使低溫再熱出口汽溫左右偏差減少，但會(huì)導(dǎo)致末過溫度吸熱偏差適當(dāng)增大，在今后的調(diào)整中應(yīng)視溫度高低來進(jìn)行調(diào)整。

（2）鍋爐爐膛內(nèi)左側(cè)氧量比右側(cè)的氧量要高1.3%左右，說明爐內(nèi)的燃燒偏向右側(cè)，導(dǎo)致爐內(nèi)火焰偏斜鍋爐右側(cè)，引起右側(cè)分隔屏、后屏溫度升高，也會(huì)增加汽溫偏差，建議小修對機(jī)組重新進(jìn)行冷態(tài)檢查和試驗(yàn)。

（3）鍋爐在吹灰時(shí)，由于溫度的變化和吹灰蒸汽影響，爐內(nèi)的流場發(fā)生變化，進(jìn)而引起氣氣溫偏差增加。

（4）從熱態(tài)調(diào)整中發(fā)現(xiàn)，再熱器溫偏差變化大、穩(wěn)定性差、鍋爐氧量B側(cè)氧量比A側(cè)氧量要低1.3～1.5%左右，主要原因是煤粉分配偏差和燃燒器噴口磨損、燒損，導(dǎo)流板變形脫落等引起的爐內(nèi)流場偏差。煤粉分配偏差及爐膛內(nèi)流場偏差引起爐內(nèi)煙氣溫度偏差加劇，導(dǎo)致氣溫穩(wěn)定性變差，偏差增大。建議機(jī)組小修的時(shí)候?qū)λ腥紵鲊娍?、二次風(fēng)擋板和SOFA擋板及噴口角度重新進(jìn)行校對，消除爐內(nèi)左右偏差，減小汽溫偏差。

通過項(xiàng)目實(shí)施，主汽減溫水量降低明顯，提高了再熱汽溫8℃以上，在未投再熱器減溫水的情況下汽溫偏差8～10℃左右。但從實(shí)際運(yùn)行分析，氣溫偏差變化較大，穩(wěn)定性差，這也說明爐內(nèi)流場存在缺陷。

表4　BCDEF和ACDEF磨調(diào)整前后運(yùn)行參數(shù)

4　結(jié)語

本文通過對某電廠超超臨界600MW機(jī)組再熱偏差原因的分析，讓運(yùn)行人員更加清晰的認(rèn)識超超臨界機(jī)組再熱汽溫偏差產(chǎn)生的機(jī)理，同時(shí)調(diào)整試驗(yàn)研究提供的調(diào)整手段，對運(yùn)行人員調(diào)整超超臨界機(jī)組再熱汽溫偏差具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]周俊虎，宋國良，陳寅彪，等.2008t/h四角切圓燃燒鍋爐爐膛出口煙溫偏差的試驗(yàn)研究[J].熱力發(fā)電，2003.

[2]劉林華，余其錚，談和平切圓燃燒鍋爐過熱器和再熱器沿爐膛寬度吸熱偏差的分布規(guī)律[J].動(dòng)力工程，1999，（5）.

修回日期：2016-04-11

DOI：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.02.006

中圖分類號：TK229.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：2095-3429（2016）02-0026-04

作者簡介：馬龍信（1985-），男，山東濟(jì)寧人，碩士，中級工程師，主要從事電站鍋爐的節(jié)能減排工作。

收稿日期：2016-01-26

Steam Temperature Deviation Adjusting Experimental Study of 660MW Ultra Supercritical Boiler

MA Long-xin， LU Kun， GE Wei， WU Gui-fu， LI Bing
（Huadian Electric Power Research Institute Zhejiang Hangzhou 310030）

Abstract：2×660MW ultra supercritical coal-fired boiler of a power plant is ultra supercritical variable pressure operation parameters Π type concurrent boiler.Under 600MW load，the temperature of the right side outlet of the low temperature heater is about 20 degrees higher than the left，and during the operation，there must be a lot of desuperheater water to ensure that deviations of the left and right are kept in a reasonable range.So the deviation of the temperature of the reheat steam not only affects the safe operation of the boiler，but also reduces the economic operation of the boiler.In this paper，the problem of the deviation of the reheat steam of ultra supercritical unit is studied，and the solution is proposed.

Key words：ultra supercritical unit steam； temperature deviation； SOFA； mill； experiment research