1、 2018 年清洁 高 效发电技 术协作 网年会 论 文集-1-350MW 超 临 界 机 组 水 冷 壁 中 间 部 位 超温原 因 分 析 彭迎彬 伊朝品 秦建柱 郭汉明 华能 东 方 电 厂，海 南 省 东方 邮编；572600 CAUSE ANALYSIS OF OVERTEMPERATURE IN MIDDLE PART OF WATER WALL FOR SUPERCRICIAL 350 MW UNTI PENG-yingbin YI-chaopin QIN-jianzhu GUO-hanming Huaneng Dongfang Power Plant，Dongfang 5726
2、00 Hainan Province PRC.ABSTRACT:The overtemperature phenomenon has occurred in middle part of water wall during low load,lifting/reducing load or soot blowing for supercricial 350 MW unti,it is believed from analysis that the mian cause,are due to intrinsic characteristics of opposed firing boiler,a
3、ir-powder unsynchronized and bad combustion.For this,through controlling the combustion mode;controlling air and powder synvhronized at the beginning and end of operation of coal grinder,the problem of water wall overtemperature has been effectively resolved.These measures has practial guiding signi
4、ficance for operation of opposed firing boiler equipped for supercricial 350 MW unti.KEY WORD:supercricial 350 MW unti；opposed firing boiler；overtemperature 摘要：某 超临界 350MW 机组在低负荷期间、升降负荷期 时、高 负 荷吹 灰 时左 右侧 水冷 壁 中间 部 位出 现 超 温现 象，分 析 认 为 主 要 为 墙 式 对 冲 燃 烧 锅 炉 的 固 有 特 性、升 降 负荷 时 暨磨 煤 机启 停过 程中 风 粉不 同 步和 燃
5、 烧 器烧 损 所致。为此，通过 控制 燃烧 方 式；在 磨煤 机 启 动之 初 与停 运 之末，减少 其对 应燃 烧 器的 二 次风 供 给；“风 跟 煤 走”等 措 施，在 低 负 荷 期 间、升 降 负 荷 期 时、高 负 荷吹 灰 时左 右 侧水 冷壁 中间 部 位超 温 情况 得 到 有效 地 解 决。该 分 析 与 措 施 对 超 临 界 350MW 机组对冲墙式锅炉运行具有实际指导意义。关 键 词：超临界 350MW 机 组；墙 式 对 冲 燃 烧 锅 炉；超 温 1 概述 东 方 电 厂 4 号 机 组 为 国 产 350MW 超 临 界机 组，采 用 哈 尔 滨 锅 炉 厂
6、有 限 责 任 公 司 自 主 开发 设 计、制 造 的 超 临 界 直 流 锅 炉。锅 炉 为 一 次中 间 再 热、变 压 运 行、单 炉 膛、平 衡 通 风、固态 排 渣、全 钢 架、全 悬 吊 结 构、型、露 天 布置，锅 炉 燃 烧 器 前 后 墙 对 冲 布 置，锅 炉 型 号HG-1100/25.4-YM1。炉膛 宽度 15287mm，炉膛深度 13217mm，高度 50150mm,水 冷 壁 下 集箱标高为 6500mm，炉 顶 管 中 心 标 高 为56650mm。炉 膛 标 高 39200mm 以 下 采 用 螺 旋水 冷 壁、上 部 为 垂 直 膜 式 水 冷 壁，出 口
7、 汇 入 273 60mm 集箱。前墙 集 箱（P12 材质）长15497.3mm，固 定 端 位 于 集 箱 中 间，集 箱 从 中间 沿 轴 向 向 锅 炉 两 侧 膨 胀。左、右 侧 集 箱 长13100mm，固 定 端 位 于 集 箱 后 侧 1211mm 处，集 箱 从 后 向 炉 前 膨 胀。2 水 冷 壁 超 温 情 况 4 号 锅 炉 经 常 在 低 负 荷 期 间、升 降 负 荷 期时、高 负 荷 吹 灰 时 左 右 侧 水 冷 壁 中 间 部 位 超 温，2018 年 2 月 开 始 由 于 受 深 度 调 峰 的 影 响，超 温频 率 和 幅 度 明 显 增 大，最 高
8、点 金 属 壁 温 超 温 至617.1 度。水 冷 壁 侧 墙 中 间 部 位 的 壁 温 超 温 幅 度大，相 比 其 它 部 位，其 性 能 必 然 较 低，在 同 等应 力 状 态 下，壁 温 较 高 部 位 的 水 冷 壁 失 效 机 率变 得 更 高 致 使 左、右 侧 墙 垂 直 水 冷 壁 鳍 片 纵 向开 裂，且 右 侧 墙 垂 直 水 冷 壁 第 101 根 管 子 出 现裂 纹 并 发 生 泄 露。3 水 冷 壁 中 间 部 位 超 温 原 因 分 析12 3.1（1）墙 式 燃 烧 锅 炉 的 旋 流 燃 烧 器 对 冲 布 置在 前 后 墙，前 后 墙 气 流 在 两
9、 侧 墙 中 部 对 冲 后 向 2018 年清洁 高 效发电技 术协作 网年会 论 文集-2-上 流 动，其 对 冲 处 恰 好 又 是 煤 粉 气 流 燃 烧 放 热最 强 烈 的 时 刻，其 结 果 使 两 侧 墙 中 部 烟 气 的 烟气 热 负 荷 最 高，且 这 种 情 况 一 直 延 伸 到 炉 膛 出口。因 此，两 侧 墙 中 部 垂 直 段 水 冷 壁 吸 热 总 是高 于 其 他 部 分 的 水 冷 壁 管，正 常 情 况 下，其 管壁 温 度 在 炉 内 正 常 稳 定 燃 烧 工 况 下 通 常 会 高 出20-30，当 受 到 扰 动 时 或 低 负 荷 运 行 工
10、况 下，管 壁 温 度 容 易 出 现 超 温 现 象。（2）锅 炉 的 工 质 侧 的 流 动 为 强 制 循 环，两侧 墙 中 部 水 冷 壁 吸 热 量 大，其 工 质 温 度 相 对 较高 而 流 动 阻 力 增 大，进 而 导 致 其 工 质 质 量 流 量相 对 减 少，其 结 果 使 中 部 水 冷 壁 管 壁 相 对 易 出现 超 温 现 象，负 荷 越 低，这 种 现 象 越 严 重。（3）在 气 流 流 场 方 面，旋 流 燃 烧 器 属 于 独立 的 火 炬 燃 烧 方 式，单 只 燃 烧 器 的 风 粉 配 比 对燃 烧 工 况 的 影 响 比 较 大。在 低 NOx
11、燃 烧 改 造后，低 负 荷 工 况 下 炉 膛 风 箱 差 压 建 立 不 起 来，此 种 边 界 条 件 下，各 个 燃 烧 器 的 阻 力 差 异 导 致各 个 燃 烧 器 进 风 量 出 现 较 大 的 差 异，从 而 使 部分 燃 烧 器 形 成 非 常 严 重 的 缺 氧 燃 烧，其 燃 烧 过程 推 迟、火 焰 中 心 上 移，两 侧 墙 中 部 水 冷 壁 的吸 热 势 必 增 加，超 温 现 象 相 对 易 出 现，这 一 问题 在 锅 炉 运 行 负 荷 越 低 时 越 严 重。上 述 前 第 1 条 属 于 墙 式 燃 烧 方 式 锅 炉 的 固有 特 性，第 2 条 属
12、 于 强 制 循 环 锅 炉 的 固 有 特 性，第3 条 属 于 低NOx 技 术 改 造 后 锅 炉 存 在 的 普 遍问 题，其 综 合 作 用 使 水 冷 壁 华 能 东 方 电 厂#1-4锅 炉 两 侧 墙 中 间 部 位 水 冷 壁 均 相 对 容 易 出 现 超温 现 象，且 锅 炉 运 行 负 荷 越 低，越 容 易 出 现 超温 现 象。3.2 4（1）吹 灰 扰 动 超 温：正 常 运 行 工 况，火 焰和 水 冷 壁 只 有 辐 射 换 热，在 炉 膛 吹 灰 时，吹 灰蒸 汽 的 引 射 作 用 以 及 对 水 冷 壁 附 近 烟 气 流 场 的扰 动，导 致 附 近
13、烟 气 直 接 冲 刷 水 冷 壁，增 加 了该 区 域 水 冷 壁 的 额 外 的 对 流 换 热；此 外，吹 扫干 净 的 水 冷 壁 辐 射 换 热 也 会 有 所 增 加，两 者 的综 合 作 用 进 而 导 致 水 冷 壁 管 壁 出 现 短 暂 的 小 幅度 的 超 温 现 象。（2）升 降 负 荷 过 程 暨 磨 煤 机 启 停 过 程 的 超温：降 负 荷 速 率 过 快 后，由 于 工 质 侧 与 炉 内 的变 化 过 程 不 同 步，工 质 流 量 减 少 几 乎 无 迟 延 时间，而 炉 内 热 负 荷 变 化 迟 却 延 时 间 相 对 较 长，其 结 果 容 易 导
14、致 水 冷 壁 管 壁 超 温；在 磨 启 停 过程 中，即 在 启 动 之 初 与 停 磨 之 末，磨 煤 机 煤 量小 而 一、二 次 风 量 均 较 大（10t/h 煤量，41t/h 一次 风 量，50%开 度 左 右 的 二 次 风 量），在 入 炉 风量 不 变 的 情 况 下，其 它 燃 烧 器 的 二 次 风 供 给 均将 减 少，缺 氧 燃 烧 程 度 加 重，导 致 燃 烧 过 程 推迟、火 焰 中 心 上 移，进 而 导 致 垂 直 水 冷 壁 管 道的 吸 热 增 加 而 出 现 超 温 现 象。（3）低 负 荷 运 行 工 况 超 温，由 于 上 述 的 锅炉 固 有
15、特 性 及 存 在 问 题 的 影 响，以 及 低 负 荷 运行 工 况 烟 气 量 减 少、炉 膛 火 焰 充 满 都 变 差 的 原因，低 负 荷 运 行 工 况 更 容 易 出 现 超 温 现 象。上述 三 种 情 况 属 于 各 台 锅 炉 的 共 性 问 题，东 方 电厂 4 台 锅 炉 均 会 发 生，其 差 异 最 多 是 程 度 不 同而 已。3.3 低 负 荷 炉 膛 风 箱 差 压 建 立 不 起 来 是 燃 烧 器烧 损 的 主 要 因 素 之 一。燃 烧 器 停 运 时，二 次 风冷 却 风 量 仍 然 会 使 其 形 成 旋 流 及 中 心 回 流 区，而 燃 烧 器
16、 中 心 风 受 炉 膛 风 箱 差 压 为 0 或 负 值 因素 的 影 响，中 心 风 量 很 小，不 足 以 破 坏 中 心 回流 区，导 致 燃 烧 器 中 心 风 筒 首 先 烧 损，进 而 引起 燃 烧 器 喷 口 结 渣、内、外 二 次 风 喷 口 烧 损 或变 形。墙 式 燃 烧 方 式 锅 炉 燃 烧 高 挥 发 分 烟 煤 时 容易 出 现 的 另 一 个 问 题 是 燃 烧 器 的 烧 损，在 停 炉检 查 时，发 现#4 锅炉 5 只 燃 烧 器 有 烧 损 变 形 现象，一 旦 有 燃 烧 器 烧 损，该 燃 烧 器 的 燃 烧 过 程势 必 被 推 迟，水 冷 壁
17、的 超 温 现 象 将 会 增 加；一旦 燃 烧 器 烧 损 数 量 增 加，水 冷 壁 的 超 温 现 象 将明 显 加 重。这 是 该 时 段#4 锅 炉 频 繁 出 现 超 温 现象 的 主 要 原 因，这 一 点 从 燃 烧 器 修 复 后#4 锅炉超 温 频 率 及 程 度 大 幅 度 下 降 的 实 绩 即 可 得 证明。4 防 范 措 施3 4.1 根 据 吹 灰 扰 动 过 程 管 壁 的 超 温 幅 度 采 取 预防 措 施：比 如：通 过 控 制 中 间 点 温 度、或 选 择 2018 年清洁 高 效发电技 术协作 网年会 论 文集-3-合 适 的 吹 灰 时 机（管 壁
18、 温 度 较 低，加 上 吹 灰 引起 的 升 温 幅 度 后 仍 然 不 超 温）或 优 化 吹 灰 过 程等 措 施 予 以 解 决。4.2 在 磨 煤 机 启 动 之 初 与 停 运 之 末，减 少 其 对应 燃 烧 器 的 二 次 风 供 给，消 除 其 对 其 它 运 行 层燃 烧 器 风 量 供 给 的 影 响；必 要 时 可 辅 以 提 高 入炉 风 量 或 关 小 燃 尽 风 的 措 施，调 整 的 目 的 与 原则 是 其 它 使 投 运 层 燃 烧 器 的 二 次 风 供 给 不 减少，燃 烧 过 程 不 推 迟。4.3（1）当 4 台 磨 煤 机 投 运 时 机 组 负
19、荷 在320MW 以 上 时，160MW 负 荷 下 可 采 用 2 台磨的 投 磨 方 式，且 可 投 运 下 两 层。如 此，火 焰 中心 相 对 下 移，有 利 于 预 防 垂 直 段 水 冷 壁 的 超 温现象，NOx 排 放 相 对 减 少，炉 内 燃 烧 稳 定 性 增强；（2）测 量 低 负 荷 投 运 磨 对 应 燃 烧 器 的 煤 粉浓 度，采 用“风 跟 煤 走”的 配 风 原 则 控 制 各 个燃 烧 器 的 二 次 风 配 风，其 目 的 是 各 个 燃 烧 器 的过 量 空 气 系 数 尽 可 能 地 相 同。采 取 上 述 措 施 后，低 负 荷 期 间、升 降 负
20、 荷期 时、高 负 荷 吹 灰 时 左 右 侧 水 冷 壁 中 间 部 位 超温 情 况 得 到 有 效 地 解 决。参 考 文 献 1 超 超 临 界 锅 炉 水 冷 壁 壁 温 异 常 原 因 分 析J.马 巧 春,中国电力,2007(07)2 某660MW 超临 界 机 组 锅炉 水 冷 壁超 温 原 因 分 析J.马润生,青海电力，2017(04)3 660MW 超 超临 界 机 组 锅炉 水 冷 壁超 温 原 因 分 析 及对 策J.黄元进,江 西 电力,2013(03)收 稿 日 期：作 者 简 介：彭 迎 彬（1989-），男，广 东 省 湛 江 市，硕 士，工 程 师，锅 炉 燃 烧
