摘要:某厂两台百万机组#13锅炉自2011年5月份经过168小时满负荷试运，投入商业运营至今，在额定主汽温附近三级过热器管屏超温现象时有发生，有时局部管屏超温比较严重，为了避免超温，有时不得不大幅降低单管主汽温度，影响了机组效率。本文对三过管壁屏温情况进行了研究，分析了可能引起三过超温的诸多原因，并提出了炉膛热量分布影响的观点，针对这些原因，根据运行经验，提出正常运行时的调整方法，有效减少了三级过热器管屏超温发生的频次及超温程度，提高了三级过热器运行寿命，同时也提高了机组效率。
[关 键 词] 1000MW锅炉；三级过热器；高负荷；超温；热量分布；掺烧褐煤；火焰偏斜；结焦
1 锅炉简介及运行现状
该锅炉为上海锅炉厂生产的超超临界压力参数滑压运行螺旋管圈直流锅炉，单炉膛塔式布置形式、一次中间再热、四角切圆燃烧、摆动喷嘴调节、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的锅炉；锅炉型号为SG—3040/27.56—M538。制粉系统采用HP1163/Dyn型中速磨煤机正压直吹式制粉系统，共配置A-F六台磨煤机，燃烧器为A-F至下而上布置，F层燃烧器上方配置两层CCOFA风及Ⅰ-Ⅸ层SOFA风。锅炉从炉膛出口开始沿烟气流程的受热面布置顺序为：第一级过热器（逆流）、第三级过热器（顺流）、高温再热器（顺流）、第二级过热器（逆流）、低温再热器（逆流）和省煤器（顺流），全部受热面管束水平布置。
该锅炉正常情况下在CCS方式下运行，要求AGC、一次调频投入，RB正常投入，负荷正常响应范围是550-1000MW，负荷变化速率15MW/min，主再汽温605/604℃，锅炉主要辅机故障时，切为TF控制方式运行。该锅炉自投产以来，在额定主汽温附近三级过热器管屏超温现象（三过出口管屏壁温大于628℃）时有发生，有时局部管屏超温比较严重，有时甚至不得不大幅降低主汽温度，来防止三级过热器管屏长期超温，严重影响了锅炉的效率。
2 三过管屏超温原因分析
2.1 煤质变化较大
近年来，电煤供应日趋紧张，烟煤价格急剧上涨，各个发电厂的燃煤供应都受到不同程度的影响。为了改善燃料供应的紧张局面、降低发电成本、提高经济效益，基本上都开始掺烧褐煤、印尼煤等劣质煤种，由于褐煤等掺烧煤种特性与设计煤种煤质偏差较大，或者两次加仓煤种发生较大变化，特别是劣质煤换成好煤加仓，入炉热值、旋转分离器转速等如果运行调整不及时，三过很容易出现超温现象。
2.2 水煤比调节不理想
大幅降低负荷时，水煤比自动调节不佳，经常造成过热度大幅上升，主汽温大幅上升，如果手动调整不及时，会造成三级过热器管屏超温。同样，大幅增加负荷时，水煤比自动调节不佳，主汽温先下降，再上升，减温水先收小，再开大，如果待炉膛蓄热发挥出来，减温水跟不上，也会使三级过热器管屏超温。
2.3 二次风门调整不当
运行中不能根据工况变化及时调整燃烧器配风，使燃烧效率降低，火焰中心上移、炉膛出口烟温升高，导致三过受热面壁温增加，运行中为了降低三过壁温，会在一定范围内增加燃尽风量，降低火焰中心，若调整不及时很可能造成三过超温。
2.4 启停磨煤机速度太快或调整不当
在启停磨煤机及锅炉升降过程中，运行工况速度变化过快，会使三过管壁温度上升，尤其是启动上层磨煤机时，对过热器出口汽温控制不当，容易造成三过超温，停磨时，如果减煤太快，会使一次风压上升较多，从而大量煤粉被吹入炉膛，炉内热负荷反而短期增大，造成三过超温，另外，若启停磨时，一次风量太大、一次风速过高，大量煤粉被吹入炉膛，也会使主再汽温快速上升，导致三过超温。
2.5 火焰偏斜形成烟气走廊
近期该厂锅炉炉管屏曾存在壁温局部偏高情况，主要表现在炉膛左侧壁温偏高，具体位置基本集中在一过前墙#5屏#14管、三过出口#5屏#1管/#6屏#1管等区域，对锅炉受热面安全运行及机组经济性产生一定影响。由于负荷较低，炉膛烟气流动分布均匀度较差，空气动力场不理想，炉膛火焰有可能发生偏斜，在烟气流程通道中形成烟气走廊，局部受热面存在偏差，造成换热不均。
2.6 吹灰器不能正常投运
锅炉受热面结焦、积灰极易造成过热器、再热器超温，如果锅炉的某些吹灰器长期不能正常投运，使锅炉受热面沾污严重，产生结焦和积灰，促使炉膛出口烟气温度进一步升高，将加重超温，特别是三过的吹灰器，有些由于缺陷原因长期不能投运，在吹此层其它吹灰器时易形成吸热不均，从而在其它吹灰器吹完灰后，三过的超温现象特别明显。
2.7 干式排渣机漏风、炉底人孔门和炉底关断门的影响
该厂两台1000MW锅炉采用的是干式排渣系统，可以有效利用灰渣的物理显热，且节约用水，但是有时灰渣量太大，为了减少灰渣量，可能会开启炉底的小风门，此时炉底漏风太大，将导致火焰中心升高，炉膛出口烟温升高，从而导致三过超温现象。另外，炉底关断门、人孔门在关闭和开启的瞬间，对燃烧以及火焰中心是有一定影响的，如炉底关断门打开较快，可能炉底漏风突然变大，火焰中心上移，过热度下降，汽温却会大幅上升，从而可能导致三过管屏超温。
3 运行调整方法
3.1 加强燃煤的管理与控制，掺烧时尽量保证混合均匀，调仓时，煤质特性不宜偏差太大，如果偏差太大应及时告知操盘人员，做到及时调整。
3.2 现在锅炉在运行调整方面，引入了INFIT系统，对于负荷的响应、水煤比的控制、等调整性能大幅优化，但对于三过超温情况没有明显考虑在内，所以在负荷大幅波动时，要及时手动调整，保证过热度、主再汽温在合理的范围内，注意控制好减温水的调整余量。
3.3 进行燃烧调整试验，合理调整燃烧器摆角、根据负荷情况合理调整磨煤机运行方式，使同一层燃烧器一次风速偏差、煤粉浓度偏差在合理范围内，使二次风配风更加均匀合理，并进行氧量和燃尽风率的优化，比如进行一次风管缩孔的调节、氧量偏置的合理设定、二次风门根据煤种、煤量的自动控制等。
3.4 控制启停磨煤机的速度，注意根据煤量的情况合理启停磨煤机，注意火焰中心的变化，及时做好燃烧器摆角的调整，同时启停磨煤机操作时提前控制好汽温的控制，防止管壁超温。
3.5 负荷较低时，根据锅炉运行情况合理控制机组加、减负荷的速率。发现管壁超温，立即通过增加减温水降低超温区域温度，防止长时间超温，影响管屏安全。适当降低壁温偏高侧的三过汽温，适当提高壁温偏低侧的三过汽温，能够适当提高三过汽温。通过二次风门的调整或燃烧器摆角等方式适当调整，观察温度变化趋势。
3.6 加强设备维护工作，保证吹灰器的正常投运，根据负荷、煤质、各受热面吹灰频率等情况，合理进行吹灰。有针对性地加强炉膛受热面吹灰工作，减少结焦、积灰情况，注意防止某些区域长时间不吹灰对烟气分布及受热面换热产生影响。针对性吹灰中，如果三过左侧壁温易超限，可以针对性多吹一点三过右侧区域的长吹；16日早班，通过三过L/R 7、L/R 9、R12吹灰处理，一段时间稳定后，三过左右侧壁温偏差由12℃降低至4℃左右。
3.7 在炉底小风门、人孔门及关断门有操作时，及时通知盘上操作人员，做到及时调整，避免汽温、壁温超限，现在现场规定炉底小风门无特殊情况禁止打开。
4炉膛热量分布观点
4.1 经过长期的运行经验积累，提出了炉膛热量分布的观点，根据空气动力场试验情况以及三过壁温分布规律，炉膛热量的分布理想状态是呈现“”M“”型的，所以三过管屏往往是在M形状的峰值处最容易超温的，所以我们要做的，就是设法降低峰值处的热量，减少峰值处的热量集中，使峰值趋于平缓，那么局部超温问题也就迎刃而解了。
4.2 分析影响热量集中的运行因素加以归纳，主要有：a,负荷的变化；b,各台磨煤种的变化；c,磨煤机的运行方式；d,燃烧器摆角（各层可灵活调整）；e,旋转分离器转速；f,氧量；g,一次风速；h,二次风速（刚度）；I,二次风门的开度；j,炉膛漏风情况；k，各一次风管的煤粉浓度。
4.3 由于锅炉燃烧是一个时刻都在变化的动态过程，但是也不是无规律可循，针对三过管屏超温情况，要善于利用炉膛热量分布的观点，解决问题，我们运行人员要勤调整、勤分析，善于抓住问题的主要矛盾，努力使锅炉安全、经济运行。
5 结束语
大型锅炉运行是建立在安全基础之上的，三过管屏的超温使锅炉安全运行受到威胁，这个问题是我们在锅炉运行中需要时刻注意的，避免三过超温，同时能够保证额定的主汽温度是我们的重点工作，三过管屏的超温原因是诸多方面的，勤做分析、勤作调整，善于找出解决问题的最佳方法，另外，利用机组大修机会，处理运行调整不能解决的一些缺陷，或针对超温问题做一些技改，也是必不可少的。经过长期的运行总结和一套合理的调整方法，现在该厂#13锅炉在额定主汽温时，三过超温现象得到明显改善。
参考文献：[1] 蒋欣军 王煜伟 . 基于PSSS系统的燃烧调整在超超临界塔式锅炉高温受热面吸热偏差控制中的应用；谏电科技
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[3]伍建伟 吕杰.1000MW机组锅炉受热面超温原因分析及对策;东北电力技术；2012年第9期
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论文作者:徐海燕
论文发表刊物:《中国电业》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/11
标签：锅炉论文; 炉膛论文; 负荷论文; 风门论文; 热量论文; 机组论文; 烟气论文; 《中国电业》2019年第10期论文;