摘要：本文结合实例，对水冷壁、金属壁温度出现异常的原因进行分析，并提出了整改措施，提高了锅炉运行的安全性，以期为相关研究提供参考。
关键词：水冷壁；金属壁；锅炉
维持水冷壁温差、金属壁温等参数在正常范围内，是保证锅炉安全运行的基本前提，近期#1炉上部水冷壁温差、金属壁温因种种原因的导致各参数偏离部门规定的正常值，威胁锅炉安全运行。为此，我们工作小组内针对此问题进行了专题讨论。
一、实例简介
本次研究中的锅炉为W型直流锅炉，锅炉配600MW 汽轮发电机组，锅炉为单炉膛，P型布置、平衡通风、一次中间再热、“W”型火焰燃烧方式、尾部双烟道，变压运行的超临界直流炉。炉膛宽度非常大，又只能布置一层燃烧器，当锅炉低负荷时，必须停运部分燃烧器，这就造成水冷壁部分有火，部分无火。同时二次风箱较宽，二次风开口均匀布置在前后墙二次风箱上，从前后墙两端至中间二次风箱的压力逐渐降低，导致前墙水冷壁中间部位由于二次风压不足，使火焰贴壁造成前墙水冷壁中间部位壁温较高。
2018年9月5日，工作人员检查B/C/E/F磨煤机运行、机组协调情况、送引风机自动调节情况等，观察到机组负荷360MW，A/B送风机动调开度为43%/22%，燃料量为180T/H，主汽温度557℃，再热器温度555℃，B磨煤机出口风压在3.8kpa，C磨煤机出口风压在4.2kpa，E磨煤机出口风压在4.1kpa，F磨煤机出口风压在2.6kpa，前墙上部水冷壁温差在100℃至140℃左右波动，前墙左侧壁温高区域二次风F挡板已全开，见图1。
图1 调整前温度情况图
二、原因分析
这里主要讨论锅炉二次风挡板调节和制粉系统出力两个方面。其一，二次风挡板调节不良是前墙水冷壁温差大的主要原因之一。通过前墙水冷壁温度画面精准判断出壁温高的位置，开大壁温高区域F风挡板（控制在80%以上），关小壁温低侧燃尽风和未投运燃烧器F风挡板开度来提高壁温较高部位燃烧器风箱风压。同时开启后墙壁温高区域C风挡板（控制在80%左右），作用是削弱后墙该区域的F风风压。或者开启后墙该区域未投运燃烧器F风挡板，来削弱该区域投运燃烧器的F风风压。在调整过程中不建议通过开启温度高区域C风挡板的方法进行调整，因为开大该区域C层风挡板会削弱该区域F层风挡板的风压，容易造成火焰贴壁，会使得该区域的壁温升高。在#1炉壁温调整的过程中，经常出现左边壁温调整降低了，右侧壁温又涨上去了，面对这一情况，就需要掌握一个平衡，合理调整好两侧的风挡板开度，既不能过大，也不能过小，控制好壁温。
其二，前墙水冷壁温差大的另一个主要原因就是燃料问题。工作小组在调节二次风挡板的同时，还应对相应磨煤机出力做出调整，减少该区域燃料量。适当减小前墙该区域燃烧器对应磨煤机的容量风门的开度，开大其旁路风门，增大磨煤机出口风速，将风压控制在合理范围内，如果壁温下降效果不理想，可继续开启其旁路风门，提高磨煤机出口风速。在调整磨煤机出力时，若有两台磨煤机，则不能同时调整，可逐台调整磨煤机，通过试验来判断那台磨煤机出力过大，确定引起壁温高的磨煤机。在调整磨煤机出力时应操作缓慢，降低该磨煤机出力后，应增加其他磨煤机出力，让锅炉总燃料量保持稳定。
另外，还有一些其他方面的原因：
1、#1锅炉在设计过程中燃烧器喷嘴的安装角度及分布位置有一定偏差，造成锅炉水冷壁受热不均。
2、从机组安全的角度考虑，#1锅炉的测点较#2机组明显增多，在调整过程中受限的因素增大，提高了作业人员的调整难度。
3、锅炉在吹灰的过程中存在一些不合理现象，需要进一步优化。
4、配合掺烧工作，煤质含硫量偏高，发热量偏低，在调整的过程中常因进口SO2达到12000mg/m³，造成扰动较大，壁温差超限。
5、B、C、D、E磨煤机长时间运行，长时间未进行切换。
6、由于每台磨煤机出力不一样，煤质配煤存在偏差，造成各燃烧器输出热负荷不均匀，使得前墙水冷壁之间存在较大偏差。
7、各台燃烧器出口的风压、风速存在偏差，炉内火焰贴壁或靠水冷壁太近，易出现局部水冷壁输入过高热，使得管内温度偏高。
8、由于锅炉的二次风箱进风为两端进风，风压沿风箱行程逐渐下降，当达到二次风箱中部时风压最低，炉膛中部区域燃烧器缺氧明显，易引起该部位热负荷偏高。
9、水冷壁局部结焦，热阻变大，降低了该部位水冷壁的传热性，该部位的热辐射相对不变，使得相邻水冷壁管温度偏高，进而增大该区域水冷壁的温差。
10、燃煤煤质变化，部分煤种的灰熔点较低，易造成受热面结焦，结焦后易使得局部传热恶化，增大水冷壁温差。
11、给水调整不当，调整过快会增大参数变化幅度。
12、制粉系统冷风调门线性较差，磨煤机出口风压波动较大，会影响水冷壁温度及金属壁温度。
三、总结分析整改措施
工作小组通过分析讨论，制定了以下控制措施和整改措施：
1、从锅炉配风方面着手。控制好二次风箱压力是控制水冷壁超温的重要条件之一，风箱压力过低火焰容易贴壁，在对壁温进行调整时，可以关小壁温低侧燃尽风和未投运燃烧器F风挡板开度，进而提高壁温较高部位燃烧器风箱风压，进而达到温差控制效果。此外，在保证风箱压力正常的情况下还可以开启后墙C风挡板，尤其是中间后墙C风挡板，效果较为明显。
2、从燃烧器出力方面着手。工作小组在调节二次风挡板的同时，对磨煤机出力做出调整，减少该区域燃料量，若此时后墙该区域水冷壁温度较低，可以降低后墙该区域磨煤机出力，同时可以开启磨煤机旁路，以保证磨煤机粉管风压。从经验看，水冷壁左侧偏高一般采用降低B磨煤机出力，同时开启B磨煤驱动端旁路风，就可以起到良好的温差控制效果。
3、从给水方面着手。调整给水时应该平稳操作，防止因给水流量大幅波动引起管壁温度超温，给水投入自动的情况下，注意过热度变化情况及过热器各级减温情况，必要时切换为手动控制。在操作中若给水量长时间偏少，则容易出现前墙水冷壁超温的情况，故工作小组在操作中应随时计算当前负荷所需给水量并及时作出调整，调整同时注意低过温升，避免因水冷壁温度高一值用水，使得主汽温度下降过快。此外，在壁温差调整过程中还应加强对过再热器金属温度的监视力度，防止调整过程中造成金属壁温超限。从经验看，过热器左侧金属壁温容易超限，这时应调整水冷壁壁温差，让其恢复正常，然后再适当降低左侧燃料；
4、从制粉系统操作方面着手。在启、停磨煤机过程中，非常易出现前墙水冷壁温高，所以工作小组在启停磨煤机的时候操作应平稳缓慢，调整时应让磨煤机出口风压缓慢降低，切勿大幅度操作。根据汽温及水冷壁温度变化，及时增加给水，调整负荷。合理控制磨煤机料位，将磨煤机差压控制在500-800pa范围以内，尽量将每台磨煤机煤粉细度控制在相同范围内。根据经验，提前调整磨煤机风门挡板，控制壁温差及金属壁温度。在壁温调节过程中，不应大幅操作，同时监盘人员应加强沟通，在机组协调投入的情况下，切勿大幅调整磨煤机容量风偏置，否则可能引起磨煤机容量风偏置全部为正或为负导致燃料主控指令失真，此外，大幅调整容量风偏置有可能引起炉膛内燃烧变化，出现超温或低温，甚至出现水煤比失调等不良情况。
5、从其他方面着手。（1）水冷壁温差大，主要是因为局部热负荷较多，对于结焦引起的水冷壁超温，应在运行中尽量减少炉膛内结焦，在煤粉燃烧的过程中给予足够的风量，保证煤粉在炉膛内能够充分的燃烧。而在运行的角度来说就是保证合适的氧量，通过送、引风机电流和动调开度及炉膛的燃烧情况等，来判定当前氧量的合理性。还应合理调节锅炉的吹灰频次，保证受热面的清洁。（2）调整前预先了解SO2进口参数，加强与燃运联系，及时掌握上煤情况，若SO2进口参数有上升趋势，应对给煤机进行偏置设定，修正磨煤机出力，适当降低送风量，将机组负荷压下调，尽可能减少磨煤机扰动，减小对金属壁温及水冷壁温差的影响。（3）加强对磨煤机出力监视，一旦发现异常，及时联系检修工作人员，同时定期清理磨煤机分离器出口杂物。（5）进一步优化磨煤机冷风调门线性，防止磨煤机出口风压大幅度波动，尽可能减少磨煤机扰动，减小对金属壁温及水冷壁温差的影响。（6）严格执行煤粉细度定期工作，视煤粉细度情况调整磨煤机分离器挡板，调整过程中应加强对主再热蒸汽温度及壁温差、金属壁温监视，防止参数大幅扰动。
四、整治后效果
调整后工作小组对锅炉各方面参数进行全面检查，发现送风机出力和氧量均在合格范围，前墙左侧壁温高区域二次风F挡板已全开，后墙该区域二次风挡板已合理调整，这两方面已经没有调节余量，从制粉系统出力方面入手，检查发现E磨煤机出口风压达到了3.8kpa，F磨煤机出口风压已经降低至2.5kpa，而前墙该区域的燃烧器仅E4\F4，经初步判断原因为E磨煤机出力过大，出口风压过高。
采取的调整方法是手动减少E磨煤机出力，恢复F磨煤机出力。通过限制热一次风调门和减小E磨煤机容量风调门开度的方法，将E磨煤机的出口风压从3.8kpa逐渐降低至3.1kpa左右，修正F磨煤机容量风偏置，增大F磨煤机出力，使F磨煤机出口风压涨至3.1kpa，同时修正B\C磨煤机容量风偏置，小幅增加B\C磨煤机出力（保持锅炉正常运行的燃料量）。
图2 调整后的温度情况图
从图2不难看出，调整效果非常显著，主再热蒸汽温度逐渐恢复正常，主汽温度从调整时的557℃涨至567℃，再热蒸汽温度从555℃涨至562℃，而前墙上部水冷壁温差也降至60℃左右，肯定了工作小组调整的有效性。
工作小组经过分析讨论制定措施后，水冷壁壁温差及金属壁温较上月已有明显改善，我们工作小组也将进一步加强学习其他小组的先进经验，控制水冷壁壁温差及金属壁温正常，保证锅炉安全运行。
五、结束语
在实际生产过程中，锅炉水冷壁、金属壁温度容易出现异常，带来安全隐患，所以，各工作人员在工作中，应留意锅炉状况，一旦发现异常情况，立即进行检查，查找原因，并采取合理措施加以处理，消除不安全因素，让锅炉正常运行。
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论文作者:吴勇
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/22
标签：水冷论文; 磨煤机论文; 风压论文; 锅炉论文; 温差论文; 风挡论文; 温度论文; 《电力设备》2019年第13期论文;