摘要：某1100t/h塔式锅炉共有四级过热器，机组负荷在50%-53%之间时，炉膛中部二级过热器出口管道壁温频繁超限、影响机组的安全稳定运行。针对问题，通过测点位置核对，壁温数据纵向对比及横向比对，锅炉参数横向对比，运行调整方式对比等方法，认为壁温超限的原因有出口蒸汽温度偏高，管壁外侧烟气热负荷偏高；火焰充满度差；燃尽风旋流强度差异和引风机故障四方面原因，提出了四条建议。
关键词：塔式炉；二级过热器；超温原因；建议
1 系统简介
某电厂1号锅炉为塔式、中间再热、负压燃烧的本生型直流锅炉，额定蒸发量1100t/h，额定压力19.2MPa，额定主蒸汽温度540℃。锅炉炉膛深13.6m，宽14.0m，炉顶中心标高97.0m，自锅炉底部向上沿烟气流程依次布置下列受热面：燃烧室（蒸发1段）、蒸发2段、过热器1（下部呈盘管圈式，然后垂直向上，穿过整个对流烟道，支吊所有对流受热面）、过热器3、再热器2、过热器4、过热器2、再热器1、省煤器，给水主蒸汽流程见图1。锅炉配置5套正压直吹中速磨制粉系统，采用WSF型旋流燃烧器共20个，每层四个，分五层错列对冲布置在前后墙。层与层之间也呈错列布置；在每面墙上，一、三、五层的同角喷燃器在同一垂直线上，二、四层的同角喷燃器也在同一垂直线上。
图1 给水主蒸汽流程
2 超温情况
锅炉二级过热器共86屏，过热屏从炉左向炉右编号，每屏管道由前向后编号，二级过热器出口管道共加装测点4个，位置分别在42屏，43屏，44屏及45屏的1号管道上（在锅炉烟道中间部位），数显屏幕上显示点为3、5、6、10。其中点6点和点10偏高，低负荷段超温（180MW-190MW），最高时到520℃，负荷大于220MW基本不超温，二级过热器材质为14MoCr10，出口设计蒸汽温度466℃，最高允许壁温为503℃。
3 原因分析
1）锅炉壁温为中间部位偏高，见图2，也就是屏42到屏45的1号管道壁温偏高，向两侧走不超温，这是典型的炉内烟气流场分布造成的现象。由于前后墙旋流燃烧器的旋向均是向锅炉中心线方向旋转，势必造成锅炉中部气流量大，速度高，携带煤粉量大，烟气温度也高，燃烧器旋流强度不同，由此造成峰值大小不同。从目前的运行参数以及1号锅炉二次风入口压力偏低的现象看，2号锅炉燃烧拖后现象较1号锅炉明显，且随着负荷的降低，炉膛出口以及二过入口烟温降低幅度小于2号锅炉，在2台机组负荷相同时，导致1号锅炉的二过入口烟气温度高于2号锅炉。即，1号锅炉中心部位烟气流量，温度峰值较2号锅炉相对偏高，两侧烟气温度则相对较低（尤其低负荷时）。在蒸汽侧，相同负荷下，1号锅炉二过的吸热量也高于2号锅炉（进口蒸汽温度相同，出口蒸汽温度偏高）。由此可见，出口蒸汽温度偏高，管壁外侧烟气热负荷偏高（入口烟气温度高），是导致1号锅炉相对容易发生超温问题的主要原因。
图2 180MW时2号炉二级过热器出口壁温曲线
2）在200MW负荷以下，1号锅炉运行氧量低于2号锅炉，导致其炉内火焰充满度比2号锅炉差，是导致1号锅炉相对容易发生超温问题的另一原因。
3）在机组负荷较低时，炉膛烟气充满度本身比较差，燃烧器的旋向导致中部气流充满度高于两侧墙，此外，两侧墙燃尽风迫使炉内烟气更趋向炉膛中部，使中部烟气流量更大。1号锅炉的燃尽风与2号锅炉的燃尽风旋流强度、流量方面也可能存在着差异，这是1号锅炉相对容易发生超温问题的可能存在的次要原因之一。
4 治理措施
1）在200MW负荷以下，进行1号锅炉2过管壁温度中部管壁温度容易超温问题的专项调整试验，即：进行燃尽风门开度、旋流强度以及两侧墙燃尽风的差异化调整，改变运行氧量以及主燃烧器进风的差异化调整等能够改变炉内流场与温度场、以及中间点温度调整的专项试验，以缓解目前存在的问题。
2）在1号锅炉C修或临时停炉检修时，在二过入口中间（即容易超温的管屏处）部位置插入通气管，由负压效应使适量的冷空气漏入到二过前烟气中，以降低该烟道中间部位的烟气温度，进而降低中间管壁的外部热负荷以及吸热量，以解决该局部管壁的超温问题。此措施对锅炉热效率的影响并不大（估算小于0.1%），更多的是导致引风机电流增加，属于降低经济性来保证安全性的临时措施，其量必须合理控制。
3）在锅炉C修以上的检修中，检查调整燃烧器的叶片位置，适度增加1号锅炉的燃烧器旋流强度。
4）在保证安全的调整措施实施后，可利用停炉检修机会对中间部位的二级过热器的管屏进行材质更换，即将中间部位的若干管屏更换为12Cr1MoVG。
5 结语
某1100t/h塔式锅炉共有4级过热器，机组负荷在50%-53%之间时，炉膛中部二级过热器出口管道壁温频繁超限、影响机组的安全稳定运行。针对问题，通过测点位置核对，壁温数据纵向横向比对，锅炉参数横向对比，运行调整方式对比等方式，认为壁温超限的原因有出口蒸汽温度偏高，管壁外侧烟气热负荷偏高；火焰充满度差；燃尽风旋流强度差异和引风机故障4方面原因，提出4方面措施：严格保证边界条件下，进行专项调整试验；二过入口中间部位置插入通气管，利用负压效应使适量的冷空气漏入到二过前烟气中，以降低该烟道中间部位的烟气温度；检查调整燃烧器的叶片位置，适度增加1号锅炉的燃烧器旋流强度；或利用停炉检修机会对中间部位的二级过热器的管屏进行材质更换。
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作者简介：
张少勇（1984），男，陕西韩城。工程师，工学硕士，研究方向：大型火电机组锅炉调试及启动技术研究。
通讯作者姓名：张少勇
论文作者:张少勇,罗昌福,田平,杨博闻
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/4/3
标签：锅炉论文; 烟气论文; 负荷论文; 温度论文; 管壁论文; 偏高论文; 蒸汽论文; 《电力设备》2018年第29期论文;