乔元国
江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司 江苏省启东市 226200
摘要：某660MW机组锅炉长期以来由于实际入炉煤较杂、掺配易结渣煤种,当上层制粉系统检修或被迫停运时，存在水冷壁温度偏高或超温现象，机组被迫将汽温运行。通过优化制粉系统投运方式、调整配风方式、合理控制水煤比,水冷壁温度得到缓解，过再热汽温上升至额定。
关键词：水冷壁 超温 燃烧优化
0 引言
超超临界锅炉在运行时,水冷壁面临主要安全问题是超温运行，水冷壁若长期处在超温条件下运行，容易发生水冷壁爆管，严重影响锅炉安全运行。研究超超临界锅炉水冷壁温度控制，可避免水冷壁超温运行，增加其使用寿命。
1 设备概述及现状
1.1 设备概述
某厂4×660MW机组锅炉为超超临界参数变压运行内螺纹管直流炉，单炉膛、一次中间再热、四墙切圆燃烧方式、平衡通风、П型布置、固态排渣、全钢架悬吊结构。炉后尾部布置2台三分仓容克式空气预热器，锅炉制粉系统采用中速磨正压直吹式系统，24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部四墙，煤粉和空气从四墙送入，在炉膛中呈切圆方式燃烧。每台锅炉配6台磨煤机( 5台运行，1台备用)，煤粉细度R90设计煤种为10%-30%，设计煤种及校核煤种资料见表1。
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1.2 锅炉水冷壁超温现状
锅炉因F制粉系统检修或被迫停运后，负荷在430MW-380MW升降时，锅炉前墙水冷壁超过金属报警值500℃，最高到达516℃，严重影响机组安全运行。该工况下，被迫降低汽温运行，主再热器温低于额定温度30℃，影响机组运行经济性，增加机组煤耗。
3 水冷壁超温原因分析
3.1 制粉系统运行方式的影响。F磨属于上层制粉系统，F磨煤机停运后火焰中心下移，增强了炉膛中下部换热强度，锅炉四墙切圆直径增大，火焰中心靠近水冷壁吸热区域发生火焰贴壁燃烧情况，增加了水冷壁超温概率和程度。
3.2 中间点过热度及水煤比的变化。锅炉F制粉系统煤质发热量较高，停运后运行人员没有密切监视水冷壁管中间点过热度，正常运行温度由35℃下降至25℃，水煤比由正常运行的5.7降至4.8。由于锅炉对主汽温度调节的反应存在滞后性，在负荷变动情况下，需要提前预判，及时调整才能保证中间点温度和主再热器温在合理范围内。
3.3 总风量及氧量偏低。锅炉总风量及氧量总体水平偏低，造成炉内欠氧燃烧，炉内温度偏高，辐射传热量增大，水冷壁温度随之升高。
3.4 二次风及燃尽风的影响。四墙切圆燃烧方式有个普遍问题，易造成炉内燃烧风粉分离，刚性较弱一次风射流比二次风偏转角度更大，从而使一、二次风分离。由于部分一次风射流偏离了二次风，煤粉缺氧状态下燃烧，在射流下游水冷壁附近形成局部还原性气氛，引发水冷壁管超温。
4 调整方案
为了摸索F制粉系统停运后如何防止水冷壁超温，尽量提高主再热汽温至额定，分别在1、3号机进行F制粉系统停运调整试验。
4.1 1号机组F制粉系统停运调整试验
4.1.1 机组运行工况。机组负荷395MW，煤量195t/h，ABCDE制粉系统运行，F制粉系统停运，ADF磨市场煤，BCE磨印尼褐煤（见表2）。
4.1.2 优化上煤方案及制粉系统运行方式。1E制粉系统为褐煤发热量较低，建议将1E磨更换发热量较高的煤种，尽量降低1A制粉系统给煤量，从而提高火焰中心，减小下部水冷壁换热强度。同时降低磨煤机旋转分离器转速，适当减小各台磨煤机通风量。通过优化制粉系统运行方式及磨煤机煤粉细度减少水冷壁超温情况。
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4.1.3 调整中间点过热度及水煤比参数。及时调整中间点过热度，使其维持35℃，尽量维持汽温额定。1F制粉系统煤质发热量高，考虑到优质煤停运后总体入炉煤质变差，停运前应及时增加燃料量，适当提高中间点温度和主再热器温，并留有足够的裕量。
4.1.4 调整总风量及氧量。对氧量偏置进行调整，将1号锅炉炉膛氧量从5.4%提高至6.2%，总风量由原来的1500t/h自动跟踪到1600t/h左右，低负荷时适当提高总风量，避免水冷壁附近出现还原性气氛。
4.1.5 调整二次风及附加风。逐渐提高二次风箱差压，将原来的0.3kPa调整到0.5kPa，同时开大下层磨二次风开度，A磨二次风开度77%，关小附加风U、L开度，附加风30%左右，维持正塔型配风，提高火焰中心，减小下部水冷壁换热强度。在调整中间点过热度、水煤比参数及优化制粉系统运行方式基础上，通过优化配风方式，缓慢提高主蒸汽及再热蒸汽温度至额定，前墙水冷壁温度最高点下降了24℃。
4.2 3号机组F制粉系统停运调整试验
4.2.1 机组运行工况。机组负荷385MW，煤量205t/h，煤量195t/h，ABCDE制粉系统运行，F制粉系统停运，ADF磨市场煤，BCE磨印尼褐煤（见表2）。
4.2.2 优化上方案及制粉系统运行方式。3E制粉系统为褐煤发热量较低，建议将3E磨更换发热量较高的煤种。
4.2.3 调整中间点过热度及水煤比参数。及时调整中间点过热度，使其维持30℃，尽量维持汽温额定。
4.2.4 调整总风量及氧量。对氧量偏置进行调整，将3号锅炉炉膛氧量从5.2%提高至5.6%，总风量由原来的1550t/h自动跟踪到1620t/h左右，低负荷时适当提高总风量，避免水冷壁附近出现还原性气氛。
4.2.5 调整二次风及附加风。逐渐提高二次风箱差压，将原来的0.3kPa调整到0.4kPa，同时开大下层磨二次风开度，A磨二次风60%，关小附加风U开度，附加风U至20%左右，维持正塔型配风，提高火焰中心，减小下部水冷壁换热强度。在调整中间点过热度、水煤比参数及优化制粉系统运行方式基础上，通过优化配风方式，缓慢提高主蒸汽及再热蒸汽温度至额定，前墙水冷壁温度最高点下降了36℃，再热器壁温下降8℃。
5 结束语
通过对某厂660 MW 超超临界机组1、3号锅炉中间点过热度、水煤比参数、上煤方案及制粉系统、配风方式等进行燃烧调整优化，水冷壁运行温度由原来的514-516℃降低至480-490℃左右，水冷壁运行在正常温度范围内，主再热汽温恢复额定运行。
参考文献:
〔1〕马巧春. 超超临界锅炉水冷壁壁温异常原因分析〔J〕. 中国电力，2007，( 07) : 21 － 24.
〔2〕黄元进，熊钟. 660 MW 超超临界锅炉水冷壁超温原因分析及对策〔J〕. 江西电力，2013，( 03) : 76 －77.