炉水冷壁超温情况的分析与建议

石洞口二厂1号炉水冷壁超温情况的
分析与建议
沈玉华
(华能上海石洞口第二电厂)
摘要：简要分析了石洞口二厂1号炉在低负荷运行时出现的超温情况，并对其主要原因作了分析，同时针对超温情况提出了合理的建议，从而改善和避免水冷壁超温。

关键词：水冷壁超温分析建议 秦皇岛网/ 秦皇岛论坛
我厂两台600MW超临界压力机组从国外引进。

1号机组于1992年6月投运，自1995年锅炉进行酸洗，复役后低负荷运行时，后墙水冷壁严重超温，严重威胁机组安全运行和影响机组调峰能力。

虽然1号炉于2000年再次酸洗，低负荷时水冷壁超温情况未出现过，但同比2号炉其后墙水冷壁出口汽温还是偏高。

针对1号炉低负荷时严重过热与超温问题，根据相关情况收集及现场运行工况进行了调查研究及分析试验，分析认为：#1机组在低负荷水冷壁超温除与锅内问题有先天性不足之处，其炉内问题也很重要。

现就以下两个方面进行分析、讨论。

一、锅炉后墙水冷壁悬吊管扭曲变形
二台锅炉的后墙水冷壁悬吊管都发生扭曲变形，其中尤以1号炉更为严重，其原因主要有：锅炉设计时后墙系统过于复杂，尤其是折焰角部分采取了双联箱，悬吊管比其它平行的管束更长一些，因而它的水阻也比较大，造成系统阻力偏大，使悬吊管流量分配不均，导致超温变形。

根据多次试验，发现在汽水分离器在35%MCR负荷由湿态转为干态时或者由干态转为湿态时，以及在相当于这个负荷下保持运行时，在后墙各根悬吊管之间产生极大的温差，最大可达到170℃，而设计时允许的最大温差为50℃，这就是导致后墙水冷壁悬吊管扭曲变形的主要原因。

同时，这个温差随着通过转态过程次数的增加，每板悬吊管都有机会发生扭曲变形，因而温差的分布是随机的。

此外，由于#1机系国内第一台超临界机组调试初期热工保护误动较多，引起1号机组频繁跳机，根据1993年1月底以前的统计总共发生了122次MFT：其中#1机组72h试运前发生85次，72h试运后发生37次，这也是引起后墙水冷鄙悬吊管扭曲变形的一个重要原因。

为防止类似问题的出现，建议：
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(1)利用机组检修的机会对锅炉后墙水冷壁悬吊管进行更换；
(2)利用已有的温度测点，在现有炉温监测及分析系统中编制一个控制最大温差的软件，当最大温差达到50℃时，发出报警信号，通知值班员注意通过加水或减煤来防止上述过大温差的出现；
(3)在机组正常启停过程中，运行人员应注意对转态过程的控制，避免在转态范围内停留时间过长或负荷在此区间上下波动；
(4)能否在控制系统内进行改造，增加在锅炉转态时自动增加给水量的功能，以防出现上述问题；
(5)运行人员应经常翻看计算机在线炉温监测及分析系统，根据运行工况的变化及时分析相关的数据和记录，以采取相应的措施。

总之，由于后墙水冷壁的阻力比其他三面水冷壁的阻力本来就大，在上述悬吊管扭曲变形发生之后水阻更大。

因此，在汽水分离器转态过程中也就易发生过热，需要给予更多的注意，应严格控制煤水比，并通过专用的悬吊管测温系统全程监视过热和大的温差，以防止发生问题。

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二、后墙水冷壁过热超温
根据中试所以前57个工况试验，由测试知，在低负荷运行时，后墙水冷壁螺旋管首先出现温度偏差0～42℃，最高壁温达470℃，后墙水冷壁直管段温度偏差11～13℃，最高壁温为531℃，悬吊管最高壁温511℃，后墙水冷壁出口处汽温356～455℃，其壁温和汽温达最高者，均已过热或超温。

分析原因如下：
(1) 实际燃煤偏离设计煤种。

为防止锅炉结焦，掺烧了灰熔点比较高的大同煤，并且入炉煤质时好时坏，造成实际燃煤质量偏离设计煤种，这从根本上改变了锅炉设计条件。

#1机组运行中，根据热试组测试，炉四角风粉存在一定偏差，而且低负荷运行，炉膛火焰充满度不好。

(2) 炉内燃烧假想切圆直径偏大。

根据试验数据，炉膛出口烟温分布曲线及折焰角垂直水冷壁壁温分布曲线均呈马鞍形，两侧高，中间低，B侧又高于A侧（沿燃烧切圆旋转方向，由B到A），A、B两侧平均烟温差为70～100℃，水平烟道最大温差106～144℃（600MW）、127～130℃（300MW）。

后水冷壁折焰角垂直水冷壁壁温差，高负荷时偏差小，低负荷时偏差大（9～113℃），这些温度偏差主要是火焰切圆燃烧残余旋转及炉体Ⅱ形布置所引起的。

温度偏差之大，标志着残余旋转很强，说明火焰切圆直径偏大。

这是锅炉的固有特性，如能采取措施消除和减弱切圆的残余旋转，则会想应降低烟温偏差。

(3) 结焦影响炉内温度场分布。

因燃用灰熔点低的神木煤，易结焦，且有时锅炉超负荷运行，在燃烧器附近的水冷壁、冷灰斗处多次发生严重结焦，以致炉膛内受热面吸热减少，结焦改变了整个炉内温度场分布，产生温度偏差，导致管壁超温。

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其次，机组低负荷运行时，汽水比容差增大，由于给水流量相对减少，水冷壁入口流量分配不均匀，易引起较大的各管内汽水混合物的比容差。

尽管本炉采用螺旋管水冷壁以提高重量流速，相对增大流量，但仍不能避免流量分配不均。

流量分配不均，管内工质流动越不稳定。

由于后墙水冷壁受热面积大，管子长度增加，其阻力也比前墙、两侧墙水冷壁大，根据水动力特性，汽水比容差越大，管内工质流动越不稳定。

因此，低负荷后墙水冷壁水流量偏小也是造成其过热和超温的一个重要因素。

为了避免后墙水冷壁过热和超温，建议：
(1) 低负荷时，可加强燃料风，提高一次风粉的刚度；减少辅助风，免冲对面的一次风粉。

即通过增加一次风流量来加大一次风射流的刚性。

因为一次风射流的刚性是维持气流不偏斜的内在因素，刚性愈强，射流偏斜也就愈小。

从目前1号炉结焦情况来看，一次风粉气流贴壁冲墙是形成水冷壁结焦的一个原因。

所以，从避免水冷壁结焦角度来看，应该尽量增加一次风刚性，减少一次风粉的射流偏斜，改善壁温偏差，同时对现有的磨煤机一次风流量变送器重新校验。

(2) 低负荷阶段，通过提高氧量定值，加大风量（二次风），其作用是防止风粉扩散、射流扭曲，使火焰集中，保证煤粉充分燃烧，减少火焰贴壁粘墙以减少受热面结焦。

另外，随着烟气流速的加大，炉内热负荷工况得到改善。

此外，低负荷时可采用限流办法，即维持总二次风量不变，关小辅助风门以提高燃料风量。

(3) 调整磨煤机掺烧方式，采用灰熔点较高、煤质特性与神木煤相近的大同煤按40%的比例掺入，如A、B磨掺烧大同煤，以防止锅炉结焦，减少热偏差。

同时尽量避免油煤混烧，以减轻受热面结焦，减少管屏热偏差，防止后墙水冷壁超温。

(4) 调整磨煤机运行组合方式，如高负荷时采用A、B、C、D、E或F磨煤机，低负荷时采用A、
B、E、F或
C、
D、
E、F方式，一方面可解决后墙水冷壁吸热量，避免超温；另一方面又可提高一二次汽温，提高机组运行的经济性。

(5) 调整燃烧器摆角位置，使炉膛火焰中心抬高，目的是为了提高水冷壁进口工质焓值，使蒸发点附近受热均匀，为使炉膛吸热份额减少，即上摆燃烧器角度，使省煤器吸热增加。

另外，保证省煤器吹灰。

这样，给水在省煤器中多吸热，并在下部分的螺旋管中进一步吸热，增加焓值。

(6) 采用优化或局部吹灰，设法减少后墙水冷壁管的吸热，即利用灰渣热阻，不对后水冷壁螺旋管吹灰，减少吹灰，减少其吸热。

(7) 降低中间点温度定值，相对增加给水流量，从而降低水冷壁区域热负荷。

因为根据直流炉特性，水冷壁区负荷下降，蒸发段后移，相对给水量增加，管内工质流动稳定性加强。

(8) 机组采用CWT给水加氧联合处理方式，目的是降低水冷壁管结垢速率，改善水冷壁水动力特性，减少吸热偏差。

运行人员应经常分析机组运行一次汽压差的变化及给水K＋H电导率，以便及时了解管壁结垢速率。

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