0、前言
    某電廠3臺(tái)200MW機(jī)組鍋爐系WG2-670/13. 7-2型超高壓、一次中間再熱、自然循環(huán)、固態(tài)排渣煤粉鍋爐，采用雙切圓燃燒方式，整組燃燒器有4只一次風(fēng)口，6只二次風(fēng)口和2只三次風(fēng)口。制粉系統(tǒng)采用鋼球磨中間儲(chǔ)倉(cāng)式熱風(fēng)送粉，配4臺(tái)DTM320/470型磨煤機(jī)，設(shè)計(jì)煤種為新密和義馬混煤，混合比例7:3，屬煙煤型。在投入運(yùn)行以后，該爐屏式過(guò)熱器經(jīng)常發(fā)生超溫。特別是在燃燒器改為濃淡燃燒器后，超溫幅度有所增加，屏式過(guò)熱器的一些管子爐外壁溫經(jīng)常在500℃以上。屏式過(guò)熱器爐內(nèi)爐外壁溫差按經(jīng)驗(yàn)推薦為100℃。當(dāng)爐外壁溫為500℃以上時(shí)，爐內(nèi)壁溫按經(jīng)驗(yàn)推算已達(dá)到600℃以上，超過(guò)了管材的許用溫度。為避免金屬管壁超溫，運(yùn)行人員有時(shí)不得不降參數(shù)運(yùn)行，造成機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降，嚴(yán)重地影響了電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
    引起屏式過(guò)熱器超溫的原因主要有兩方面：一是蒸汽側(cè)的原因，工質(zhì)流速低以及管組流量偏差引起的熱偏差；另一方面是煙氣側(cè)的原因，燃燒調(diào)整不當(dāng)；煤質(zhì)變化；火焰行程延長(zhǎng)；火焰中心上移；鍋爐漏風(fēng)等等。在對(duì)燃燒進(jìn)行多次調(diào)整仍存在超溫的情況下，在屏式過(guò)熱器管壁溫度最高區(qū)域加裝丁多個(gè)爐內(nèi)爐外壁溫測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行了多個(gè)工況的管內(nèi)管外壁溫測(cè)量。通過(guò)試驗(yàn)，確定了管了爐內(nèi)和爐外壁溫差，爐內(nèi)管壁溫度沿爐膛高度和沿管屏方向的變化；在改變濃淡燃燒器濃淡比，投運(yùn)不同制粉系統(tǒng)，改變配風(fēng)時(shí)，管子壁溫以及溫差的變化。試驗(yàn)結(jié)果對(duì)同類機(jī)組鍋爐的超溫問(wèn)題具有重要的參考價(jià)值，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1、試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)的布置
1.1前屏過(guò)熱器
    前屏過(guò)熱器為8屏雙U型。經(jīng)過(guò)對(duì)爐外壁溫的分析，第2屏爐外管壁溫度最高，故在第2屏的所有管子均安裝了爐外測(cè)點(diǎn)。為了確定沿管屏方向溫度分布，在第17，25，32，33，37，40根管子安裝了爐內(nèi)測(cè)點(diǎn)（橫向），同時(shí)在第2屏第37根管子（流量偏差計(jì)算書流量最小管）沿高度方向（縱向）安裝4個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)。爐內(nèi)溫度測(cè)點(diǎn)示于圖l。
1.2后屏過(guò)熱器
    后屏過(guò)熱器為16屏單U型管結(jié)構(gòu)。從爐外溫度測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)分析可知：第15屏溫度最高，故在第15屏的16～30根管子上安裝爐外測(cè)點(diǎn)。沿管屏方向，在第15屏的第17，19，21，23，25根管子安裝爐內(nèi)測(cè)點(diǎn)（橫向），同時(shí)在第15屏第26根管子（流量偏差計(jì)算書流量最小管）沿高度方向（縱向）安裝4個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)。爐內(nèi)溫度測(cè)點(diǎn)示于圖2。
2、試驗(yàn)結(jié)果分析
2.1  負(fù)荷變化前后屏壁溫特性試驗(yàn)
    在鍋爐負(fù)荷為100、125、1 50、180、200MW時(shí)，進(jìn)行管壁溫度測(cè)量試驗(yàn)。
2.1.1前屏過(guò)熱器試驗(yàn)結(jié)果
    前屏過(guò)熱器爐內(nèi)管壁溫度在不同負(fù)荷下沿高度方向的溫度測(cè)量結(jié)果示于圖3。
    由圖3可以得到以下結(jié)論：
    (1)前屏過(guò)熱器管壁在低負(fù)荷時(shí)溫度最高，
在高負(fù)荷時(shí)溫度次之，在中等負(fù)荷時(shí)溫度最低。
    (2)在不同負(fù)荷下，前屏過(guò)熱器沿管子高度方向的溫度分布不同。在較低負(fù)荷下，最高溫度出現(xiàn)在管子的最下部，而在高負(fù)荷下，最高溫度出現(xiàn)在管子的最上部。這是由于屏式過(guò)熱器下部煙氣溫度較高，管子接受輻射的熱量比管子上部多，但是工質(zhì)在出口處的溫度要高于管子的下部，這兩者作用的結(jié)果，造成在不同負(fù)荷下，沿管子高度方向出現(xiàn)不同的溫度分布。
2.1.2后屏過(guò)熱器試驗(yàn)結(jié)果
    圖4為在不同負(fù)荷下，后屏過(guò)熱器沿高度方向上爐內(nèi)管壁溫度變化試驗(yàn)結(jié)果。由圖4可以得到：
    (1)與前屏過(guò)熱器管壁溫度變化趨勢(shì)不同，后屏過(guò)熱器管壁溫度隨著負(fù)荷升高而升高的趨勢(shì)非常明顯。后屏過(guò)熱器在高負(fù)荷時(shí)容易發(fā)生超溫。
    (2)當(dāng)鍋爐在低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，管壁溫度沿管子高度方向由上向下逐漸升高。在較高和高負(fù)荷時(shí)，雖然溫度最高的點(diǎn)仍在管子的最下部，但是在管子的中上部沒有明顯的溫度梯度，在出口處還略有升高。
2.2負(fù)荷變化爐內(nèi)爐外測(cè)點(diǎn)溫差比較試驗(yàn)
2.2.1前屏過(guò)熱器試驗(yàn)結(jié)果
    在不同負(fù)荷下，前屏過(guò)熱器爐內(nèi)爐外溫差測(cè)量結(jié)果見圖5和圖6。圖5為125MW負(fù)荷時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果，圖6為200MW負(fù)荷時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果。
    從圖可以看出：在不同負(fù)荷，不同管子的爐內(nèi)爐外壁溫差均不同。在125MW負(fù)荷時(shí)，爐內(nèi)外壁溫差較小，但是管壁溫度很高。在200MW時(shí)，爐內(nèi)外壁溫差較大，但是管壁溫度低。表1為所有工況爐內(nèi)爐外壁溫差的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從表1可以看到；在150MW負(fù)荷時(shí)，爐內(nèi)外壁溫差最�。辉�200MW負(fù)荷時(shí)，爐內(nèi)外壁溫差最大。由于前屏爐外壁溫的最高值主要發(fā)生在低負(fù)荷區(qū)，在高負(fù)荷時(shí)管壁溫度低，并且爐內(nèi)溫度最高管為第37號(hào)管。在運(yùn)行時(shí)，只要監(jiān)視第37號(hào)管的壁溫，對(duì)前屏管壁是否超溫即可做到胸中有數(shù)。對(duì)37號(hào)管的實(shí)際最高管壁溫度，可按爐外管壁溫度加60℃來(lái)確定。前屏爐內(nèi)外溫差也可統(tǒng)一取為70'C，這已具有足夠的安全裕度。
2.2.2后屏過(guò)熱囂試驗(yàn)結(jié)果
    后屏過(guò)熱器的爐內(nèi)爐外壁溫差的測(cè)量結(jié)果示于圖7和圖8。
    由以上2圖可以看出：沿著管排方向，爐內(nèi)壁溫出現(xiàn)不規(guī)則的分布。由于在后屏區(qū)煙氣流速分布不均，各管子流量不相等均會(huì)造成爐內(nèi)管壁溫度不同，很難找出造成這種不規(guī)則的確切原因。當(dāng)然，爐內(nèi)熱電偶松動(dòng)也可能是產(chǎn)生這種溫度分布不規(guī)則的原因。但是，由于測(cè)量溫度在常規(guī)的范圍內(nèi)，我們無(wú)法認(rèn)定這些不規(guī)則溫度分布是由熱電偶松動(dòng)而引起的。根據(jù)對(duì)所有工況數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，第17號(hào)管爐內(nèi)外壁溫差最大值為130℃，第25號(hào)管爐內(nèi)外壁溫差最小為30℃，第26號(hào)管最大爐內(nèi)外壁溫差為1 00℃。由于第26號(hào)管爐外溫差最高，第17號(hào)管的爐外壁溫要比第26號(hào)管小。因此，從監(jiān)視超溫的角度出發(fā)，后屏爐內(nèi)外壁溫差可以考慮采用100℃的經(jīng)驗(yàn)值。
2.3燃燒調(diào)整對(duì)前后屏壁溫的影響試驗(yàn)
2.3.1調(diào)整濃淡燃燒器濃淡比時(shí)壁溫變化
為了穩(wěn)定燃燒，節(jié)省助燃用油，許多電廠進(jìn)了燃燒器低負(fù)荷穩(wěn)燃改造。該電廠采用了水平可調(diào)濃淡型燃燒器�？赏ㄟ^(guò)調(diào)整濃淡比來(lái)調(diào)整爐內(nèi)的燃燒狀況。在其它試驗(yàn)條件不變時(shí)，鍋爐負(fù)荷為150MW，調(diào)整煤粉濃淡燃燒器的濃淡比，得到圖9和圖10的試驗(yàn)結(jié)果。
    由上圖可以看出：在煤粉濃淡比大、煤粉濃縮效果比較好時(shí)，前后屏過(guò)熱器的爐外爐內(nèi)管壁溫度均升高，平均溫升為8℃—12℃。這是由于當(dāng)煤粉濃縮效果好時(shí)，爐膛火焰溫度高，燃燒工況相對(duì)穩(wěn)定，煙氣溫度提高，造成屏式過(guò)熱器換熱加強(qiáng)，管壁溫度上升。2.3.2投運(yùn)不同制粉系統(tǒng)對(duì)壁溫的影響試驗(yàn)
    對(duì)于中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)，制粉系統(tǒng)的乏氣通過(guò)三次風(fēng)噴口進(jìn)入爐膛。三次風(fēng)設(shè)計(jì)速度高，溫度低，含有10%左右的煤粉，位于燃燒器的最上層，離屏式過(guò)熱器的位置很近。因此，在不同的制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，必然會(huì)引起壁溫的變化。試驗(yàn)結(jié)果示于圖11和圖12。
    從上圖可以看出：對(duì)于前屏，投運(yùn)1、3磨時(shí)壁溫要高于投運(yùn)1，4磨約2～3℃；對(duì)于后屏，投運(yùn)1、2磨時(shí)壁溫要高于投運(yùn)1、4磨約為10—20℃。投運(yùn)不同的制粉系統(tǒng)，對(duì)后屏壁溫的影響要比前屏大。這主要是由于兩者換熱方式的不同。根據(jù)電廠冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，在這兩種制粉系統(tǒng)運(yùn)行條件下都存在流速分布不均的情況，但投運(yùn)1、4磨時(shí)的偏差更大一些。這使得對(duì)半輻射半對(duì)流后屏過(guò)熱器的壁溫影響更大。
2.3.3改變運(yùn)行配風(fēng)方式試驗(yàn)
    運(yùn)行配風(fēng)方式對(duì)爐內(nèi)火焰中心影響很大。一般而言，當(dāng)采取寶塔型配風(fēng)，即下部風(fēng)速大，上部風(fēng)速低時(shí)，火焰中心一般上移。當(dāng)采用倒寶塔配風(fēng)，即上部風(fēng)速高，下部風(fēng)速低，火焰中心下移，前后屏的管壁溫度將降低。圖13為電廠習(xí)慣配風(fēng)方式和倒寶塔配風(fēng)時(shí)，前屏壁溫測(cè)量結(jié)果。
    從試驗(yàn)結(jié)果看：采用上部二次風(fēng)速大，下部二次風(fēng)速小的倒寶塔配風(fēng)，有利于降低壁溫，平均降溫幅度為5～8℃，后屏降溫幅度為3—18℃。在高負(fù)荷時(shí)，為了送人爐內(nèi)燃燒所需的足夠風(fēng)量，二次風(fēng)門已全開，因此利用配風(fēng)調(diào)整壁溫的措施作用有限。
3、結(jié)論
    (1)前后屏過(guò)熱器由于結(jié)構(gòu)，換熱方式，布置位置不同，使得爐內(nèi)爐外壁溫差值不相同。當(dāng)采用爐外壁溫測(cè)點(diǎn)監(jiān)控爐內(nèi)管壁溫度時(shí)，前屏過(guò)熱器爐內(nèi)爐外壁溫差值可選擇為70℃，后屏過(guò)熱器爐內(nèi)爐外壁溫差值可以選擇為100℃。該數(shù)值可供同類型鍋爐參考。
    (2)前屏過(guò)熱器管壁溫度隨著鍋爐負(fù)荷升高而降低，超溫發(fā)生在低負(fù)荷；后屏過(guò)熱器管壁溫度隨著鍋爐負(fù)荷升高而升高+超溫發(fā)生在高負(fù)荷，
    (3)前屏過(guò)熱器沿管子高度方向的溫度分布為：對(duì)前屏過(guò)熱器，在低負(fù)荷下(100MW～125MW)，爐內(nèi)管子最高溫度出現(xiàn)在管子的最下部+而在高負(fù)荷下，最高溫度出現(xiàn)在管子的最上部。對(duì)后屏過(guò)熱器，雖然所有負(fù)荷下，爐內(nèi)管壁最高溫度點(diǎn)出現(xiàn)在管子下部。但在負(fù)荷大于125MW時(shí)，沿管子長(zhǎng)度方向上溫度梯度已經(jīng)很小，在有些工況中+出口處溫度還略有升高。
    (4)降低煤粉濃度燃燒器的濃淡分離比，管壁溫度將有所降低。在試驗(yàn)工況下，前后屏平均降溫幅度為8—12℃。但是濃淡比降低時(shí)，會(huì)對(duì)爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生不利的影響，尤其是在低負(fù)荷時(shí)，更是如此。因此，降低濃淡比要視爐內(nèi)燃燒情況而定。
    (5)改變制粉系統(tǒng)的投運(yùn)方式，對(duì)后屏壁溫的影響要比前屏影響大許多。采用上部二次風(fēng)犬，下部二次風(fēng)小的倒寶塔配風(fēng)，使前屏平均降溫幅度為5—8℃，后屏降溫幅度為3-18℃，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。


相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機(jī)產(chǎn)品：
1、生物質(zhì)壁爐
2、秸稈顆粒機(jī)
3、木屑顆粒機(jī)