漳电3#苏制670th锅炉连续运行638天试验研究

漳电 3#苏制 670t/h 锅炉连续运行 638 天试验研究 蔡新春 1 甄 裕 2 秦宇锐 2 武卫红 1 1 山西电力科学研究院 山西太原 030001 2山西漳泽电力股份有限公司漳泽发电分公司 山西长治 046021 Abstract：Aiming at solving the problem of the frequent tube explosion of the Zhangshan Power Plant's 3# "T" type 670t/h boiler, which was made in U.S.S.R, we take some measures. Such as adjusting the furnace outlet temperature, lowering the flame center, decreasing the thermal deviation and intensifying the inspection of heating surface of boiler tubes and operation patrol. Resorting to such methods, the maximum continuous operation time extended from 186 days to 638 days which get remarkable economic benefits and social benefits. Key word: Combustion Adjustment ； Optimal Operation；Continuous Operation；638days 摘要：该文针对漳电 3#苏制 670t/h“T”型锅炉自 投产以来频繁爆管的问题，通过控制炉膛出口温度， 降低火焰中心，减小热偏差等运行调整，及加强对 “四管”受热面进行监督检查和运行巡检等防磨防 爆工作，使机组最长连续运行天数从 186天提高到 638天，取得了显著的经济效益和社会效益。 关键词：燃烧调整 优化运行 连续运行 638天 0 引言 机组长周期的连续运行是提高电厂安 全稳定性的主要标志，也是降低电厂的发电 煤耗的有效手段。根据不完全统计，锅炉事 故约占发电厂事故 50%左右，承压部件爆漏 事故又占锅炉事故 60～75%，所以保证锅炉 设备的安全运转是保证发电厂安全生产的 关键。 漳电 4 台苏制 670t/h“T”型锅炉，自 1989～1991 年投产到 2003 年底共发生泄漏 爆管 310次，平均每台锅炉每年 6.326次。 最长连续运行天数分别为 186、185、80 和 197天，平均每台炉每年泄漏次数为 6.326， 10多年间四台炉超 100天连续运行次数仅 8 次,严重影响了电厂的安全经济性。 本项目通过控制炉膛出口温度，降低火 焰中心，控制热偏差等燃烧优化调整试验 后，并加强对“四管”监督检查和运行巡检 等防磨防爆工作，从 2002年到 2011年 4月 底，3#～6#锅炉共发生四管泄漏 21 次，平 均每台炉每年为 0.5 次，最长连续运行天数 分别达到 638、508、395和 448天，连续运 行超 100天的次数达到 44次（其中 15次是 超 200天），3#锅炉从 2009年 7月 3日到 2011 年 4月 2日连续运行 638天，4#锅炉从 2006 年 10月 7日到 2008年 2月 28日连续运行 508天，取得了显著的经济效益和社会效益。 1 设备概况 该锅炉为单汽包、自然循环、双炉膛、 超高压中间再热、固态排渣煤粉锅炉。锅炉 受热面呈 T型布置，炉膛为矩形，被沿高度 方向布置的中间光管双面水冷壁分成前后 两个半炉膛。在双面水冷壁上设有开孔以平 衡其压力。炉膛左右两侧布置两个下行烟道 与锅炉左右两侧的过渡烟道相连接。 在炉膛内布置有膜式水冷壁和光管水 冷壁、墙式辐射过热器、出口处布置有屏式 过热器。炉膛、过渡及下行烟道、顶棚、过 渡烟道侧墙及下部包墙，均布置有包墙过热 器。在过渡烟道中沿烟气流向依次布置有： 高温对流过热器、高温对流再热器、低温对 流再热器。在下行烟道中沿烟气流向依次布 置有：悬吊管省煤器、再热器调节受热面、 蛇形管省煤器、管式空气预热器。 在炉膛左右两侧墙上 13600mm 和 18100mm标高处分上下两层布置 16支旋流 式煤粉喷燃器，每侧 8支，每层 4支。在上 层喷燃器以上的左右两侧墙 20600mm 标高 处还对称布置三次风喷燃器 8支，每侧墙各 4 支。旋流燃烧器其一次风结构为蜗壳式， 内部加装有特殊的内螺纹均流线，二次风结 构为可调的轴向叶片，一、二次风旋转方向 相同，相邻两燃烧器旋转方向相反。 该锅炉采用单级四管式空气预热 器，布置在锅炉左右两侧下行烟道中、蛇形 管省煤器下面。制粉系统为钢球磨煤机中间 储仓式，热风送粉。 2 运行状态的优化控制 通过冷态风速特性试验及热态优化运 行调整，就是通过运行调整的方法，保证在 各种工况下，即稳定工况、变工况、以及异 常工况等情况下，严格控制火焰中心防止受 热面超温的基础上保证最佳的锅炉效率运 行。 2.1 控制炉膛出口烟温，防止火焰中心上移 2.1.1控制炉膛出口烟温的意义 理想情况下，运行中按照各受热面壁温 指示值不超过规定值就可确保其安全，但考 虑到目前壁温测点指示值存在较大误差，主 要是由于测点老化，接触不良，数量偏少， 测点位置不合理等原因，造成运行中高温过 热器的盘壁温指示最高值比主汽温度低 20℃左右，所以多年来按照表盘壁温显示来 指导运行，但实际运行中既是受热面超温运 行人员并不知清。 炉膛出口烟气温度是锅炉设计和运行 的一个关键参数，是反映炉内燃烧工况的重 要指标，即煤粉是否及时着火，火焰中心是 否上移等情况，保持正常的炉膛出口烟温， 对于再热器和过热器的安全性尤为重要。 维持锅炉安全稳定的运行需要正 确的烟气侧参数的控制。控制炉膛出口烟 温，即从传统的“燃烧器～排烟温度”两点 控制，改为“燃烧器～炉膛出口温度～排烟 温度”三点控制方式，有利于防止过热器和 再热器的超温，减小再热器事故喷水量，提 高锅炉运行的安全性、可靠性和经济性。 max 2 1( ) 1   � � � � �cmt t q k      (1) 其中： cmt —最高单管壁温 maxt —最高单管汽温  —管外径与内径之比 —散热系数 q—平均热负荷  —沿烟道宽度热力不均匀数  —管子壁厚 —金属导热系数  —蒸汽对管壁的对流放热系数 根据《锅炉机组热力计算方法》， 管壁温度为：从式（1）可以看出， 为防止高温受热面超温，应从控制炉膛出口 烟温、蒸汽出口汽温和沿烟道宽度较小的热 力偏差等因素考虑。其中降低炉膛出口烟气 温度可有效地减小热负荷，降低高温受热面 的壁温，延长承压部件的寿命，同时大幅度 降低事故减温水量。 2.1.2 控制炉膛出口烟温的措施 为了控制炉膛出口烟温，根据现有的实 际烟气温度测点位置，在水平烟道选择某些 烟温测点作为参考监测点，对于本锅炉，选 择调节受热面入口烟温为控制点，即在调节 受热面入口烟温 600℃以下作为控制炉膛出 口烟温的间接监视点。 所采取的具体措施为：将一次风出口速 度从 28m/s降低到 20m/s左右，二次风速增 大 4 m/s左右，将二次风旋流叶片角度控制 在 35～45℃，将中心油二次风门开度控制在 10%左右，炉膛负压从-80Pa 左右降到-30Pa 左右，保证制粉系统再循环开度大于 45%， 在 160MW 负荷以上坚持 16 支燃烧器都投 运，尽量保证每个喷燃器出口风粉在最佳范 围之内。 2.1.3 控制炉膛出口烟温前后的比较 经过冷热态燃烧调整后，低温再热器出 口烟温从 650℃减降到 570℃左右，炉膛出 口温度也会有一定程度的降低。表 1中的最 高运行壁温是经过采取措施前后，以及恢复 吹灰器前后满负荷工况下的实际运行数据， 考虑到锅炉投用时间较长，测点元件老化， 表盘指示误差较大，但指示的趋势可看得非 常清楚。 另外，可以利用高低温再热器吸热温升 来间接反应炉膛出口烟温的高低。随着低温 再热器出口烟温下降 60～90℃，即高低温再 热器吸热温升下降 35～55℃，调节受热面最 高壁温下降幅度达 84～127℃，随着调节受 热面入口烟温的降低，高温再热器最高壁温 下降 12～24℃，高温过热器壁温下降 8～15 ℃。吹灰器特别是位于炉膛出口附近的长杆 吹灰器的投用对高温受热面壁温的影响也 比较明显。 表 1 燃烧优化调整前后运行壁温情况 ℃ 调整措施 吹灰器 低再出口 烟温 高低再吸热 总温升 调节再热器 最高壁温 高温再热器最 高壁温 高温过热器最 高壁温 前 未投 640 215 580 580 580 后 未投 580 180 496 568 572 后 投用 550 160 453 556 565 2.2 尽量控制热偏差 2.2.1 热偏差的影响因素 对于 T 型布置受热面的锅炉，当两侧 烟道的烟气量不等时，会造成炉膛两侧出口 的热偏差。造成烟气量不等的原因有：两引 风机出力不同；两侧烟道的阻力不同，如空 气预热器因低温腐蚀、积灰等；各喷燃器的 一次风、外二次风、中心二次风和给粉量的 不同。 对于两侧墙燃烧器对冲结构布置时，两 股对冲射流的动量相等时，气流在炉膛中心 位置相碰后向上流动，炉内火焰充满情况良 好。试验表明，两股射流的动量相差 3%～ 4%时，气流就会偏向动量小的一侧，引起炉 膛出口的烟气温度和烟气速度产生偏差，造 成高温受热面局部超温。 喷燃器之间一次风、二次风和给粉量的 不均匀，喷燃器出口火焰有的为贫氧区，有 的为富氧区，尽管炉膛出口过剩空气系数在 正常范围内，但炉内热负荷沿炉膛宽度和高 度分布的均匀性较差，造成炉膛出口较大的 热偏差。 关于燃烧器中心筒油二次风，因其刚度 较大，会对火焰中心的偏斜产生较大的影 响，当一侧中心油二次风挡板开度大于 10%，而另一侧全关时，易产生火焰中心偏 斜。两侧风量差距越大，火焰中心偏斜的越 严重。 2.2.2 热偏差的定量分析 对于对于 T型布置受热面的锅炉，根据 烟气流程分左前、左后、右前、右后 4个烟 道，在 4个烟道中均布置有一个流程的再热 系统，即高温再热器和低温再热器，它们之 间没有混合和交叉，每个流程中高低温再热 器的吸热量可以反应出 4个烟道的热偏差， 近似地可以用每个流程中高低温再热器的 温升确定热偏差。 表 2燃烧优化调整前 2001年 8月 28日 15：30 运行情况，负荷为 205MW，由于火 焰中心上移，炉膛出口烟温较高，参考监测 点低温再热器出口烟温平均为 638℃，高低 温再热器平均吸热温升为 202.8℃，左侧受 热面吸热温升明显高于右侧，4 个烟道的吸 热偏差在+4.82%～-5.53%。另外，由于水平 烟道烟温较高，再热器减温器满表（24t/h）, 平均减温达 57℃，使汽耗明显增大，经济性 下降。 表 2 燃烧优化调整前再热器吸热情况 ℃ 左前 左后 右前 右后 平均 低温再热器出口烟温 640 631 638 643 638 调节再热器入口汽温 340 340 340 340 340 调节再热器出口汽温 418 401 377 380 394 再热减温后汽温 329 326 349 344 337 高再出口 汽温 540.9 538.6 540.6 539.2 539.8 高低再吸热温升 211.9 212.6 191.6 195.2 202.8 平均偏差% 4.47 4.82 －5.53 －3.76 表 3燃烧优化调整后 2004年 5月 30日 16：00 运行情况，负荷为 201.4MW，由于 燃烧组织的较好，火焰中心控制的合理，炉 膛出口烟温正常，参考监测点低温再热器出 口烟温平均为 561.8℃，高低温再热器平均 吸热温升为 148.68℃，是调整前的 73.3%，4 个烟道的吸热偏差很小，最大在+0.89%～ -1.73%。另外，由于水平烟道烟温较低，再 热器减温器平均减温仅为 6.7℃，减温水量 很小。 表 3 燃烧优化调整后再热器吸热情况 ℃ 左前 左后 右前 右后 平均 低温再热器 出口烟温 566 568 545 568 561.8 调节再热器 入口汽温 340 340 340 340 340 调节再热器 出口汽温 401 397 397 395 397.5 再热减温后 汽温 389 391 392 391 390.75 高再出口汽 温 538 537.1 542 540.6 539.43 高低再热器 吸热温升 149 146.1 150 149.6 148.68 热偏差 % 0.22 -1.73 0.89 0.62 3 结束语 通过燃烧优化调整试验，严格控制火焰 中心，保证较小的热偏差，机组的安全可靠 性大大提高，取得了#3机组连续运行 638天 的优异业绩，也为电厂长周期稳定运行打下 了良好的基础。 作者简介： 蔡新春（1963-），男，山西介休人，大学本科，高级师， 锅炉所首席工程师，华北和山西电力技术院院级专家，从事电 厂锅炉优化运行与燃烧调整技术的试验研究。 甑 裕（1966-），男，山西代县人，大学本科，高级工程师， 漳泽发电分公司总工程师，从事电厂管理工作。 秦宇锐（1971-），男，山西长治人，大学本科，高级工程师， 安生部付经理，从事电厂检修及生产管理工作。 武卫红（1965-），男，山西乡宁人，大学本科，高级工程师， 锅炉所所长，华北和山西电力技术院一级专家，从事电厂锅炉 优化运行与燃烧调整技术的试验研究。