一、概述

某公司兩臺(tái)DG670/13.7-19型超高壓自然循環(huán)汽包爐,由東方鍋爐廠生產(chǎn)。其結(jié)構(gòu)為單爐膛、“П”型布置、固態(tài)排渣平衡通風(fēng),采用四角切圓燃燒。

四角切圓燃燒方式由于其能形成穩(wěn)定的火焰中心,有利于燃燒、燃盡而被采用。然而在實(shí)際運(yùn)行中也暴露出爐膛出口兩側(cè)煙溫偏差大,主汽溫偏差大的問(wèn)題,這種情況不但嚴(yán)重影響鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,甚至局部超溫爆管被迫停爐停機(jī),危害甚大。

二、熱偏差形成原因分析

由于結(jié)構(gòu)上和運(yùn)行中各種因素的影響,過(guò)熱器各并列工作的受熱面管的熱負(fù)荷和管內(nèi)工質(zhì)流量各不相同,則各管中蒸汽的焓增量(吸熱量)就不一樣,這樣各管的蒸汽溫度和管壁溫度有差別,運(yùn)行中某些管子蒸汽的焓增量超過(guò)了整個(gè)管組的平均數(shù)值,這種現(xiàn)象叫做熱偏差。產(chǎn)生熱偏差的原因有以下幾方面：

受熱不均就是并列各管的熱負(fù)荷不均。受熱強(qiáng)即熱負(fù)荷大的管子,其中蒸汽的吸熱量大,蒸汽的焓增量就大,則蒸汽溫度及管壁溫度都較高,受熱不均會(huì)產(chǎn)生熱偏差。引起受熱不均的具體因素很多,主要有以下幾點(diǎn):

(1)爐膛出口殘余旋轉(zhuǎn)所形成的煙速偏差是煙溫偏差形成的根本原因。四角切圓燃燒煤鍋爐在運(yùn)行時(shí),四列多股風(fēng)粉氣流從四角噴入爐膛,在爐膛中形成一穩(wěn)定的強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)火焰區(qū)。隨著旋轉(zhuǎn)氣流的上升,旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度逐漸減弱,但是到爐膛出口仍然存在著較大的殘余旋轉(zhuǎn),研究表明,從燃燒器區(qū)形成的旋轉(zhuǎn)氣流,到爐膛出口處只旋轉(zhuǎn)了1/2～1/4圈,因此在爐膛出口水平煙道處存在較大的速度偏差,同時(shí)造成兩側(cè)的煙溫偏差。

(2)在爐膛中的傳熱情況是由火焰中心向四周輻射熱量給水冷壁,因此爐膛中間的溫度高,而四周水冷壁附近的溫度低。煙氣在離開(kāi)爐膛轉(zhuǎn)流煙道后仍保持著上述溫度不均的特點(diǎn),因而煙道中間的管子受熱較強(qiáng),而煙道兩側(cè)的管子受熱較弱,形成受熱不均。

(3)爐膛火焰中心偏斜,對(duì)流煙道兩側(cè)的煙溫將不同?；鹧嬷行钠蚰囊粋?cè),哪一側(cè)的煙氣溫度就高,則這一側(cè)的管子受熱較強(qiáng)。

(4)水冷壁局部結(jié)渣,也會(huì)導(dǎo)致對(duì)流煙道兩側(cè)的煙溫不同,結(jié)渣側(cè)的煙溫較高,這一側(cè)的管子受熱較強(qiáng)。

(5)煙道中的煙氣流速不同時(shí),同樣會(huì)引起受熱不均。一般煙道中間的煙速較高而兩側(cè)的煙速較低。故煙道中間管子對(duì)流傳熱較強(qiáng)。另外,當(dāng)煙道中的受熱面管排列不均勻,管子之間有較大的煙氣通道,即形成所謂“煙氣走廊”時(shí),由于其阻力小,煙速高,對(duì)流傳熱加強(qiáng),而且煙氣走廊處的煙氣輻射層厚度較大V 輻射傳熱也增強(qiáng),因此靠近煙氣走廊兩側(cè)的管子受熱較強(qiáng)。

(6)對(duì)于屏式過(guò)熱器,由于是沿爐寬方向布置的,故中間的屏受熱較強(qiáng),兩側(cè)的屏受熱較弱。而對(duì)于每一片屏而言,外圈管子由于直接受到火焰輻射受熱較強(qiáng),越往里圈的管子則受熱越弱。

綜上所知可知,當(dāng)沿?zé)煹澜孛娓魈幍臒煔鉁囟群蜔煔饬魉俜植疾痪鶆驎r(shí),就會(huì)造成過(guò)熱器和再熱器部分管子受熱不均。

當(dāng)受熱不均時(shí),受熱強(qiáng)的管子由于蒸汽的溫度高,密度小,比容大,流動(dòng)阻力增大,蒸汽流量減小(即受熱不均會(huì)引起流量不均),這將加大熱偏差的程度。因此,受熱不均會(huì)造成相當(dāng)嚴(yán)重的熱偏差,沿?zé)煹缹挾确较虻臒崞钌踔量梢赃_(dá)到偏差管的吸熱量比平均吸熱量30%的程度,所以必須減小受熱不均。

當(dāng)并聯(lián)各管的蒸汽流量不均勻時(shí),在流量大的管子中每千克蒸汽的吸熱量小,則管內(nèi)蒸汽溫度和管壁溫低。在流量小的管子中每千克蒸汽焓增量大,則管內(nèi)蒸汽溫度和管壁溫度都較高。所以,在同一級(jí)過(guò)熱器中,各管的蒸汽流量是否均習(xí),影響了熱偏差。

三、減輕熱偏差的方法

由以上對(duì)熱偏差產(chǎn)生原因的分析可知,要想完全避免熱偏差是不可能的。但是嚴(yán)重的熱偏差卻威脅著鍋爐的安全運(yùn)行,因而應(yīng)當(dāng)盡量減輕熱偏差的程度,使不致造成過(guò)熱器和受熱面管子超溫過(guò)熱損壞。在鍋爐設(shè)計(jì)中通常采用受熱面分級(jí),級(jí)間混合;蒸汽的交換流動(dòng)等方法,在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,我廠采取了以下措施:

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#1爐上層三次風(fēng)對(duì)燃燒影響較大。為此，將A、B排粉機(jī)出口風(fēng)量向下調(diào)整，A排出口F2、F4三次風(fēng)縮孔關(guān)閉1/3，B排出口因縮孔無(wú)法調(diào)整，將其出口三次風(fēng)門(mén)F1關(guān)小至75%，F(xiàn)3關(guān)小至45%。將AB排粉機(jī)入口檔板開(kāi)度關(guān)小至60%，同時(shí)開(kāi)大排粉機(jī)出口再循環(huán)風(fēng)門(mén)至50%。通過(guò)此項(xiàng)調(diào)整，使?fàn)t膛出口煙溫差大幅度下降，受熱面壁溫超限得到控制。

通過(guò)SOFA擺角開(kāi)度的調(diào)整可以改變爐膛出口煙氣流場(chǎng)分布，改變?nèi)紵袌A大小，從而減小熱偏差。

制粉系統(tǒng)的啟停對(duì)熱偏差也有一定的影響，比如#2爐停運(yùn)B/D制粉系統(tǒng)，可以降低排煙溫度，可以提高再熱氣溫，降低再熱器壁溫度的超限，減少熱偏差，提高鍋爐效率都有一定的作用。

燃燒煤質(zhì)水份、灰份的增加,揮發(fā)份和熱值的降低,均導(dǎo)致煤粉著火推遲,火焰拖長(zhǎng)且中心上移,從而導(dǎo)致煙溫偏差的加大。通過(guò)調(diào)整經(jīng)濟(jì)煤粉細(xì)度范圍,提高熱風(fēng)溫度,減少一次風(fēng)量(即增加煤粉濃度),拉開(kāi)一、二次風(fēng)噴口的距離,推遲一、二次風(fēng)過(guò)早的混合,降低一次風(fēng)速等措施,促進(jìn)火焰在燃燒器出口附近穩(wěn)定下來(lái)?；鹧?zhèn)鞑ニ俣燃涌?煤粉氣流的著火熱減少,達(dá)到高效燃燒的目的。

爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)也影響水平煙道的煙溫偏差,當(dāng)爐膛出口的過(guò)?？諝庀禂?shù)控制在合適的范圍內(nèi)時(shí),煤粉在爐膛內(nèi)燃燒有充分的空氣供應(yīng),及時(shí)燃燒完全。鍋爐總送風(fēng)量相對(duì)偏高,造成爐內(nèi)氣流速度偏高,煙溫偏差增大。鍋爐總送風(fēng)量相對(duì)偏低,爐內(nèi)燃燒不完全,在尾部煙道局部燃燒,同樣造成煙溫偏差增大。

建立吹灰制度,防止受熱面局部積灰、結(jié)渣，減少熱偏差，提高鍋爐效率。