一、概述

某公司兩臺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,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。然而在實際運行中也暴露出爐膛出口兩側(cè)煙溫偏差大,主汽溫偏差大的問題,這種情況不但嚴重影響鍋爐的經(jīng)濟運行,甚至局部超溫爆管被迫停爐停機,危害甚大。

二、熱偏差形成原因分析

由于結(jié)構(gòu)上和運行中各種因素的影響,過熱器各并列工作的受熱面管的熱負荷和管內(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,運行中某些管子蒸汽的焓增量超過了整個管組的平均數(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荷不均。受熱強即熱負荷大的管子,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:

(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行時,四列多股風粉氣流從四角噴入爐膛,在爐膛中形成一穩(wěn)定的強烈旋轉(zhuǎn)火焰區(qū)。隨著旋轉(zhuǎn)氣流的上升,旋轉(zhuǎn)強度逐漸減弱,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。煙氣在離開爐膛轉(zhuǎn)流煙道后仍保持著上述溫度不均的特點,因而煙道中間的管子受熱較強,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。

(4)水冷壁局部結(jié)渣,也會導致對流煙道兩側(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。

(5)煙道中的煙氣流速不同時,同樣會引起受熱不均。一般煙道中間的煙速較高而兩側(cè)的煙速較低。故煙道中間管子對流傳熱較強。另外,當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,由于其阻力小,煙速高,對流傳熱加強,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,因此靠近煙氣走廊兩側(cè)的管子受熱較強。

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

綜上所知可知,當沿煙道截面各處的煙氣溫度和煙氣流速分布不均勻時,就會造成過熱器和再熱器部分管子受熱不均。

當受熱不均時,受熱強的管子由于蒸汽的溫度高,密度小,比容大,流動阻力增大,蒸汽流量減小(即受熱不均會引起流量不均),這將加大熱偏差的程度。因此,受熱不均會造成相當嚴重的熱偏差,沿煙道寬度方向的熱偏差甚至可以達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。

當并聯(lián)各管的蒸汽流量不均勻時,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,在同一級過熱器中,各管的蒸汽流量是否均習,影響了熱偏差。

三、減輕熱偏差的方法

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

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#1爐上層三次風對燃燒影響較大。為此，將A、B排粉機出口風量向下調(diào)整，A排出口F2、F4三次風縮孔關(guān)閉1/3，B排出口因縮孔無法調(diào)整，將其出口三次風門F1關(guān)小至75%，F(xiàn)3關(guān)小至45%。將AB排粉機入口檔板開度關(guān)小至60%，同時開大排粉機出口再循環(huán)風門至50%。通過此項調(diào)整，使爐膛出口煙溫差大幅度下降，受熱面壁溫超限得到控制。

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

制粉系統(tǒng)的啟停對熱偏差也有一定的影響，比如#2爐停運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,均導致煤粉著火推遲,火焰拖長且中心上移,從而導致煙溫偏差的加大。通過調(diào)整經(jīng)濟煤粉細度范圍,提高熱風溫度,減少一次風量(即增加煤粉濃度),拉開一、二次風噴口的距離,推遲一、二次風過早的混合,降低一次風速等措施,促進火焰在燃燒器出口附近穩(wěn)定下來。火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?煤粉氣流的著火熱減少,達到高效燃燒的目的。

爐膛出口過量空氣系數(shù)也影響水平煙道的煙溫偏差,當爐膛出口的過剩空氣系數(shù)控制在合適的范圍內(nèi)時,煤粉在爐膛內(nèi)燃燒有充分的空氣供應,及時燃燒完全。鍋爐總送風量相對偏高,造成爐內(nèi)氣流速度偏高,煙溫偏差增大。鍋爐總送風量相對偏低,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。