超超临界锅炉湿、干态转换过程中防止水冷壁超温的措施

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1、第35卷第1期华电技术V01．35No．12013年1月HuadianTechnologyJan．2013超超临界锅炉湿、干态转换过程中防止水冷壁超温的措施刘刚(湖北省电力公司电力科学研究院，湖北武汉430077)摘要：墙式切圆燃烧的超超临界锅炉在由湿态向干态转换时，因投射热负荷增加及管内介质换热系数降低，很容易引起垂直水冷壁管壁超温。结合湖北西塞山发电有限公司680MW超超临界锅炉的启动调试经验，对转换期间燃烧器背火侧区域水冷壁管管壁超温的原因进行了分析并提出了具体的防范措施。关键词：超超临界锅炉；干态；湿

2、态；墙式切圆；超温；水冷壁中图分类号：TK227文献标志码：B文章编号：1674—195t(2013)01—0004—03墙布置，采用低NO型低污染(PM)全摆动式直流O引言燃烧器，上下6层，共24个，每个燃烧器沿高度方向湖北西塞山发电有限公司2×680MW机组锅分成浓、淡2个一次风喷口，共48个一次风喷口。炉采用哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的HG一锅炉点火采用等离子点火和燃油助燃相结合的2098／26．15一YM3型超超临界参数变压运行直流方式。为保证等离子点火装置的正常运行，对A层炉，n形布置、单炉膛、改

3、进型低NO分级送风燃烧PM燃烧器进行了如下改造：将每组燃烧器最下层系统、墙式切圆燃烧方式，炉膛采用内螺纹管垂直上的浓、淡一次风燃烧器改造为兼有主燃烧器功能的升膜式水冷壁、带再循环泵(BCP)的启动系统、一次等离子点火燃烧器，即取消最下层的PM煤粉分离中间再热。锅炉采用平衡通风、露天布置、固态排器，将浓、淡一次风喷嘴合并为一个直流燃烧器喷渣、全钢构架、全悬吊结构。嘴，在该燃烧器弯头后轴向布置等离子发生器。湖北西塞山发电有限公司3机组整套启动调1．3燃煤特性试初期，锅炉在湿态转干态运行过程中，炉膛水冷壁该工程设计

4、煤种采用陕西黄陵烟煤与河南贫煤中部入口335及339金属管壁温度曾一度超过报混合，调试过程中实际燃用煤种为黄陵烟煤，具体的警值，对机组的安全、稳定运行造成了不利影响。煤质参数见表1。表1设计煤种和实际燃用煤种煤质参数1锅炉设备特性1．1启动系统启动分离器系统为内置式，锅炉最低直流负荷小于25％锅炉最大连续蒸发量(BMCR)时，启动系统为湿态运行，分离器起汽、水分离作用，分离出来的过热蒸汽进入过热器，水则通过水连通管进入分离器贮水箱。分离器贮水箱中的水一部分通过再循环系统进行再循环，另一部分则通过2个水位控制(

5、WDC)阀排人锅炉扩容系统。锅炉负荷达到25％2超温原因分析BMCR后，锅炉运行方式由再循环模式转入直流运2．1水冷壁超温位置行模式，启动系统也由湿态转为干态，即分离器内已该锅炉炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷全部为蒸汽，它只起到一个中间集箱的作用。壁，“炉膛水冷壁中部人口335及339金属管壁温1．2墙式切圆燃烧系统度”测点的安装位置位于标高51．2m处，对应的水锅炉燃烧方式为墙式切圆分级燃烧，燃烧器四冷壁管道位于燃烧器背火侧，距离燃烧垂直中心线500～600mm；而燃烧器水平长度约为400mm，超温收稿日

6、期：2012—08—07位置基本位于燃烧器附近凹状水冷壁与墙式水冷壁第1期刘刚：超超临界锅炉湿、干态转换过程中防止水冷壁超温的措施·5·的过渡区域，紧贴燃烧器区域。水冷壁超温位置的质流动动能及压头只靠给水泵提供，管内介质与金炉膛俯视图如图1所示。属壁的对流换热能力变弱。因此，在锅炉由湿态向干态转换时，随着再循环水量的减小，水冷壁管内介质对金属壁的冷却效果变弱。锅炉由湿态向干态转换时，随着燃料量的增加，由于各受热面热负荷不均匀及管道内介质流动阻力存在差异，导致水冷壁内水开始汽化的位置不一致，蒸汽流速也不一致I4

7、J。在局部热负荷较高的区域，就可能产生两相流，进而导致给水提前汽化，水冷壁管内介质换热系数减小，管壁冷却效果变差。而汽水膨胀则容易引起水力不均匀，从而更容易造成金属管壁超温。3防止超温的措施图1水冷壁超温位置示意图(炉膛俯视图】在湿、干态转换过程中，为防止水冷壁超温，就2．2燃烧器区域热负荷特性分析需要适当控制燃烧器区域水冷壁的热负荷；同时，需传统的四角切圆燃烧方式，燃烧器布置在离火要保证湿、干态转换平稳，一次通过，避免湿、干态反焰中心较远且投射热负荷较低的4个角上，燃烧器复转换。区域温度水平最低，而且火焰的

8、卷吸能力较差。四3．1控制燃烧器区域水冷壁热负荷的措施墙切圆燃烧方式因其燃烧器区域离火焰中心较近，(1)根据实际燃用煤种挥发分和炉内燃烧情火焰卷吸能力较强，燃烧器区域温度较高，有利于煤况，可以适当提高一次风速以增强煤粉气流刚性，推粉着火¨J，但会引起燃烧器区域水冷壁热负荷偏高迟着火点。而导致超温。(2)浓、淡煤粉燃烧器的周界风应适当开大，其在机组调试期间，实际燃烧煤种挥发分比设计中A层燃烧器由于浓、