引言

超临界直流锅炉容量大，热蒸发面积大，布局复杂，管段长，加热负荷高，热负荷不均匀，导致管壁过热。为了保证一定的质量循环速度，冷却水壁的内径必须很小，因此垂直管道的水冷壁容易超温。影响垂直管道水冷壁温度的因素很多，因此研究水冷壁温度过高的原因和对策对类似机组的运行具有很高的参考价值。

1设备与背景

某厂锅炉采用上海锅炉厂超临界。π锅炉，粉末制造系统为正压直吹结构，炉膛四角六层布置24个直流煤粉燃烧器，水冷壁下部采用螺旋管圈布置，上部布置垂直管圈。

2水冷壁超温原因分析

2020年某厂燃烧高热值煤时，在各负荷段升降负荷过程中，会导致中间点过热度的不同程度波动，特别是2号炉大幅度降低到300~400mW时，中间点过热度可达60℃以上，导致水冷壁区域超温严重，水冷壁年温度超高2值109次，特别是后墙水冷壁挂管和后墙水冷壁挂管超温想象更加频繁和严重，其中左50排后墙挂管出口自前6号管，左50排后墙挂管自前1号管超温最严重。锅炉水冷壁长期超温运行容易导致爆管，直接影响锅炉的安全运行和使用寿命。为了解决水冷壁超温影响机组安全经济运行的问题，生产部门通过大量的数据分析、研究、探索和总结，经过多次专业会议分析，得出了超温的主要原因：①锅炉偏烧；②煤种变化；③加热面结焦。首先，2号炉水冷壁呈区域性超温，意味着区域单位吸热过多，传热恶化，这是燃烧火焰偏斜不对称造成的。由于2020年煤种热值较高，在升降负荷过程中更容易加剧火焰偏差，导致区域超温。经过锅炉专业讨论，形成了以下一系列预防措施。

3控制措施

3.1调整煤种搭配

锅炉水冷壁的超温现象直接关系到煤种的特性和掺烧的搭配。与2020年相比，2021年采用燃烧低热量煤种，增加相同负荷下的总煤量，随着煤量的增加，整体风量也增加，降低炉内温度，降低水冷壁温度。同时，对高热值煤的相关燃烧调整要求如下：①混烧印尼煤磨煤机出口混温设置不得高于70℃。②水冷墙每班吹灰两组：日班2：日班2：、3组，中班1、3组。尾烟道日班吹一组。吹灰时注意冷灰斗脱焦和钢带机温升。如果钢带机温升较快，应暂停吹灰，打开冷却风门。③周界风控制开度超过25%。在控制脱硝进口NOX不超过300mg/m3的前提下，尽量打开主燃区小风门，减少还原性气氛。④控制氧量不低于2%。⑤响应机组负荷变化时，优先启停A磨。F磨煤机只在定期降煤位工作时启动。⑥F制粉系统运行时，火下风FF原则上保持开度不小于70%，F磨煤机正偏置3t/h风量。F制粉系统停运时，应将EF二次风作为火下风运行，FI、F二次风关开度至15%。

3.2加强对中间点过热度的监测和控制

锅炉在低负荷段，特别是300~400MW运行时，更容易出现超温现象。正常运行时，适当降低中间点的过热设定值，相对增加供水流量，蒸发段向后移动，降低水冷壁区域的热负荷。特别是当壁温在变负荷过程中急剧上升时，控制过热不超过30℃，根据实际情况降低负荷速率，退出协调插件运行。

3.3提高总风量和氧量

由于锅炉总风量和含氧量低，炉火焰充满度差，导致炉部分区域缺氧燃烧，炉内辐射传热量增加，水冷壁温度升高。鉴于这种情况，2号炉的总风量偏置和氧量偏置高于1号炉，提高了炉的整体风量和氧量水平，从而降低了炉的辐射传热量，相应降低了水冷壁管壁的温度。氧量增加后，2号炉后墙水冷壁管壁温度如下：

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从上表可以看出，将氧量提高到2%以上，对后墙水冷墙有明显的降温作用。

3.4根据煤种特点，制定合理的炉膛吹灰规定

由于印尼煤种熔点低，一般只有1100~1200℃，大大增加了锅炉水冷壁结渣的可能性。水冷壁结渣会对水冷壁的传热产生不利影响，降低锅炉效率。因此，根据负荷情况，对炉膛吹灰制定了相关规定：运行日班对第1、三组吹灰一次，中班第二组吹灰一次、三组吹灰一次，夜班第一、两组吹灰一次，尽量选择高负荷（＞400MW)时吹灰。吹灰后，随着水冷壁管壁焦脱落，管壁传热效果增强，壁温也会升高，容易超温区壁温升高趋势更严重，因此在实施吹灰时，可采用单吹灰、墙吹、间隔吹等方式，也可提前降低中间点过热，对冲吹灰时壁温升高趋势。同时，加强吹灰设备缺陷管理，生产人员积极发现吹灰设备缺陷，维修人员配合及时消除缺陷，避免相应区域管壁长时间不吹灰，焦严重，长时间不吹灰后突然吹灰使局部吸热强，导致壁温升高。

3.5优化制粉系统的运行模式

调整煤粉细度。煤粉细度R90在20%左右。通过对每台磨煤粉细度的测试，发现每台磨煤机的煤粉太细，煤粉的着火点提前，切圆直径增大，提高了水冷壁附近的辐射传热。因此，调整2号炉各磨煤机分离器的频率，正常调整为19HZ左右，印尼煤等高热值煤磨煤机调整为17~18HZ。掺高热值煤种如印尼煤时，将高热值煤种上至中间煤层，在B中，、C、D、E层燃烧，将低热值安排在上下两层燃烧。此外，制定相关规定，严格控制磨煤机出口风粉混合物温度不高于70℃，延迟着火点，避免煤粉提前燃烧，导致炉火焰墙燃烧。调整磨组搭配，除每周六定期降煤位试验启动F粉系统外，正常情况下启动A粉系统，避免下磨运行，间接提高炉火焰中心高度。锅炉水冷壁的超温现象通过对不同煤种的合理掺烧和优化磨煤机的组合得到缓解。

3.6锅炉SOFA水平摆动机构优化改进

在机组C修中，对锅炉SOFA水平摆动机构进行了优化改进。因为在锅炉运行中存在A、B侧烟温偏差，容易出现壁温超温，增加旋风摆动角度上限，增强旋转效果。锅炉SOFA水平摆动机构优化改进内容：锅炉SOFA水平摆动机构1至4号角24个，原设计摆动角度为-15°至+15°,根据方案，改进为摆角度数-25°至+25°。更换烟道内摆机构的连接臂和炉外刻度板各24个。变化后，炉两侧烟温偏差降低，降低单侧水冷壁温度，也降低主再蒸汽温度两侧偏差。

结束语

采用上述锅炉加热面超温管理制度，通过对制粉系统、炉膛配风方式、中间点过热、吹灰等进行调整优化，对锅炉水冷壁超温现象的治理取得了良好的效果。水冷壁超高二值的次数由109次/年减少到66次/年，超高三值(考核值)的次数由21次/年减少到6次/年，有效控制了水冷壁的温度，保证了机组的安全运行。