W型火焰锅炉水冷壁结焦问题的分析

W型火焰锅炉水冷壁结焦问题的分析

李曙光

山东电力建设第三工程有限公司       山东   青岛   266100

摘要：在中国的经济发展历史中，电站一直作为着保障中国的经济高速向前发展的关键单位，在火力发电厂中，为了适应不同煤质的特性，不同类型的锅炉也层出不穷，为有利于焚烧无烟煤，W型火焰锅炉也逐渐地运用于废热火力发电厂的建设中。但是在掺烧无烟煤气时，却由于出焦的现象而反复发生了炉膛灭火情况，从而导致了系统的停机。

关键词：超临界W火焰锅炉；水冷壁；开裂

近年来，由于中国经济社会的迅速发展以及中国电力负荷的日益扩大，国家加速了对新建电站的兴建和电站总装机容量的扩大，从而推动了大规模超临界火电机组的建造和开发。而在中国目前的主要引进无烟煤的燃烧方式中，竖直布置的低质量高流速水冷壁管W火焰锅炉将是中国目前超临界转速燃煤锅炉中使用的主流类型，该种燃料锅炉的费用相对较低，并且对W火焰锅炉中的异性下部煤仓更为适用，从而有着更广泛的使用发展前景。不过在该种炉型的实际运行使用中，比较容易发生水冷壁下沉和断裂或者是爆管的现象，必须对现象的成因加以分析，从而采取相应的改善措施。

1水冷壁开裂原因分析

以某发电企业的W系列火焰锅炉，在投运之后所出现的好几次水冷壁拉裂纹的超高温爆管问题为例，通过对问题根源进行了分析研究之后得出，产生了该问题的主要根源是：这也就是在锅炉温度中的某些炉膛的水冷壁部分，产生了系统的加热压力过高的问题，这也就产生了水冷壁的管道中主要部件的工作温度过高，也就会产生了水冷壁管道内及周围的平底板高温温度超过了其所能够接受的高温范围，并由此产生了对受到冲击的材料所产生许用应力大幅度降低的问题。二是在沿炉宽走向上的煤粉锅炉热负荷面临着不均衡的情况，而这种不均衡的热负荷也就会造成了在上墙水冷壁的各个管道内部的工作温度之间产生了很大的差异，而这样也就会增大了在下水冷壁上产生的热应力。在上述因素的共同影响下，也就会造成上水冷壁在长期的工作条件中，开始产生了在最脆弱部位上破裂的现象，从而必须根据这两个问题加以解决与完善。

2锅炉本体设备改进措施

2.1增加水冷壁壁温监测点

为了加强对水冷壁管子内工质的温度，以及附近扁钢等部位的温度变化进行有效监测，并且便于根据当其实时的温度变化对热负荷进行调节和控制，所以在分析了此发电公司原有的水冷壁壁温测点的数量之后，又对其下炉膛、上炉膛的测温点数量进行了增加，尤其是对于沿着炉宽方向上的水冷壁，还需要额外增加测点的密度，以做到了对水冷壁的关闭温度和沿宽度方向的气温偏差进行有效监测和控制的作用。

2.2在前墙水冷壁设热应力释放缝

对发电结构的水冷壁拉裂纹情况进行研究之后认为其具有一定的规律性，即这种拉裂纹都出现在中墙水冷壁的地方，而且这种拉裂纹的地方与水冷壁中心线的长度一般相当。据此，我们可以判断此拉裂纹现象大多出现于水冷壁上，存在较高热压力、较高的金属工作温度、较低金属许用应力，并且在水冷壁的温度梯度大和热应力影响也很大的重叠部位上。同时，因为在此锅炉温度上的平底板厚度比管的厚度更大，从而使得此管更为脆弱的地方因而较易发生拉裂纹问题，于是在这易于发生拉裂纹问题的地方进行了释放缝的设计，并利用对平底板的切割来实现内部应力的释放，从而有效防止了水冷壁管发生撕裂的情况。

2.3增加卫燃带

在燃烧器的工作流程上，因为其所对应的磨煤机具有不同的投停时间，导致对于投入时间较早或者工作时间长的蓄热燃烧器所对应的水冷壁也会吸入较高的热量，并且因为煤粉锅炉管的内部具有各种压力差的因素，使得在每次蓄热燃烧器工作后的煤粉锅炉送入水量都会产生很大的差异，而这些也会造成出现在水冷壁上吸入热量差异的因素。而在热呼吸较高的位置上，则比较易于因超温而产生裂纹问题，于是根据此情况就在该位置上实现了较少量的热卫燃带的增加以降低了该处的热量吸收，也同时实现了对该处水冷壁管子出口的蒸汽温度进行降低和这个地方的最高气温的减少，这样也就完成了对水冷壁温度偏差的减少和热应力的减少，进而减少了产生裂纹的情况。

2.4针对空气预热器堵塞问题的改进

通过对发电企业的锅炉操作中所发生的水冷壁破裂问题的成因分析可以得知，其中二次平均风压降低很容易使得水冷壁的壁温调节困难度增大，特别是在锅炉提升压力的过程中往往会使得水冷壁的壁温发生了很大的变化。而导致二次以上平均风压不足的现象也大多是由于空气预热器发生了阻塞情况所导致的，这就不但必须对已发生了阻塞情况的空气预热器加以适当处理，同时也必须对阻塞现象加以合理防治。而后者的预防则主要是通过对空预器的吹灰时间、吹灰蒸气压强、吹灰蒸气温度和空预器加热端综合壁温变化加以较大幅度的改善。另外也可对省煤机的出口灰斗设计加以改进，并利用增加爱的灰管设计的方法，来降低空预器内的积灰量。

3电厂运行调整的改进措施

3.1适当减小主气温并相应增加滑压的压力参数

对于新投入的超临界W型火焰锅炉组来说，其水冷壁本身就具有较低质量流速的特点，而且相对参数较高，所以增加了实际运行和调试上的难度，尤其是在刚投入运行的阶段中，由于操作人员还没有对整个机组的运行特性进行全面掌握，所以对水冷壁的壁温进行控制的难度较大，此时就可以采用逐步降低主气温至５~１０℃的方式来逐步降低控制难度，然后等到人员熟悉了整个操作和运行过程的稳定条件之后，再逐步降低并提高至设计温度。而且，在试验和运行之前还需要先进行对水冷壁壁温超温问题预防措施的制定工作，当出现此问题时进行了及时有效的处理。适当提高的滑压运行压力可以适当推移下水冷壁汽化点，从而保证了在炉膛高热负荷区域水冷壁内部的换热效率，从而可以进一步预防下水冷壁的超温拉裂或爆管。

3.2负荷波动时的供水流量前置频率进行调节

因为此类锅炉在工作时一般使用的磨煤机是双进双出钢珠的工作方法，此种正压直吹方式的工作方式其自身具有相应的滞后率，同时因为此类高温锅炉有着较低的蓄热性能，也即提高了煤水比的调整配合困难，极易导致锅炉压力上升时发生水煤比例失衡的现象，进而引起受热面壁温度的上升。此时就必须在锅炉的温度发生变化之前对主气温加以适度降低，并且通过壁温和气温改变来对水量和燃油流量加以调整，从而能够在燃油流量改变不及时的前提下对给水流量的装信号加以改变。

3.3对磨煤机运行的调整

对电厂锅炉的工作中，磨煤机的调节管理主要包括了如下一些内容：在磨煤机自动启停前，对旁路风机的开启频率和小容量风机的开启速度及其温度变化范围加以管理；对磨煤机的投停方式加以管理，在不同情况下尽可能多地调整投放磨煤机位置，同时通过水冷壁壁温沿宽度方向的变化曲线，来对投油枪的距离加以确定达到炉膛热负荷的均衡；在同时内尽量避免地对多个磨煤机加以调度，减少水冷壁热温度的变动和磨煤机的输出功率误差；对各磨煤机上各一次的回粉管加以温态调平，保证其温度差在10%以内，检查和清理磨煤机的分离器和回粉管上的异物。

4结语

根据引起超临界W火焰高温锅炉水冷壁裂纹的因素而设计得适当的锅炉，进行本身的改造和电站进行控制的解决方法以外，还在电站工作中注意干湿转换调节、对锅炉风箱温度的合理保持、维护锅炉炉内燃烧的平衡、合理控制减暖水的流速等方面做好的调节，有效防止此高温锅炉水冷壁发生裂纹问题而危及其正常的安全工作的现象。

参考文献：

[1]文川.600MW超临界“W”火焰锅炉水冷壁泄漏原因分析及预防[J].科技创新导报,2017,14(27):30-32.

[2]徐金苗,李伟科,吴阿峰,等.600MW超临界W火焰锅炉水冷壁拉裂研究[J].南方能源建设,2017,4(1):49-52.

[3]陈飞云，姚昌模，邱明.”W”型火焰锅炉掺烧烟煤结焦原因分析及对策[J].锅炉技术，2015，46（06）：52-55.