1、Zhejiang Electric Power第 42 卷 第 2 期2023 年2 月Vol.42，No.02Feb.25.2023W火焰锅炉水冷壁壁温偏差分析及处理黄鉴1，黄显生2，刘忠轩1（1.中电华创电力技术研究有限公司，江苏 苏州 215123；2.四川中电福溪电力开发有限公司，四川 宜宾 645152）摘要：某发电厂600 MW超临界W火焰锅炉长期存在严重的水冷壁壁温偏差，机组被迫降参数运行。对上、下水冷壁出口壁温与设计参数对比分析，发现该炉上水冷壁热偏差情况严重，前墙壁温偏差主要在上炉膛产生，水冷壁出口壁温不均导致的热效流动偏差使前墙壁温情况恶化。为提高炉膛热负荷分布均匀性，根据
2、当前存煤情况对磨煤机配煤进行优化，高低热值混煤仓掺配比例根据局部壁温情况进行调节。由于当前采用的“前墙压后墙”F风配风方式对侧墙水冷壁吸热产生负面影响，因此关小后墙靠两侧墙二次风门开度，改善两侧墙吸热情况。调整后前墙壁温差减小，主汽温度提升，达到预期效果。关键词：W火焰锅炉；水冷壁；壁温偏差；配煤优化；二次风优化DOI:10.19585/j.zjdl.202302013 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Analysis on the temperature deviation of water wall of a W-flame boiler and the treatmentHUAN
3、G Jian1，HUANG Xiansheng2，LIU Zhongxuan1（1.China Power Huachuang Electricity Technology Research Co.，Ltd.，Suzhou，Jiangsu 215123，China；2.Sichuan Zhongdian Fuxi Electric Power Development Co.，Ltd.，Yibin，Sichuan 645152，China）Abstract:Due to the sharp and long-term water wall temperature deviations in a
4、600 MW supercritical W-flame boiler in a power plant，the units had to operate with reduced parameters.A comparison of the temperature of the upper and lower water walls with the design parameters revealed that：the thermal deviation of the upper water wall of the furnace was severe；the deviation of t
5、he front wall temperature was mainly generated in the upper chamber；the uneven outlet wall temperature that led to the deviation of the thermal efficiency flow aggravated the front wall temperature.In order to improve the evenness of the heat load distribution in the furnace，the coal distribution of
6、 the coal mill was optimized according to the current coal storage，and the blending ratio of the high and low calorific value blending bunkers was adjusted according to the local wall temperature.In view of the existing“front wall pressing back wall”，the F-layer secondary air distribution had a nega
7、tive impact on the heat absorption of the water walls on the side walls.Therefore，the opening of the secondary dampers on the back wall against both walls was reduced to improve the heat absorption of both walls.After the adjustment，the temperature difference of the front walls was reduced，the main
8、steam temperature increased，and the desired effect was achieved.Keywords:W-flame boiler；water wall；wall temperature deviation；coal blending optimization；secondary air optimization0引言相比普通的四角切向燃烧锅炉，W火焰锅炉因其着火区风量小，火焰根部温度水平高，煤粉着火后向下自由伸展，火焰行程长，炉内充满度好，具备着火条件好、稳定性好、燃烧效率高等优点，在我国被广泛用以燃用劣质煤，特别是低挥发分的无烟煤1-2。而随着W
9、火焰锅炉运行时间的增长和投运台数的增多，以水冷壁壁温偏差大为代表的安全问题逐渐暴露，对于膜式水冷壁，发电技术 基金项目：国家电力投资集团有限公司科技项目（ZDHC-JY-20191110）第 2 期黄鉴，等：W火焰锅炉水冷壁壁温偏差分析及处理壁温偏差会产生较大的温差热应力，严重时会引起水冷壁薄弱处的泄漏拉裂，而局部壁温峰值可能造成水冷壁管超温爆管，严重影响发电企业运行安全性3-6。本文针对某600 MW超临界W火焰锅炉运行中存在的水冷壁壁温偏差问题，以水冷壁测点实测壁温为依据，分析炉膛热负荷分布特征，并据此开展针对性的燃烧优化调整。1设备简介某600 MW超临界燃煤汽轮机发电机组，锅炉为超临界
10、参数、W型火焰燃烧、垂直管圈水冷壁、单炉膛露天岛式布置、燃用无烟煤、一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢架结构变压直流锅炉，型号为DG1932.7/25.4-8。1.1锅炉主要参数BMCR（锅炉最大连续出力）工况下该锅炉主要设计参数如表1所示。1.2水冷壁汽水系统水冷壁汽水流程如图1所示。锅炉给水出省煤器后，进入水冷壁下水分配头，经分配头支管进入前、后、左、右四墙下水冷壁进口集箱，再垂直上升至中间混合集箱，混合后进入上部水冷壁，其中中间集箱采用半混合型式，四面墙中间集箱端部通过压力平衡管连接，起平衡压力作用。前墙及两侧墙工质进入上水冷壁后，经上水冷壁出口集箱汇集至水冷壁出口混合集箱；后墙上部水冷
11、壁蒸汽进水平烟道底部出口集箱后，分两路分别进入凝渣管及水平烟道侧墙水冷壁，最后汇集到水冷壁出口混合集箱。1.3制粉与燃烧系统锅炉采用双进双出钢球磨煤机正压直吹式制粉系统，每台炉配6台双进双出钢球磨煤机，24只双旋风煤粉燃烧器，每台磨煤机带4只煤粉燃烧器。燃烧器与磨煤机连接关系如图2所示。双旋风煤粉燃烧器由煤粉进口管、双旋风筒壳体、煤粉喷口、乏气管等组成，顺列布置在炉膛前后拱上，前后各12只。燃烧器大风箱对应划分为24个独立单元，每个配风单元由上部风箱和下部风箱组成，并配置5个风门挡板实现对每个燃表1锅炉设计热力参数Table 1Design thermal parameters of boil
12、er热力参数过热蒸汽流量/（th-1）过热器出口蒸汽压力/MPa过热器出口蒸汽温度/再热器出口蒸汽压力/MPa再热器出口蒸汽温度/省煤器进口给水温度/数值1 932.725.45714.52569290图1 水冷壁汽水流程Fig.1 Steam-water flow of water wall图2 磨煤机与燃烧器匹配关系Fig.2 Matching between coal mills and burner99第 42 卷烧器拱上及拱下配风的独立控制。2水冷壁壁温情况分析因燃用煤质偏离设计煤种，该锅炉炉膛发生多次严重结焦，为此进行过下炉膛卫燃带优化改造，减少了翼墙、侧墙、前后墙拱下二次风口卫燃
13、带总面积约23.2%。改造后，前墙上水冷壁壁温偏差情况恶化，在满负荷工况下，前墙上水冷壁壁温差最大超过120，最大出口壁温频繁超过报警值502，锅炉被迫降参数运行，主汽温度低于设计温度15 以上。2.1水冷壁壁温分布根据炉膛水动力设计计算结果，BMCR工况下，前后墙下水冷壁出口壁温近似，两侧温度最低约390，中间位置温度最高约412；侧墙下水冷壁出口设计壁温，两侧墙靠边管最低壁温约392，中间管最高温度约408。如图3、图4所示，水冷壁壁温实际运行情况与设计值存在较大差异，某月在满负荷运行工况下，前墙下水冷壁出口平均温度最低381，最高407；后墙最低377，最高399，后墙较前墙平均低7；左
14、侧墙最低388，最高399，右侧墙最低379，最高392。前墙上水冷壁设计最高壁温 434，最低412；两侧墙出口壁温非对称分布，靠前墙侧最低温度411，靠后墙侧最低壁温418.5，最高壁温437。实测前墙出口平均壁温最低377，最高接近460，远高于设计的434。左侧墙上水冷壁出口最高壁温410，与设计值437 有较大差距，右墙壁温分布与左侧情况近似。同时，左右侧墙靠边管与前墙靠边管存在同样问题，对于同一根管，下水冷壁出口壁温高于上水冷壁出口壁温。如左墙4号管，下水冷壁出口平均壁温391，上水冷壁出口381，温降10；右侧墙4号管，下水冷壁出口389，上水冷壁出口380，温降9。从实测壁温分
15、布看，除前墙上水冷壁外，其余水冷壁出口壁温均明显低于设计值。对于左右侧墙上、下水冷壁，靠前墙区域的水冷壁管出口温度高于靠后墙位置水冷壁管，与设计的壁温分布趋势相反。表2所示为根据前、后、左、右四墙水冷壁出口壁温、给水温度及水冷壁工质侧压力，根据式（1）计算获得的水冷壁热偏差7：=idi0（1）式中：i0为四面墙的平均焓增；id为具体某面墙水冷壁焓增，其中进、出口焓值分别根据进、出口平均壁温计算。根据热偏差计算结果，炉膛下水冷壁相对较好，四墙热偏差较小，整体焓增量与设计值也较为接近，热偏差系数最高为前墙的1.16，最低为后墙的0.87。炉膛上水冷壁的侧墙焓增严重低于设计值，热量集中至前墙，前墙热
16、偏差达到1.41，右侧墙低至0.78。根据水冷壁出口平均壁温情况分析，下炉膛整体热偏差情况良好，前墙下水冷壁最大壁温差26，与设计值22 基本相当。前、后、左、右四面墙焓增情况与设计值也基本一致，出口壁温明显低于设计值，主要与当前控制水冷壁壁温偏差的锅炉降参数运行工况有关，给水温度也较设计值偏低。至上炉膛，水冷壁热偏差情况明显增大，前墙上水冷壁最大壁温差升高至83，同时图3 下水冷壁出口壁温Fig.3 Outlet temperature of lower water wall图4 上水冷壁出口壁温Fig.4 Outlet temperature of upper water wall100 第 2 期黄鉴，等：W火焰锅炉水冷壁壁温偏差分析及处理前墙焓增显著高于左、右侧墙，两侧墙焓增不足设计值一半，整体壁温偏差情况明显恶化。由此判断前墙水冷壁出口壁温偏差主要在上炉膛产生。根据现场运行经验，在燃用煤质接近设计煤种时，前墙壁温偏差显著减小，主再热汽温均能达到设计值。但受煤价等因素影响，大部分时间不得不燃用严重偏离设计煤种的经济煤种，特别是在掺烧烟煤时，前墙中部水冷壁管极易发生超温，这与掺烧
