四角切圓燃燒鍋爐再熱器超溫失效分析及改進措施

電站系統工程Power角切圓燃燒鍋爐再熱器超溫失效分析及改進措施長沙電力學院周臻武漢大學劉勇何亮張韻輝主商要在對臺670 1鍋爐再熱器壁溫及煙溫進行的工業性研究基礎上，系統分析了該爐熱再入口截面的速度偏差和煙溫偏差形成的機理。影響因素和對策，認為其根本原因是爐膛出口氣流的殘余旋轉。采取措施后解決了爆管問。關鍵詞再熱器；煙溫偏差；煙速偏差；分析事故頻繁發生，其中高溫對流受熱面的爆管事故為第大項。大容量鍋爐再熱器因溫度水平高，工作環境惡劣，經常發生局部超溫爆管。

　　其事故頻率已占到鍋爐管爆破事故頻率相當大的比例，成為影響鍋爐安全運行的主要因素，并且隨著舊機組服役時間的加長及大容量高參數機組投運，還有逐年增加的趨勢。

　　造成熱再超溫爆管的原因有很多，對于角切圓方式的鍋爐而言，普遍存在著由于爐膛出口處的氣流殘余旋轉造成水平煙道區域有較大的煙溫及流場偏差。

　　670化鍋爐進行空氣動力模化試驗和再熱器工作特性試驗的基礎上，查明爐膛出口處的氣流殘余旋轉是造成再熱器周臻，女，1971年生，碩士，助教動力系，410077爆管的直接和根本原因。并針對這些影響因素，提出改進措施。

　　1再熱器爆管的根本原因分析該鍋爐為超高壓次中間再熱自然循環固態排渣煤粉爐，為型布置。該爐采用直流燃燒器，角布置切圓燃燒方式。經研究發現，造成該爐再熱器爆管的原因有爐膛出口煙氣的殘余旋轉造成的速度偏差。由再熱器冷態空氣動力場模化試驗數據可知，該爐熱再入口截面上存在著較大煙氣速度偏差；由結構方面引起的高度方向的速度偏差；由切圓燃燒引起的寬度方向的速度偏差。

　　爐膛出口煙氣的殘余旋轉造成的溫度偏差。由再熱器的熱力特性試驗可知，該爐熱再入口截面上存在著較大的煙氣溫度偏差；由于在熱再入口處有旋流存在，使得到達再熱器各部分的煙氣的流程不樣，因此吸熱量也就不樣。此外，煙氣殘余旋轉使得受熱面各部分積灰的程度差別也較大，從而會改變各部位煙氣走廊造成的溫度偏差。由于熱再前彎頭部位與后墻水冷壁排管斜坡段的垂直距離較大，以致在水平煙道下部形成煙氣走廊，高溫再熱器直接沖刷熱再的前部彎頭，形成再熱器的局部高溫區。

　　由于以上原因造成熱再入口截面左側下部靠近煙道中心部位存在高溫區，試驗明在離后墻水冷壁排管400，距左側墻3 032，7930之間的溫度為891.0，947.7，該部分的管子經常發生爆管。

　　2改善措施由于沿煙道各管的溫度和速度偏差是由爐膛出口氣流的殘余旋轉所引起的，因此降低氣流的殘余旋轉是解決問的根本途徑。經分析研究采用以下措施控制其速度和溫度偏差控制次風射流之間動壓比。因為兩股平行射流之間的動壓比是湍流混合的動力來源，當湍流耗散十分微弱時，爐膛出口處氣流的殘余旋轉就較強=因此，將次風和次風的動壓比控制在1.5，2.0之間，避開1.0.

　　燃燒器的改造。采用次風反吹技術8個噴口反吹角為14=，下傾10，使噴射的次風對爐內逆時針旋轉的氣流產生反向度分布。

　　反切氣流與主體正旋氣流間進行著強烈的動量和質量的交換，導致流場中存在著強烈的湍流耗散，從而使主體氣流旋轉強度降低，就使得爐膛出口殘余旋轉減弱。保持反正切風提高再熱器管材的等級。將處在局部高溫區的再熱器的材料全部或部分換成奧氏體不銹鋼。

　　3改造后再熱器的工作特性試驗采用上述技術措施后進行了再熱器工作特性試驗，了解其工作特性，為運行提供指導。

　　試驗內容包括習慣運行方式下熱再的性能試驗次風調整試驗；次風配風方式不同時再熱器的性能試驗；制粉系統投運方式不同時再熱器的性能試驗。

　　200MW，鍋爐按習慣方式，投運234制粉系統。改造后，爐膛下部標高000心心處的火焰溫度從改造前的1050，200提高到60，90改造前后熱再煙溫沿寬度和高度方向的溫度分布如下改造前熱再煙溫沿寬度和高度方向的溫度12；改造后熱再煙溫沿寬度和高度方向的溫度344中從左側至右側分別為第列至第六列。

　　通過改造前后的熱再入口煙溫比較可知，再熱器入口截面上左側下部靠煙道中心部位的高溫區的溫度，由改造前的891.0，947.70降為720.2，895.8相應地，煙溫壁溫及沿寬度和高度方向的偏差都較改造前大為降低。

　　寬度mm +第列第列+第列+第列第列+第六列次風調整試驗在原運打方式試驗的基礎上，為改造氣流爐內煤粉著火燃燒工況，進行次風調整試驗，避免次風速過高6調整好的次風動壓維持在500±10，對應的次風門開度為試驗明，改造后左右側的煙溫偏差大大減小，沿高度方向，第排煙溫測點從下至上由改造前940，6700的煙溫偏差降至改造后從原工況的895.80降為880.1次風調整試驗在次調整試驗的基礎上，結合改造前的再熱器熱力特性，進行次風調整試驗，避免出現上次風量過小，火焰中心過高。結果顯，次風調整試驗后，爐膛燃燒狀況得到改善，爐膛下部溫度較高，中部溫度分布均勻，上部較原工況有所降低，調整試驗后標高為處的煙溫提高到1210，12200；而標高為27200處的煙溫由原工況的1460，4801降為1450，改善了熱再的入口煙溫狀況，使得熱再的壁溫值也有較大的降低。