350 MW超临界直流锅炉调试中出现的典型问题分析及解决措施

张海楠，李彦龙，周欣伟

(华电电力科学研究院有限公司，浙江 杭州 310030)

随着国家对于新能源领域逐渐加大投入，火电行业发展增速有所减缓。但从发电成本、建设周期、技术成熟度等角度来看，火电行业仍有其独特且明显的优势。火力发电在长期仍将占据我国电力结构中的主导地位，是满足我国经济发展及居民生活电力需求的主要力量。

新建火电机组的启动调试是检验机组安装质量及配套设备运行能力的重要环节。通过在调试、试运阶段发现问题，解决缺陷并初步掌握机组运行特性，为后期机组稳定可靠运行提供数据参考及技术经验。本文以某新建350 MW超临界直流锅炉为研究对象，通过对调试过程中出现的一系列典型问题的分析处理方式进行总结，为同类型锅炉的调试工作提供可靠的技术参考。

1 设备概况

本工程采用上海锅炉厂有限责任公司自主开发研制的SG-1152/25.4-M4432超临界锅炉。锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，采用单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧、平衡通风、尾部挡板调温、Π型半露天布置、固态排渣、全钢架悬吊结构。锅炉前部布置有低温再热器，后部布置有低温过热器和省煤器。两侧烟道出口各设一组调温挡板，用于调节再热器汽温。炉膛上部布置有屏式过热器和高温过热器，锅炉带基本负荷并有30%～100%BMCR负荷调峰运行的能力。

锅炉制粉系统采用中速磨煤机、冷一次风机、正压直吹式系统。锅炉设置5台中速磨煤机，4台运行、1台备用。煤粉细度R90为22%。20只直流式燃烧器分5层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入在炉膛中呈切圆方式燃烧。

过热器汽温通过水煤比调节和两级喷水来控制，第1级喷水布置在低温过热器出口管道上，第2级喷水布置在屏式过热器出口管道上，过热器喷水取自省煤器进口管道，再热器汽温通过尾部烟气调节挡板进行控制。锅炉主要参数如表1所示。

表1 锅炉主要参数

2 调试过程中出现的问题及应对策略

2.1 等离子系统冷却水泄漏

锅炉制粉系统采用5台中速磨煤机，四角切圆方式。最下层磨煤机配套等离子点火系统。在调试期间出现A磨煤机3号角的一次风风速较其他角偏低，且有逐渐降低的趋势。经过调整后，均无改善。由该角观火孔观察时，发现煤粉管堵塞。为保证机组设备安全运行，将A磨煤机停运，启动C磨煤机。同时投入油枪，进行锅炉稳燃。将3号角的等离子点火枪抽出后，发现点火枪内有冷却水流出。经分析是由于等离子系统冷却水压力过大，导致冷却水在系统内循环过程中，在部分密封不严处冷却水泄漏，泄漏的冷却水喷入煤粉管内，与该角一次风所携带的煤粉混合，进而造成该角煤粉管道堵塞。等离子体发生器原理如图1所示。

图1 等离子体点火燃烧器结构示意图

结合设备资料，将原有冷却水压力由1.3 MPa降至1.1 MPa，同时对各角的密封元件进行重新校紧。在后续机组运行中，未发生因冷却水泄漏导致煤粉管堵塞现象。

2.2 锅炉给煤量控制失调

机组整套启动运行期间，在制粉系统投入自动控制后，运行的各台磨煤机出现不同程度的进出口压差增加的情况。运行人员通过减少磨煤机给煤量，提高磨煤机进口风压等手段仍无法有效解决磨煤机进出口压差增加的问题。同时，磨煤机实际给煤量波动剧烈，给煤量远程指令无法控制。大幅度变化的给煤量导致机组水煤比控制失去平衡，机组汽温波动剧烈，无法控制，对汽轮机稳定运行造成严重影响。为保障机组安全运行，不得不停机进行处理。

通过查看设备相关资料及历史曲线，经分析为给煤机设备中缺少相应的指令闭环控制设备，从而导致给煤机在投入自动控制后，燃料控制系统在对给煤机进行燃料增减控制时，给煤机频率指令量与给煤机皮带转速无法线性匹配，使得控制参数无法收敛，造成给煤量调节出现了严重偏差。

根据设备特性，利用了远方DCS控制系统实现PID闭环控制方法，形成CCS控制方式下的锅炉-燃料主控-给煤量控制的三级PID控制方式。经过多次静态模拟试验及给煤量实地标定试验，验证该方法的稳定性。在后续的机组整套启动运行期间，实际给煤量能及时稳定按照控制指令进行调节，保证了机组安全稳定运行。

2.3 再热汽温偏差

四角切圆锅炉由于烟气出炉膛时存在残余旋转，会引起烟道烟温分布偏差[5]，容易因热负荷分布不均导致对流受热面管壁超温和汽温偏差。同时，单侧减温水量过大也会对汽温偏差造成影响。由于蒸汽比热容是水的比热容的18.2倍[6]，汽化后的减温水体积膨胀，压力升高，使减温器前后的蒸汽压差值下降，造成减温水量大的一侧蒸汽流量增加，破坏工质两侧平衡。尤其在低负荷下减温水所占给水份额较大时，这种现象比较明显[7]。

机组运行期间，锅炉多次发生两侧再热汽温偏差过大的情况。两侧温度偏差最高达20 ℃，造成一侧再热器管壁超温，而另一侧再热汽温过低的情况，严重影响了机组高负荷稳定运行。

根据该锅炉燃烧设计理念，两侧再热汽温偏差过大主要采取以下措施：通过增加高低位燃尽风的喷口偏转角度，利用燃尽风对烟气进行反消旋作用，降低烟气流量偏差。机组高负荷运行时，将高位燃尽风Ⅰ、Ⅱ燃尽风的反切角由原来10°增至20°。同时尽量开大燃尽风挡板，以便尽可能消除残余旋转，减小炉膛左右侧出口烟温偏差。此外，通过调整二次风配比的方式，减轻炉内气流的旋转强度。需要注意，不可通过尾部烟气调温挡板的不同开度调整两侧汽温偏差。因为尾部烟气调温挡板的作用是整体调节过热器或再热器汽温，如果通过再热器或过热器挡板左右侧开度来调整烟气流量，将导致整个烟气流场紊乱，锅炉受热面受热不均[8]。

经过上述一系列调整后，机组再热汽温偏差过大的问题得到极大缓解。在不投入减温水的情况下，两侧的再热汽温偏差控制在5 ℃以内，调整效果良好。

3 结语

新建机组调试对于机组安全运行及后续问题处理有重要意义，发现并解决机组在试运期间出现的问题是调试期间的重要工作。对某350 MW机组直流锅炉在调试过程中出现的典型问题分析，可为后续直流锅炉的调试提供经验和依据，也为直流锅炉在投产后稳定运行提供参考。