超临界W火焰锅炉水冷壁开裂原因分析

超临界W火焰锅炉水冷壁开裂原因分析

陈卓湖

(贵州兴义电力发展有限公司562400)

摘要：文章以某发电公司超临界W火焰锅炉水冷壁出现开裂问题为例，分析其开裂的原因，并针对这些原因对锅炉本体设备进行改进，并对电厂运行调整进行改进，以供参考。

关键词：超临界W火焰锅炉；水冷壁；开裂

1引言

近年来随着我国经济的快速发展和社会用电负荷的不断增多，我国加快了对新建电厂的建设以及电厂装机容量的增加，促进了大容量超临界火电机组的建设与发展。而且在我国目前大力推进无烟煤的燃用过程中，竖直排列的低质量流速水冷壁管W火焰锅炉则成目前超临界锅炉所应用的主要形式，此种锅炉的耗材较少，而且对W火焰锅炉的异性下部炉膛比较适合，而且在运行中出现较小的受热偏差时会进行沙量的流量自补偿，所以具有广阔的应用前景。但是在此种炉型的实际投产应用中，比较容易出现水冷壁变形和开裂甚至是爆管的问题，需要对此问题的原因进行分析，并采取相应的改进工作。

2水冷壁开裂原因分析

以某发电公司的W型火焰锅炉投运之后发生的几次水冷壁拉裂和超温爆管事故为例，经过对事故原因进行分析可知，引起此故障的原因为：一是因为锅炉中的某些炉膛的水冷壁部分出现输入的热负荷过高的现象，这就出现了水冷壁管子内工质的温度过高，也就会导致水冷壁管子及其附近的扁钢温度超出其可以承受的范围，从而导致受到影响的钢材出现许用应力大幅度降低的问题。二是因为在沿着炉宽方向上的煤粉热负荷存在不均匀的问题，此不均匀的热负荷就会导致前墙水冷壁各管子之间的温度出现较大的偏差，这就会增加水冷壁上的热应力。在以上原因的作用下就会导致水冷壁在长时间的运行过程中开始出现从最薄弱地方进行开裂的问题，所以需要针对这两个原因进行处理和改进。

3锅炉本体设备改进措施

3.1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进行监测，并且便于根据其实时温度对热负荷进行调节和控制，所以在分析此发电公司原有的水冷壁壁温测点的数量之后，对其下炉膛、上炉膛的测温点进行增加，尤其是对于沿着炉宽方向上的水冷壁，需要额外增加测点的密度，做到对水冷壁的关闭温度和沿宽度方向的汽温偏差进行有效监测和控制的作用。

3.2在前墙水冷壁设热应力释放缝

对此发电公司的水冷壁拉裂区域进行分析之后发现其存在一定的规律性，就是这些拉裂文职主要存在于前墙水冷壁的位置，并且这些拉裂的位置距离水冷壁中心线的距离都差不多。所以可以分析此拉裂问题主要发生在水冷壁中具有较高热负荷、较高金属温度、较小金属许用应力，以及水冷壁的温度梯度较大和热应力也较大的重叠区域中。而且由于此种锅炉中的扁钢厚度比管子的厚度要大，所以导致管理成为薄弱的位置而容易出现拉裂问题，所以在此容易出现拉裂问题的部位进行释放缝的设置，通过对扁钢的割裂来进行应力的释放，有效避免水冷壁管出现撕裂问题。

3.3增加卫燃带

在燃烧器的运行过程中，由于其所对应的磨煤机存在不同的投停顺序，所以对于投入时间早和运行时间长的燃烧器所对应的水冷壁就会吸收更多的热量，同时由于煤粉管道存在不同阻力的原因，导致每个燃烧器运行时的煤粉送入量也会存在较大的差别，这都是导致出现水冷壁吸热不同的原因。而吸热较多的部位则容易超温而引起开裂故障，所以针对此问题就在此部位上进行一定量的卫燃带的设置来减少此处的热量吸收，并且实现对此处水冷壁管子出口的蒸汽温度进行降低以及对此区域中最高温度的降低，这就实现了对水冷壁温度偏差的控制和热应力的降低，从而减少了出现开裂的问题。

3.4针对空气预热器堵塞问题的改进

在对此发电公司的锅炉运行中出现的水冷壁开裂现象进行原因查找可知，其中二次风压降低会导致水冷壁的壁温控制难度增加，尤其是在锅炉升降负荷的过程中容易导致水冷壁的壁温出现较大的波动。而引起二次风压不足的问题主要就是由于空气预热器出现堵塞而引起的，这就不仅需要对已经出现堵塞问题的空气预热器进行清理，而且需要对此堵塞问题进行有效预防。而后者的预防措施则主要有对空预器的吹灰频率、吹灰蒸汽压力、吹灰蒸汽温度以及空预器冷端综合壁温进行大幅度的提升。此外还可以对省煤器的出口灰斗进行改进，通过增极爱放灰管设置的方式来减少空预器中的积灰量。

4电厂运行调整的改进措施

4.1适当降低主汽温并适当提高滑压运行压力参数

对于新投入的超临界W火焰锅炉来说，其水冷壁本身具有低质量流速的特点，而且相对参数较高，所以增加了运行和调试的难度，尤其是刚投入运行的阶段中，由于操作人员还没有对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，此时可以采用降低主汽温５~１０℃的方式来降低控制难度，等到熟悉整个操作和运行稳定之后再降低提高至设计温度。而且在试验和运行之前需要进行水冷壁壁温超温问题预防措施的制定，当出现此问题时进行及时有效的处理。适当提高滑压运行压力可以适当推移下水冷壁汽化点，保证在炉膛高热负荷区域水冷壁内部换热效率，从而可以进一步预防水冷壁超温拉裂爆管。

4.2对负荷变化中的给水流量前置信号进行调整

由于此种锅炉在运行中通常采用的磨煤机为双进双出钢球的运行方式，此种正压直吹式的制粉系统本身存在一定的滞后性，而且由于此种锅炉具有较少的蓄热性，也及增加了煤水比的协调配合难度，容易在锅炉负荷升降时出现水煤比失调的问题，从而导致受热面壁温的升高。此时就需要在锅炉负荷变化之前对主汽温进行适当降低，然后根据壁温和汽温变化来对积水量和燃料量进行调节，并且可以在燃料量调整不够及时的情况下对给水流量前置信号进行调整。

4.3对磨煤机运行的调整

对于电厂锅炉运行中磨煤机的调整主要有以下几个方面：在磨煤机启停时对旁路风的开度以及容量风的开度以及变动幅度进行控制；对磨煤机的投停顺序进行控制，在各个工况下尽量多的投入磨煤机数量，并且根据水冷壁壁温沿宽度方向的曲线来对投油枪的位置进行确定实现炉膛热负荷的平衡；在同一时刻应尽量避免对多台磨煤机进行调整，降低水冷壁热负荷的波动和磨煤机的出力偏差；对各磨煤机各一次风粉管进行热态调平，确保其浓度差在10%以下，检查和清除磨煤机内部分离器和回粉管中的异物。

5结语

针对引起超临界W火焰锅炉水冷壁开裂的原因所提出的相应的锅炉本体设备改进以及电厂运行调整的改进措施之外，还要在电厂运行中重视干湿转换控制、对锅炉风箱风压进行适当保持、确保锅炉炉内燃烧的稳定、适当减少减温水的流量等方面进行运行调整，有效避免此锅炉水冷壁出现开裂问题而影响其正常和安全运行的情况。

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.