HG - 220/11. 66 - Yl型鍋爐是國(guó)內(nèi)首臺(tái)自行設(shè)計(jì)和制造的超高壓D型鍋爐，投運(yùn)初期曾出現(xiàn)低溫過(guò)熱器超溫的現(xiàn)象。經(jīng)試驗(yàn)查找出了超溫原因，并采取了有效改進(jìn)措施，改進(jìn)后重新啟動(dòng)運(yùn)行正常，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)全部達(dá)到技術(shù)要求。
1、鍋爐規(guī)范及鍋爐主要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)
1.1鍋爐規(guī)范
過(guò)熱蒸汽流量： 220 t/h
過(guò)熱蒸汽出口壓力（表壓）： 11. 66 MPa
過(guò)熱器蒸汽出口溫度： 525℃
給水溫度： 148℃
回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器入口溫度：23℃’
1.2鍋爐主要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)
爐膛出口過(guò)剩空氣系數(shù)a″1： I.I
參數(shù)M: 0.432
爐膛沾污系數(shù)t： 0.532
噴水量△D: 9.2t/h
熱風(fēng)溫度： 327℃
排煙溫度： 147℃
鍋爐效率： 92. 83%
2、鍋爐設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)
本鍋爐系雙鍋筒、超高壓參數(shù)、自然循環(huán)、微正壓燃油鍋爐。鍋爐整體呈“D”型布置采用自承式支撐結(jié)構(gòu)。鍋爐受壓元件的重量由側(cè)水冷壁和對(duì)流管束支撐，其重量傳遞到側(cè)水下集箱和下鍋筒上。爐膛四周布滿(mǎn)膜式水冷壁，鍋爐前墻布置8只油燃燒器，分兩層布置。爐膛出口沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依次布置了高溫對(duì)流過(guò)熱器、低溫對(duì)流過(guò)熱器、對(duì)流管束，煙氣經(jīng)對(duì)流管束下部引出，經(jīng)連接煙道進(jìn)入臥式回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器。
給水從上鍋筒引入，經(jīng)對(duì)流管束受熱弱區(qū)段流人下鍋筒，水由下鍋筒進(jìn)入水冷壁和對(duì)流管束被煙氣加熱成汽水混合物；汽水混合物一上升至上鍋筒，經(jīng)上鍋筒內(nèi)的旋風(fēng)分離器、多孔板；飽和蒸汽從上鍋筒頂部引出，經(jīng)連接管進(jìn)入低溫對(duì)流過(guò)熱器，被減溫后進(jìn)入高溫對(duì)流過(guò)熱器，直至蒸汽被加熱到額定溫度。鍋筒和過(guò)熱蒸汽出口管道上裝有彈簧式安全閥，主汽管上裝有動(dòng)力控制閥(PCV)，安全閥的總排放量大于額定蒸發(fā)量，富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒秸稈顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
鍋爐配有運(yùn)行所需的各種儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)，以確保鍋爐年連續(xù)運(yùn)行小時(shí)數(shù)大于8 000 h。
3、鍋爐投運(yùn)初期暴露出的問(wèn)題及原因分析
該D型鍋爐自投運(yùn)后，存在著低溫度過(guò)熱器出口蒸汽溫度嚴(yán)重超溫的問(wèn)題，嚴(yán)重限制了鍋爐出力的提高，只能在66%，以T運(yùn)行。在50%~66%額定負(fù)荷條件下，低溫過(guò)熱器出口蒸汽溫度超溫近50~60℃。
為查找低溫過(guò)熱器出口蒸汽嚴(yán)重超溫的原因，對(duì)鍋爐的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)運(yùn)行測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了校核計(jì)算。
從計(jì)算結(jié)果看，若計(jì)算參數(shù)均選用設(shè)計(jì)取用值、其余參數(shù)選用運(yùn)行測(cè)量值進(jìn)行工況計(jì)算，則爐膛出口煙溫為1 072℃，比實(shí)測(cè)修正值1 157℃低85℃；低溫過(guò)熱器出
口蒸汽溫度為384℃左右，比運(yùn)行測(cè)量值440℃低56℃。可見(jiàn)，原設(shè)計(jì)計(jì)算的參數(shù)取用值與實(shí)測(cè)值有明顯偏差。為找尋偏差原因所在，在保證低溫過(guò)熱器出口蒸汽溫度，為440℃左右時(shí)進(jìn)行了諸工況的計(jì)算。結(jié)果表明，若對(duì)流受熱面的沾污系數(shù)按設(shè)計(jì)值0. 005或0.003來(lái)取用，則爐膛出口煙溫需達(dá)到1400℃以上時(shí)才能滿(mǎn)足低溫過(guò)熱器出口蒸汽溫度達(dá)到440℃以上的工況。這一爐膛出口煙溫與實(shí)測(cè)修正值1 157℃相差250℃左右。顯然，抽氣式熱電偶不可能有如此高的測(cè)量誤差，且爐膛出口煙溫達(dá)到1 400℃時(shí)的M值達(dá)到0. 232，火焰中心將升高6.35 m，到爐膛出口的高度僅有0.385 m(設(shè)計(jì)值為6.74m)，顯然也是不可能的；或者沾污系數(shù)為0.172時(shí)，爐膛出口煙溫才可能達(dá)到l 400℃以上，這種沾污程度也是不可能出現(xiàn)的。改變各級(jí)對(duì)流受熱面的沾污系數(shù)時(shí)，保證t1。為440℃以上，爐膛出口煙溫有所下降。當(dāng)高過(guò)￡=0. 004、低過(guò)￡=0. 001時(shí)，爐膛出口煙溫為1 347℃，仍大大高于實(shí)測(cè)修正值；當(dāng)高過(guò)￡=0. 009、低過(guò)e=0.001時(shí)，爐膛出口煙溫為1269℃，比實(shí)測(cè)修正值還高出110℃，此時(shí)M=0.31。在此工況下，火焰中心離爐膛出口窗中心僅有2.9 m，比設(shè)計(jì)值提高3. 84 m。從對(duì)爐內(nèi)燃燒狀況的實(shí)際觀察，這一“計(jì)算火焰中心位置”也是不符合實(shí)際的。由此可見(jiàn)，低溫過(guò)熱器出口蒸汽超溫的問(wèn)題不僅僅是因?yàn)闋t膛出口煙溫偏高所致，與爐膛和對(duì)流受熱面各計(jì)算參數(shù)選值不合理也有很大的關(guān)系。
從實(shí)際結(jié)果推算值及模擬計(jì)算結(jié)果可以看出，各級(jí)對(duì)流受熱面的傳熱系數(shù)和對(duì)數(shù)平均溫壓與按原設(shè)計(jì)計(jì)算方法算得的相應(yīng)值比較，均存在較大偏差，從而造成了低溫過(guò)熱器出口蒸汽超溫
的問(wèn)題。
3.1低溫過(guò)熱器橫向沖刷段
低溫過(guò)熱器橫向沖刷段吸熱量的實(shí)際值比工況設(shè)計(jì)理論計(jì)算值高34.5%一37, 3%．實(shí)際吸熱量增加幅度較大。其原因是由于傳熱系數(shù)K實(shí)際值比工況設(shè)計(jì)理論計(jì)算值高出25.6%一28.3%．對(duì)數(shù)平均溫壓DT實(shí)際值比工況設(shè)計(jì)理論計(jì)算值增大4%~8.4%所造成的。傳熱系數(shù)K產(chǎn)生偏差是由多種因素造成的綜合結(jié)果，低溫過(guò)熱器橫向沖刷段所處的區(qū)域，其水平煙道入口截面為4 445×7 620mm2，低溫過(guò)熱器出口距對(duì)流管束前隔墻管的距離僅為700 ml/l左右，具有一定動(dòng)量的煙氣流流過(guò)低溫過(guò)熱器橫向沖刷段后，大部分煙氣流在轉(zhuǎn)向室處形成煙氣渦流，使煙氣反折回來(lái)重復(fù)沖刷低溫過(guò)熱器橫向沖刷段，大大提高了橫向沖刷段的煙氣側(cè)對(duì)流放熱系數(shù)；同時(shí)由于自生吹灰作用的加強(qiáng)，使受熱面管壁得到更好地吹掃而更為清潔，從而使占較通常經(jīng)驗(yàn)值更低（低0．004)。可見(jiàn)低溫過(guò)熱器橫向沖刷段的傳熱系數(shù)K的計(jì)算偏差是由煙氣側(cè)對(duì)流放熱系數(shù)和占二者綜合計(jì)算偏差產(chǎn)生的。
3.2低溫過(guò)熱器縱向沖刷段
低溫過(guò)熱器縱向沖刷段吸熱量的實(shí)際值比工況的設(shè)計(jì)理論計(jì)算值高出22%一24.5%。其原因與橫向沖刷段的隋況相類(lèi)似，傳熱系數(shù)K實(shí)際值比工況設(shè)計(jì)理論計(jì)算值高18.3%~21.7%。造成這一結(jié)果的原因是由于高速煙氣流的強(qiáng)烈沖刷作用，大大降低了受熱面的沾污程度，提高了該受熱面的傳熱系數(shù)。
4、改進(jìn)措施及建議
4.1改進(jìn)措施
根據(jù)運(yùn)行測(cè)試結(jié)果和模擬計(jì)算分析，認(rèn)為是低溫?zé)崞魇軣崦婷娣e偏大，故提出了割掉低溫過(guò)熱器1/3（24片）受熱面的解決措施。
改造后的運(yùn)行情況表明，該爐的技改造是成功的。雖然由于用戶(hù)方面生產(chǎn)條件的限制，試驗(yàn)階段鍋爐未能達(dá)到額定負(fù)荷(220 t/h)，最高負(fù)荷達(dá)到90%額定出力(197t/h)，但從90%額定負(fù)荷工況各參數(shù)來(lái)看，并按已定的模擬計(jì)算參數(shù)對(duì)滿(mǎn)負(fù)荷工況下的鍋爐運(yùn)行性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，該D型爐的出力完全可以達(dá)到額定負(fù)荷，且可保證良好的運(yùn)行工況。
4.2幾點(diǎn)建議
1)根據(jù)HG - 220/11. 66. Yl型鍋爐改造前后的運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和模擬計(jì)算分析，對(duì)該種D型鍋爐的M值和爐膛或?qū)α魇軣崦娴恼次巯禂?shù)對(duì)應(yīng)于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)作相應(yīng)修正。
2)對(duì)前墻雙排或多排布置燃燒器D型燃油鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)選用原則如下：
a．火焰中心位置的確定。在50%一70%額定負(fù)荷工況下，火焰中心位置應(yīng)選在上排燃燒器中心線以上1500mm處；在75%～100%額定負(fù)荷工況下，火焰中心位置應(yīng)選在上排燃燒器中心線以上1 000 mm處。M值的計(jì)算公式仍采用M=0. 52—0.3 hr/Hr。
b．水冷壁沾污系數(shù)函取值0.58，爐膛內(nèi)覆蓋有耐火涂層的水冷壁及爐底沾污系數(shù)取值為0.1。
c．費(fèi)斯頓管及高溫過(guò)熱器的管壁沾污系數(shù)取0. 006。
d．當(dāng)?shù)蜏剡^(guò)熱器橫向沖屆0管段出口與其后面的對(duì)流管束間距離小于1500 mm時(shí)，在煙氣橫掠速度高于8 m/s時(shí)，其管壁沾污系數(shù)按0.001取用。
e．當(dāng)煙氣縱向沖刷對(duì)流受熱面的速度高于30 m/s時(shí)，對(duì)流受熱面的管壁沾污系數(shù)取0.001。
5 結(jié) 論
在試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，找到了鍋爐超溫的原因，并采取了有效的改進(jìn)措施。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，重新啟動(dòng)鍋爐運(yùn)行正常，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)全部達(dá)到技術(shù)要求。
相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機(jī)產(chǎn)品：
1、生物質(zhì)壁爐
2、秸稈顆粒機(jī)
3、木屑顆粒機(jī)
