1、设备概况
1.1主要参数
额定蒸发量 1801 t/h
过热器出口压力 17.38 MPa
过热器出口温度 540℃
再热蒸汽流量 1480 t/h
再热蒸汽进口压力 3. 45 MPa
再热蒸汽出口压力 3. 29 MPa
再热蒸汽进口温度 314.3°
再热蒸汽出口温度 540 °
给水温度 273. 8°
1.2设备特点
天津大唐盘山发电有限责任公司安装2台由哈尔滨三大动力厂生产的600 MW汽轮发电机组，其中锅炉为引进美国ABB-CE技术设计制造的HG-2023/17. 6-YM4型四角切圆燃烧、亚临界、一次中间再热、固态排渣、控制循环汽包炉。设计煤种为准格尔烟煤。燃烧器为正四角布置的切向摆动式燃烧器，采用ABB-CE传统的大风箱结构，由隔板将大风箱分割成若干风室。炉膛各角的燃烧器分别有22个喷口。其中，6个一次风喷嘴可上下摆动27°，10个辅助风及最下层油喷嘴可做上下30°的摆动，为了获得良好的炉内空气动力场，克服四角燃烧而引起的炉膛烟温偏差的弊病，上下两层辅助风室及顶部二层OFA风室设计成反切18°，顶部二层OFA风室在反切18°的同时又可以作手动±12。水平摆动，增加了烟温偏差调节的手段。其余三层油辅助风喷嘴为固定式，不能摆动。所有煤粉喷嘴均设有周界风。整组燃烧器按逆时针方向切圆布置，假想切圆直径为Dl 882 mm。配6台ZGM-123中速磨煤机。采用冷一次风机正压直吹式系统，每台磨煤机带一层煤粉喷嘴。
该炉燃烧器一次风喷口采用了宽调节比(WR)的结构，形成了垂直浓淡的一次风粉特性，另外在一次风喷口的V形钝体及喷口四周前部边缘的扳边结构设计，有助于回流区的形成，使该燃烧器具有良好的稳燃性能，锅炉最低不投油稳燃负荷为350/BMCR。
再热器由3个部分组成，墙式辐射再热器布置在水冷壁前墙和侧墙的前部。再热器前屏位于后屏过热器及水冷壁悬吊管之间，折烟角的上部。末级再热器位于炉膛折焰角后的水平烟道内，与再热器前屏中间无联箱串联布置，高压缸排汽经喷水减温后进入墙式辐射再热器，然后经再热器前屏至末级再热器，再热器的温度调整主要由调整燃烧器摆角实现，喷水减温只作为防止事故超温及辅助调温用。
2、末级再热器出口管壁超温分析
2.1末级再热器出口管壁超温的现象
3号机组调试过程中，末级再热器出口管壁存在超温现象，最高壁温可达到636 C以上，主要是在机组高负荷或上层煤粉喷嘴投运期间，最高壁温区域位于右侧第63、67、70监视点，其中第67监视点壁温最高。开大顶部OFA反切风效果不明显。其它部位壁温均低于540 C，过热器管壁温度分布与末级再热器相同，但不存在超温现象。
2.2原因分析
末级再热器从左至右共72排，每排12根管，分别在第3、6、9、12、15、22、25、30、34、37、42、46、51、58、63、67、70排管屏的最外圈管子上各设有一个壁温监视点，在第19和55排管屏的每一根管子上设有一个壁温监视点，共41个壁温监视点。
由于四角切圆燃烧的特点是整个炉膛为一个燃烧单元，四角气流相互作用，在炉内形成逆时针方向的旋转气流。到分隔屏或后屏下沿，还存在一定的残余旋转，此时，引风机对烟气流的作用力是向炉后方向，该作用力使烟气流改变方向。由于烟气的残余旋转，其切向速度分量方向及大小在同一截面上不同，在向后吸力的作用下造成流速的分布不均，表现为右侧烟气流速偏高。考虑到水平烟道沿垂直方向流动阻力的不同，上部烟气流的流程要大于下部，流动阻力偏大，则下部烟气流速及烟温偏高。由于流速分布上的偏差，使流经同一截面的不同区域飞灰携带量也随之出现一定的差异，并对水平烟道受热面的传热量比例产生影响。由于烟气流速及飞灰携带量的偏差，使末级再热器右侧管屏出现管壁超温现象。
在后屏再热器与末级再热器之间通过无联箱串联连接，使再热器的吸热不均相互叠加，也加剧了末级再热器管壁超温。
制造厂在设计时虽然己考虑了末级再热器管壁超温的问题，在采取反切风的同时，又将顶部两个OFA喷嘴设计为左右可手动摆动12。，但未能给出具体的摆动角度数值，必须通过具体试验来确定合适的摆动角度和相应的风门开度范围，才有希望达到预期的效果。
另外，燃烧火焰中心的位置对末级再热器管壁温度也有一定的影响，包括燃烧器辅助风的配比、磨煤机的组合运行情况、磨煤机的一次风流量大小、总风量的大小及磨煤机出力的分配等。
过热器由于其换热效果较好，又有两级喷水
减温控制，管壁温度较低，不存在过热现象。厂家在设计中计算的末级再热器最高管壁温度位于右侧，最高壁温计算值为626℃，并且在管壁温度最高部位选用了TP-304H钢材，最高允许管壁温度可达到657℃，正常壁温控制值为小于636 ℃，确保再热器不超温。
3、燃烧调整
3号机组在调试过程中，发现6台磨煤机在正常运行中一次风冷热风门的开度均在60%以上，调节余度较小，而相应的磨煤机一次风流量指示均在正常范围内，故判断为一次风流量表可能不准，经磨煤机一次风量标定，发现一次风流量计算公式不正确，修改后，磨煤机的一次风冷热风门开度下降为20%～50%。磨煤机的一次风流量降低后，燃烧器着火位置适中，且着火比较稳定，降低了燃烧火焰中心位置，有利于控制再热器壁温。
通过测量不同机组负荷下的排烟氧量值及进行磨煤机性能试验，初步确定了磨煤机一次风量曲线及总风量调整曲线，见图1、2。
对于该CE型四角切圆燃烧锅炉，一次风量不宜太大，否则会加强火焰残余旋转效应，由于煤质较好，正常运行中，一般磨煤机的出力在40%～80%之间，相应通风量为62. 6～77. 65 km3/h之间，有利于降低末级再热器管壁温度。
OFA反切风喷嘴摆动角度存在一个最佳位置，当摆动至最大位置时，增加反切风挡板开度至60%后，末级再热器出口右侧壁温可降低至570℃左右，但过热器与再热器出口蒸汽温度出现严重偏差，右侧低于左侧30℃左右，右侧最高蒸汽温度只能达到510℃，达不到设计值，调整减温水及调整燃烧器摆角无效。当调整OFA反切风喷嘴摆动角度至+6。时，效果最佳，但必须适当调整反切风量。由于气流旋转具有很大的惯性，旋转风量一旦确定后，增加反切风量很难改变其旋转方向，必须突然将反切风量一次增加至希望值后，调整才可达到预期的效果。当反切风挡板由20%逐渐开大至60%时，末级再热器出口壁温降低约10℃，而当反切风挡板由20%次开大至60%时，末级再热器出口壁温降低约30℃。
当机组负荷在400 MW以下时，由于一般投运下层火嘴，燃烧火焰中心较低，再热器管壁温度相应也较低，一般在580 C以下；当机组负荷在400 MW以上时，E或F磨煤机投运，燃烧中心较高。虽然E和F磨煤机对应的火嘴上辅助风设计有18°的反切角度，但由于作用有限，末级再热器出口管壁温度仍然会上升至600℃以上，必须在磨煤机投运前适当开大顶部OFA反切风。OFA反切风挡板开大后，由于燃烧中心下降，会导致过热汽温度偏低，还应适当调整火嘴的上下摆动角度，以达到过热蒸汽温度与再热器管壁温度同时兼顾的目的。另外，燃烧器的组合对管壁温度也有一定的影响，采用ACDE、ACDF或ABCDE组合方式管壁温度较低。
通过燃烧调整，末级再热器出口管壁温度可以控制在600℃以下，大部分时段在580℃以下，由于厂家在设计时在高温区段提高了管材等级，末级再热器出口管壁温度在600℃以下运行是比较安全的。
4、防止末级再热器出口管壁温度超标措施
(1)磨煤机E或F投运工况下，顶部反切风挡板必须保持足够大的开度，且需与摆动火嘴角度配合进行调整，在调整顶部反切风挡板时要一次调整到位，以克服燃烧气流旋转的惯性。
(2) OFA反切风摆动角度存在最佳位置，通过燃烧调整确定后，不应随便改动摆动角度。
(3)在机组升负荷启动磨煤机时应提前采取降低燃烧火焰中心的措施，防止在磨煤机投运过程中末级再热器管壁温度超标。
(4)磨煤机一次风量对控制着火位置及燃烧中心具有很大的作用，磨煤机的一次风量不宜太大。
5、结论
采用四角切圆燃烧方式的锅炉，由于残余旋转的存在，其末级再热器出口管壁温度必然较高，采取反切措施后对壁温分布的调整能起到一定的作用，只有在反切风动量达到一定程度后，才能有效地改变末级再热器出口管壁温度的分布。调整末级再热器出口管壁温度会与控制过热蒸汽温度产生矛盾，必须将反切风量与燃烧器摆角协调调整，方能达到二者兼顾的目的。在采用反切措施的同时，适当提高管材等级，优化再热器的结构设计，是防止末级再热器超温爆管的有效方法。
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