一种缓解多元燃烧工况下对冲燃烧锅炉水冷壁鳍片开裂的方法与流程

本发明属于火力发电安全，具体涉及一种缓解多元燃烧工况下对冲燃烧锅炉水冷壁鳍片开裂的方法。

背景技术：

1、鳍片开裂是影响火力发电厂燃煤锅炉水冷壁安全的主要问题之一。对冲燃烧锅炉，为了防止两侧墙高温腐蚀及结渣问题，常采用“碗式”配风，炉内存在多元化燃烧工况，往往炉膛中部燃烧负荷较高，两侧较低；除此之外，由于炉膛中部的现场拼接鳍片往往由于安装原因会相比设计较宽，该区域鳍片开裂是对冲燃烧锅炉的共性问题。当机组负荷快速变化时，特别是进行启停磨煤机操作时，炉膛热负荷波动大，机组汽水参数剧烈变化，水冷壁管与鳍片之间由于温度变化不一致，膨胀不同步，产生交变热应力，由于水冷壁刚性更强，则导致水冷壁鳍片易出现撕裂问题，若裂纹横向扩展至水冷壁管母材，会沿水冷壁管径向扩展，直至贯穿导致开裂泄漏问题。研究表明，鳍片中心表面温度与鳍片宽度的平方成正比，与鳍片厚度成反比，即在鳍片厚度不变的情况下，鳍片越宽，其中心表面温度越高，鳍片区域的温差应力越大，由热疲劳导致的开裂情况就越严重。因此，当机组启停过程中温度/压力升降速率较快、agc指令频繁波动时，宽鳍片区域极易产生过大的热应力致疲劳开裂，采用针对的应对措施显得尤为必要。

2、随着近年来风电、太阳能发电等新能源装机容量的急剧增加，为了电网的稳定、安全运行，燃煤火力发电机组起到的调峰调频作用显得越来越重要，必然会出现机组负荷快速变化的情况，因此，掌握应力集中区域燃煤锅炉水冷壁鳍片及其相连水冷壁管的应力情况显得尤为必要，而监视鳍片温度及其与水冷壁管壁温的偏差情况则是重要手段。在上述监视手段的基础上，进一步根据监视结果对运行调整进行优化，以缓解热交变应力，是一种解决受热面鳍片开裂问题的有效途径。

3、现有技术中，针对水冷壁鳍片开裂问题，主要解决措施是进行水冷壁鳍片结构改进，如中国专利，公开号cn204026637u，公开了一种柔性膜式壁公开一种柔性膜式壁，包括管子、鳍片，将多根鳍片沿管子纵向依次的焊接，组成整块的受热面，所述鳍片或相邻管子之间设具有伸缩性的曲面结构。又如中国专利，公开号cn218409891u，公开了一种设置有v型开槽鳍片的锅炉水冷壁结构，包括水冷壁管、v型槽和感应触点，所述水冷壁管的侧表面固定有开槽鳍片，且开槽鳍片的表面开设有v型槽，所述水冷壁管和开槽鳍片朝向v型槽的一侧表面设置有外连接臂，所述水冷壁管和开槽鳍片的另一侧设置有内连接臂。但是上述技术都主要涉及到锅炉结构改造，未能从根本上解决由于锅炉局部热负荷偏大等因素导致的鳍片热应力偏大、开裂问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的鳍片热应力偏大、开裂的技术问题，本发明的目的在于提供一种缓解多元燃烧工况下对冲燃烧锅炉水冷壁鳍片开裂的方法，该方法能够使在多元燃烧工况下水冷壁鳍片热应力大大降低，最大程度降低了鳍片裂纹产生风险，进而防止了裂纹横向扩展至水冷壁管母材导致的泄漏问题，有力保障了锅炉机组的运行安全。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种缓解多元燃烧工况下对冲燃烧锅炉水冷壁鳍片开裂的方法，包括以下步骤：

4、设定对冲燃烧锅炉水冷壁鳍片中心及其邻近水冷壁管之间的壁温偏差预警值，通过将壁温偏差预警值与实际测量的水冷壁鳍片中心温度及其邻近水冷壁管壁温之间的实际壁温偏差作比较，若壁温偏差大于壁温偏差预警值时，进行优化调整试验，然后判断水冷壁鳍片是否存在开裂问题，若是水冷壁鳍片存在开裂问题，则调整壁温偏差预警值，重复优化调整试验与调整壁温偏差预警值的过程，直至确定水冷壁鳍片不存在开裂问题。

5、本发明进一步的改进在于，具体包括以下步骤：

6、s1，分别在存在开裂隐患的对冲燃烧锅炉水冷壁鳍片中心位置及其邻近水冷壁炉外壁面安装温度检测模块，分别用于测量水冷壁鳍片中心温度及其邻近水冷壁管壁温；设定对冲燃烧锅炉水冷壁鳍片中心及其邻近水冷壁管之间的壁温偏差预警值△t0；

7、s2，对冲燃烧锅炉运行期间，分别通过温度检测模块实时测量水冷壁鳍片中心温度t0及其邻近水冷壁管壁温t，计算实际壁温偏差△t，△t＝t0-t；

8、s3，当△t＞△t0时，进行优化调整试验，直至△t＜△t0；

9、s4，通过检修机检查水冷壁鳍片是否存在开裂问题，当检查发现仍存在开裂问题时，调整壁温偏差预警值△t0，返回步骤s2。

10、本发明进一步的改进在于，步骤s1中，壁温偏差预警值初始设定值参考锅炉厂设计要求的水冷壁壁温最大允许偏差值再加5～10℃确定，若锅炉厂没有参考值，则将壁温偏差预警值△t0设置为20℃～50℃，且小于优化调整前的壁温偏差。

11、本发明进一步的改进在于，步骤s1中，所述存在开裂隐患的对冲燃烧锅炉水冷壁鳍片是指在一段时间检修期间发现存在开裂问题的水冷壁鳍片，位于在水冷壁中间集箱以下的热负荷较高区域。

12、本发明进一步的改进在于，步骤s3中，所述优化调整试验包括一次风调平试验、配风优化、热工逻辑优化、机组负荷变化速率调整，实现鳍片中心及其邻近水冷壁之间的壁温偏差在允许范围，最大限度缓解鳍片开裂问题。

13、本发明进一步的改进在于，步骤s3中，进行优化调整试验的步骤为：

14、首先，利用检修机进行冷态一次风调平试验，使得各粉管风速之间偏差在5％以下，或在机组运行期间进行热态一次风调平试验，使得各粉管风速之间偏差在10％以下、水冷壁不出现超温现象；

15、其次，通过调整燃尽风风门的开度或摆角控制炉膛出口烟温偏差在50℃以内，通过各层二次风量分配优化、同层各只燃烧器二次风量调整，使得水冷壁不出现超温现象；

16、随后，通过热工逻辑优化，控制煤水比在设定范围，控制水冷壁管内工质参数在锅炉厂家设计要求范围；

17、最后，若△t≥△t0，进行机组负荷变化速率调整，实现△t＜△t0的目的。

18、本发明进一步的改进在于，调整燃尽风风门开度的步骤为：每次增加或减少超过壁温偏差预警值△t0的测点对应角的燃尽风风门开度10％。

19、各层二次风量分配优化的步骤为：每次增加或减少超过壁温偏差预警值△t0的测点对应角的二次风风门开度10％；

20、同层各只燃烧器二次风量调整的步骤为：每次增加或减少超过壁温偏差预警值△t0的测点沿烟气流向上游燃烧器对应对应角的二次风风门开度10％。

21、本发明进一步的改进在于，热工逻辑优化的步骤为：

22、在锅炉厂家设计要求的水冷壁管内工质参数的范围内，若水冷壁出现超温问题时，每次以1～5％幅度减小煤水比；

23、所述水冷壁管内工质参数包括温度、压力与流量。

24、本发明进一步的改进在于，机组负荷变化速率调整的步骤为：每次降低1～5mw/min。

25、本发明进一步的改进在于，步骤s4中，调整壁温偏差预警值△t0时，以每次减少10℃～20℃进行调整。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

27、本发明的一种缓解对冲燃烧锅炉水冷壁鳍片开裂的方法，通过设定对冲燃烧锅炉水冷壁鳍片中心及其邻近水冷壁管之间的壁温偏差预警值△t0，通过将其与实际测量的水冷壁鳍片中心温度及其邻近水冷壁管壁温之间的实际壁温偏差作比较，判断是否开展优化调整试验，根据水冷壁鳍片是否存在开裂问题判断是否调整壁温偏差预警值，如此循环往复，直至确定水冷壁鳍片不存在开裂问题。本发明提供的缓解对冲燃烧锅炉水冷壁鳍片开裂的方法，特别适用于当前燃煤发电机组灵活性运行方式下，实现炉内多元化燃烧的对冲燃烧锅炉；在多元燃烧工况下，对冲燃烧锅炉水冷壁壁温测点安装在易发生开裂的水冷壁鳍片中心位置，由于水冷壁鳍片中心位置受水冷壁管内工质冷却效果最差，其温度变化最快，因此该测点能实时反映在机组负荷变化过程中炉内热负荷变化情况，设置在水冷壁鳍片中心及其邻近水冷壁管壁温两个测点能监测其壁温偏差值，能最快反映水冷壁鳍片的热应力情况；继而在及时采取针对性的优化调整后，使得锅炉各项参数能最大程度匹配在多元燃烧工况下炉内燃烧及换热的复杂变化，防止水冷壁出现传热恶化的情况，最大程度降低了鳍片裂纹产生风险，进而防止了裂纹横向扩展至水冷壁管母材导致的泄漏问题，有力保障了锅炉机组的运行安全。

28、进一步的，本发明中不需要对锅炉结构进行改造，通过一次风调平试验、配风优化、热工逻辑优化、机组负荷变化速率调整以及冷态一次风调平试验、热态一次风调平试验、调整燃尽风风门的开度或摆角以及热工逻辑优化，能实现多元燃烧工况下，锅炉水冷壁壁温、风煤比、水煤比、机组负荷变化速率等核心参数的耦合，实现在锅炉正常运行条件下，防止水冷壁鳍片不存在开裂目的。