鍋爐四管（過熱器、再熱器、省煤器和水冷壁）泄露是造成機組非計劃停運的主要因素之一。某300 MW機組配1 025 t/h鍋爐，自投產以來，末級再熱器（以下簡稱“末再”）和屏式再熱器多次發生超溫爆管事故，嚴重危及機組的正常運行，至機組大修期間，不得不將末再和屏式再熱器部分換熱管的材質提高，并將燃燒器頂部的二次風及上、下二層三次風改為反切。
為了弄清末再壁溫的變化特性，在停爐期間，在末再的爐內和爐外分別安裝了若干個溫度測點進行實地測量，觀察各工況末再壁溫的變化，為優化運行方式提供依據。在試驗過程中發現：機組負荷和磨煤機組合方式改變等均可能導致再熱器管壁溫度（以下簡稱“壁溫”）的波動。本文所述的爐內是指鍋爐爐膛內部；而爐外則指鍋爐爐頂至大罩殼之間的空間，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1、設備簡介
鍋爐系亞臨界壓力、一次再熱、強制循環汽包爐、4臺鋼球磨（編號分別為A、B、C、D），中間儲倉、熱風送粉、四角切圓燃燒。設計煤種為晉東南貧煤，可燃基揮發份為14%，燃煤的低位發熱量為24.2 MJ/kg。鍋爐的主要設計參數如表1所示。
鍋爐燃燒器四角布置(爐膛四角的編號分別定義為1、2、3、4)，每一角的燃燒器分16層，自下向上數第3、5、9、11層為一次風，15、16層為二層三次風（也稱上、下二層三次風），其余噴口為二次風，各臺磨煤機與三次風的對應關系見表2，其中，三次風位置四角的上、下層表示。
末再由68排U型管束組成，順流布置，管排編號是從B側向A側數（沿爐膛深度方向將末再分A、B二側），每排管包括6根U型管，原設計的管材有3種，若由每排管外圈開始數，第1根管入口段（向火側）、U型管水平段及出口段下部管材為鋼102，管徑均為D57×4.5，出口段上部的管材為T91，管徑為D57×4；第2根管至第6根管的管徑均為D57×4，其入口段、U型管水平段及出口段下部管材為鋼102，出口段上部的管材為T91，而末再出口爐外管子的管材為12CrlMoV，管徑為D57×4。在運行過程中，由于末再B側管子經常發生超溫爆管事故，在1996年大修時，將末再從B側數第3排至第22排管束的全部6根管更換為材質為TP347H的管子，為了便于管子與末再出口集箱焊接，在爐外與末再出口集箱連接部位保留一段管材為12CrlMoV、管徑為D57×4的管子；將末再從B側數第23排至第42排管束的最外圈2根管的入口段及U型管的水平段和彎頭更換為材質TP347H的管子，出口段保留原設計的鋼102與T91接頭及T91管段，新換管子的管徑均為D57×4；由于再場TP347H的管材有限，從B側數第43排至第68排管束沒有更換材質。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
2、測點布置及試驗內容
2.1測點布置
本次試驗共裝設了6個爐內壁溫測點和16個爐外壁溫測點，均安裝在末再入口處，另外還在末再入口處安裝了1個爐內煙氣溫度測點，另外鍋爐原有22個運行測點。
2.2試驗內容
在試驗過程中，僅改變機組負荷和磨煤機的組合方式，其它運行參數如再熱器進、出口溫度和壓力、給水溫度、省煤器出口氧量和排煙溫度等均按習慣工況操作，本文選了以下14個試驗工況。
2.2.1 改變磨煤機組合方式試驗 機組負荷分別穩定在230 MW、260 MW和280 MW左右，磨煤機的組合方式分別為A、B、C、D，B、C、D，A、C、D，A、B、D和A、B、C。
2.2.2穩定負荷試驗在不同磨煤機組合時，機組負荷分別穩定在230 MW、260 MW和280 MW左右。
3、試驗結果及其分析
3.1改變磨煤機組合方式試驗
圖1、圖2和圖3為機組負荷230 MW，磨煤機組合方式分別為A、B、C、D，B、C、D，A、C、D，A、B、D和A、B、C時，末再爐內、爐內壁溫和運行測點測得的壁溫值。
圖4、圖5和圖6為機組負荷260 MW，磨煤機組合方式分別為A、B、C、D，B、C、D，A、C、D，A、B、D和A、B、C時，末再爐內、爐外壁溫和運行測點測得的壁溫值。
圖7為機組負荷280 MW，磨煤機組合方式分別為A、B、C、D，B、C、D，A、C、D，A、B、D和A、B、C時，末再運行測點測得的壁溫值。
從圖1至圖7可見：末再的爐內、爐外和運行測點的溫度變化趨勢一致，由此也說明了試驗測點和運行測點的可靠性。
從中還可以發現：當機組負荷保持不變時，若改變磨煤機組合，末再管子的壁溫有所變化，主要表現為下列2種情況：
①當磨煤機的組合方式改變時，每根受熱管的壁溫有較大的波動。
當磨煤機的組合方式改變時，末再每根受熱管的壁溫有較大的波動，圖8、圖9和圖10列出了磨煤機的組合方式改變時，相應受熱管的爐內、爐外和運行測點的壁溫差。
從圖8至圖10可見：當磨煤機組合方式改變時，尤其是低負荷(230 MW)，壁溫有較大的波動，此時I8 -1在不同磨煤機組合時溫度相差達130℃，04 -1和08 -1的波動值均達到97℃，T4 -1和T8 -1的波動值也均達到93℃，因此，在低負荷時，磨煤機組合方式對末再壁溫具有較大的影響，而高負荷時的影響不大，由運行測點測得的最大壁溫的波動值為28℃，出現在運行測點T2 -1處。
②磨煤機組合方式不同，同屏管子的壁溫熱偏差亦有所差異，在某些磨煤機組合時（如A、C、D磨），同排管子的壁溫熱偏差較大。
表5和表6列出了機組負荷分別為230 MW和260 MW，磨煤機組合方式改變時，末再同屏受熱管的爐內、爐外和運行測點壁溫的最大熱偏差。表5末再同屏受熱管的爐內、爐外和運行測點測得的最
當磨煤機組合方式分別為A、B、C、D，B、C、D，A、C、D和A、B、C時，同屏受熱管運行測點壁溫的最大熱偏差分別為77℃、52℃、70℃和66℃。
當磨煤機組合方式為A、C、D時，受熱管的最大熱偏差最大，特別是機組負荷為230 MW時，爐外壁溫的最大熱偏差高達164℃，與此對應運行測點的最大熱偏差也高達156℃，而機組負荷為260 MW時，爐外壁溫的最大熱偏差高達118℃，與此對應運行測點的最大熱偏差也高達119℃，而磨煤機組合方式為A、B、C、D時，受熱管的最大熱偏差相對較小，機組負荷為230 MW時，爐外壁溫的最大熱偏差為82℃，與此對應運行測點的最大熱偏差為81℃，而機組負荷為260 MW時，爐外壁溫的最大熱偏差為61℃，與此對應運行測點的最大熱偏差為59℃。
與此同時，隨著機組負荷的升高，末再的管屏之間熱偏差和受熱管的壁溫波動也趨于減小，當機組負荷為280 MW時，在不同磨煤機組合時運行測點的最大熱偏差僅77℃。
為了便于從多角度分析該問題，試驗過程中同時測量了各工況的末再入口煙溫如表7所示。
鍋爐中間儲倉、熱風送粉四角切圓燃燒方式，在爐膛出口很容易發生煙溫偏斜現象，而末再恰好布置于折煙角的上方，其次，磨煤機的投運方式與上二層三次風的的投運密切相關。因此，磨煤機的投運方式必然影響末再的壁溫，從表7可見：當磨煤機組合方式為A、C、D時（工況3），末再人口的煙溫并不高( 764℃)，但末再壁溫的熱偏差卻較大，從表2可見停B磨即停爐膛2、4號角上層三次風，而且工況3停用了7號給粉機，如表3所示，即停用了爐膛3號角第5層一次風，因而在水平煙道產生煙溫偏斜，沿爐寬方向（末再第1排管到第68排管）末再壁溫有上升的趨勢，末再的A側壁溫偏高，而工況8由于給粉機全投，因此末再壁溫沿水平煙道方向分布為中間高兩側低。可見，在爐膛1號角給粉機全投的情況下，避免同時停用爐膛3號角的多臺給粉機。
由圖1至圖7可見：當磨煤機的投運方式為A、B、C、D時，受熱管的熱偏差較小，而且壁溫相對較低，因此，本文推薦磨煤機的投運方式為A、B.C.D。
3.2穩定負荷試驗
從前面的試驗數據看，隨著機組負荷的增加，末再的管壁溫度和入口煙溫均有增加的趨勢，但不明顯。但是，機組負荷較低時，若磨煤機的組合方式改變，末再管子的壁溫變化和同屏之間的熱偏差均比較大；而機組負荷較高時，末再管子的壁溫變化和同屏之間的熱偏差均相對較小，說明鍋爐的負荷調節性能有待于改善。因此，在低負荷運行時，建議磨煤機的投運方式為A、B、C、D，并密切注意末再壁溫的變化，防止末再超溫運行。
4、末再壁溫安全性的討論
根據美國ASME標準以及我國GB9222 - 88標準進行強度計算，由管內工質壓力、管子外徑及壁厚和材料的許用應力等可以計算受熱管壁厚中間點的最高允許溫度，同時考慮一定的裕度，可以近似認為管壁中間點的最高允許溫度為管子外壁的最高允許溫度；另外材料本身的抗氧化能力也影響管子外壁的最高允許溫度，在工程上常取二者較低值作為管子外壁的最高允許溫度。經過分析計算，對于末再D57×4的管子（注：D57×4.5的管子由于管壁較厚，最高允許溫度相對較高），下列材料的管子外壁的最高允許溫度見表8。
由圖1至圖6可以大致估計末再的爐內和爐外壁溫差，當機組負荷為230 MW時，末再的爐內、爐外壁溫差約為78℃；當機組負荷為260 MW時，末再的爐內、爐外壁溫差約為62℃。
由于本爐末再出口的爐外管子的二側均保留有管材為12CrlMoV的管段，其最高允許溫度為580℃，在試驗過程中，在某些工況的爐外溫度已超過580℃，存在明顯超溫現象。當爐外溫度為580℃時，則在機組負荷為230 MW時，爐內溫度大致為：580+ 78：658℃，在機組負荷為260 MW及280 MW時，爐內溫度大致為：580+62：642℃。對于材質為TP 374 H的管子，其最高允許溫度為701℃，不存在超溫現象；對于材質為鋼102的管子，其最高允許溫度為600℃，存在嚴重超溫現象，如有條件，建議將末再的其它各排管屏的第1、2根管子的材質更換為TP 347 H。
此外，在試驗過程中，運行測點和試驗過程中安裝的爐外測點記錄的溫度基本相同，略有差異是由于記錄時間的差異，說明運行監視用的運行測點和本次試驗安裝的爐外測點是準確可靠的。
5、結 論
試驗發現：機組負荷和磨煤機組合方式對末再的壁溫均有顯著的影響，在運行過程應該密切監視末再的壁溫變化，以便適時采用措施，避免末再超溫運行。
5.1 試驗安裝的末再的爐內、爐外試驗測點與運行測點的變化趨勢基本一致，并且一一對應，說明運行測點和試驗期間安裝的測點均準確可靠，可用于試驗分析和運行監視。
5.2當磨煤機的組合方式改變時，每根受熱管的壁溫也有較大的差異，同屏管子的壁溫熱偏差亦有所不同，在某些磨煤機組合時（如A、C、D磨），同排管子的壁溫熱偏差較大，特別是機組負荷為230 MW時，應該盡量避免投運A、C、D磨。當磨煤機的投運方式為A、B、C、D時，受熱管的熱偏差較小，而且壁溫相對較低，因此，本文推薦磨煤機的投運方式為A、B、C、D。
5.3隨著機組負荷的增加，末再的管壁溫度和入口煙溫均有增加的趨勢，但不明顯。當機組負荷較低時，若磨煤機的組合方式改變，末再管子的壁溫變化和同屏之間的熱偏差均比較大；而且機組負荷較高時，末再管子的壁溫變化和同屏之間的熱偏差均相對較小。在低負荷時，要注意選擇適當的磨煤機組合，保證運行測點的溫度不超過580℃。
5.4為了防止煙溫偏斜，在爐膛1號角給粉機全投的情況下，避免同時停用爐膛3號角的多臺給粉機。
5.5在某些工況，材質為鋼102的管子存在嚴重超溫現象，如有條件，建議將末再的其它各排管屏的第1、2根管子的材質更換為TP 347 H。
5.6第57排管屏的第1根管子的壁溫明顯偏高，懷疑該管內有焊瘤或其它異物堵塞，致使該管蒸汽流量偏小，管壁溫度偏高。建議在停爐檢修期間檢查該管，當需要部分更換該管時，應進行通球試驗，確保該管無異物堵塞。
相關生物質鍋爐顆粒機產品：
1、生物質蒸鍋
2、秸稈壓塊機
3、木屑顆粒機
