某電廠3臺200MW機組鍋爐系WG2-670/13. 7-2型超高壓、一次中間再熱、自然循環、固態排渣煤粉鍋爐，采用雙切圓燃燒方式，整組燃燒器有4只一次風口，6只二次風口和2只三次風口。制粉系統采用鋼球磨中間儲倉式熱風送粉，配4臺DTM320/470型磨煤機，設計煤種為新密和義馬混煤，混合比例7:3，屬煙煤型。在投入運行以后，該爐屏式過熱器經常發生超溫。特別是在燃燒器改為濃淡燃燒器后，超溫幅度有所增加，屏式過熱器的一些管子爐外壁溫經常在500℃以上。屏式過熱器爐內爐外壁溫差按經驗推薦為100℃。當爐外壁溫為500℃以上時，爐內壁溫按經驗推算已達到600℃以上，超過了管材的許用溫度。為避免金屬管壁超溫，運行人員有時不得不降參數運行，造成機組經濟性下降，嚴重地影響了電廠安全經濟運行。
引起屏式過熱器超溫的原因主要有兩方面：一是蒸汽側的原因，工質流速低以及管組流量偏差引起的熱偏差；另一方面是煙氣側的原因，燃燒調整不當；煤質變化；火焰行程延長；火焰中心上移；鍋爐漏風等等。在對燃燒進行多次調整仍存在超溫的情況下，在屏式過熱器管壁溫度最高區域加裝丁多個爐內爐外壁溫測點，進行了多個工況的管內管外壁溫測量。通過試驗，確定了管了爐內和爐外壁溫差，爐內管壁溫度沿爐膛高度和沿管屏方向的變化；在改變濃淡燃燒器濃淡比，投運不同制粉系統，改變配風時，管子壁溫以及溫差的變化。試驗結果對同類機組鍋爐的超溫問題具有重要的參考價值，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
1、試驗測點的布置
1.1前屏過熱器
前屏過熱器為8屏雙U型。經過對爐外壁溫的分析，第2屏爐外管壁溫度最高，故在第2屏的所有管子均安裝了爐外測點。為了確定沿管屏方向溫度分布，在第17，25，32，33，37，40根管子安裝了爐內測點（橫向），同時在第2屏第37根管子（流量偏差計算書流量最小管）沿高度方向（縱向）安裝4個溫度測點。爐內溫度測點示于圖l。
1.2后屏過熱器
后屏過熱器為16屏單U型管結構。從爐外溫度測點數據分析可知：第15屏溫度最高，故在第15屏的16～30根管子上安裝爐外測點。沿管屏方向，在第15屏的第17，19，21，23，25根管子安裝爐內測點（橫向），同時在第15屏第26根管子（流量偏差計算書流量最小管）沿高度方向（縱向）安裝4個溫度測點。爐內溫度測點示于圖2。
2、試驗結果分析
2.1 負荷變化前后屏壁溫特性試驗
在鍋爐負荷為100、125、1 50、180、200MW時，進行管壁溫度測量試驗。
2.1.1前屏過熱器試驗結果
前屏過熱器爐內管壁溫度在不同負荷下沿高度方向的溫度測量結果示于圖3。
由圖3可以得到以下結論：
(1)前屏過熱器管壁在低負荷時溫度最高，
在高負荷時溫度次之，在中等負荷時溫度最低。
(2)在不同負荷下，前屏過熱器沿管子高度方向的溫度分布不同。在較低負荷下，最高溫度出現在管子的最下部，而在高負荷下，最高溫度出現在管子的最上部。這是由于屏式過熱器下部煙氣溫度較高，管子接受輻射的熱量比管子上部多，但是工質在出口處的溫度要高于管子的下部，這兩者作用的結果，造成在不同負荷下，沿管子高度方向出現不同的溫度分布。
2.1.2后屏過熱器試驗結果
圖4為在不同負荷下，后屏過熱器沿高度方向上爐內管壁溫度變化試驗結果。由圖4可以得到：
(1)與前屏過熱器管壁溫度變化趨勢不同，后屏過熱器管壁溫度隨著負荷升高而升高的趨勢非常明顯。后屏過熱器在高負荷時容易發生超溫。
(2)當鍋爐在低負荷下運行時，管壁溫度沿管子高度方向由上向下逐漸升高。在較高和高負荷時，雖然溫度最高的點仍在管子的最下部，但是在管子的中上部沒有明顯的溫度梯度，在出口處還略有升高。
2.2負荷變化爐內爐外測點溫差比較試驗
2.2.1前屏過熱器試驗結果
在不同負荷下，前屏過熱器爐內爐外溫差測量結果見圖5和圖6。圖5為125MW負荷時的試驗結果，圖6為200MW負荷時的試驗結果。
從圖可以看出：在不同負荷，不同管子的爐內爐外壁溫差均不同。在125MW負荷時，爐內外壁溫差較小，但是管壁溫度很高。在200MW時，爐內外壁溫差較大，但是管壁溫度低。表1為所有工況爐內爐外壁溫差的統計結果。從表1可以看到；在150MW負荷時，爐內外壁溫差最小；在200MW負荷時，爐內外壁溫差最大。由于前屏爐外壁溫的最高值主要發生在低負荷區，在高負荷時管壁溫度低，并且爐內溫度最高管為第37號管。在運行時，只要監視第37號管的壁溫，對前屏管壁是否超溫即可做到胸中有數。對37號管的實際最高管壁溫度，可按爐外管壁溫度加60℃來確定。前屏爐內外溫差也可統一取為70'C，這已具有足夠的安全裕度。
2.2.2后屏過熱囂試驗結果
后屏過熱器的爐內爐外壁溫差的測量結果示于圖7和圖8。
由以上2圖可以看出：沿著管排方向，爐內壁溫出現不規則的分布。由于在后屏區煙氣流速分布不均，各管子流量不相等均會造成爐內管壁溫度不同，很難找出造成這種不規則的確切原因。當然，爐內熱電偶松動也可能是產生這種溫度分布不規則的原因。但是，由于測量溫度在常規的范圍內，我們無法認定這些不規則溫度分布是由熱電偶松動而引起的。根據對所有工況數據的統計結果，第17號管爐內外壁溫差最大值為130℃，第25號管爐內外壁溫差最小為30℃，第26號管最大爐內外壁溫差為1 00℃。由于第26號管爐外溫差最高，第17號管的爐外壁溫要比第26號管小。因此，從監視超溫的角度出發，后屏爐內外壁溫差可以考慮采用100℃的經驗值。
2.3燃燒調整對前后屏壁溫的影響試驗
2.3.1調整濃淡燃燒器濃淡比時壁溫變化
為了穩定燃燒，節省助燃用油，許多電廠進了燃燒器低負荷穩燃改造。該電廠采用了水平可調濃淡型燃燒器。可通過調整濃淡比來調整爐內的燃燒狀況。在其它試驗條件不變時，鍋爐負荷為150MW，調整煤粉濃淡燃燒器的濃淡比，得到圖9和圖10的試驗結果。
由上圖可以看出：在煤粉濃淡比大、煤粉濃縮效果比較好時，前后屏過熱器的爐外爐內管壁溫度均升高，平均溫升為8℃—12℃。這是由于當煤粉濃縮效果好時，爐膛火焰溫度高，燃燒工況相對穩定，煙氣溫度提高，造成屏式過熱器換熱加強，管壁溫度上升。2.3.2投運不同制粉系統對壁溫的影響試驗
對于中間儲倉式制粉系統，制粉系統的乏氣通過三次風噴口進入爐膛。三次風設計速度高，溫度低，含有10%左右的煤粉，位于燃燒器的最上層，離屏式過熱器的位置很近。因此，在不同的制粉系統運行時，必然會引起壁溫的變化。試驗結果示于圖11和圖12。
從上圖可以看出：對于前屏，投運1、3磨時壁溫要高于投運1，4磨約2～3℃；對于后屏，投運1、2磨時壁溫要高于投運1、4磨約為10—20℃。投運不同的制粉系統，對后屏壁溫的影響要比前屏大。這主要是由于兩者換熱方式的不同。根據電廠冷態空氣動力場試驗結果，在這兩種制粉系統運行條件下都存在流速分布不均的情況，但投運1、4磨時的偏差更大一些。這使得對半輻射半對流后屏過熱器的壁溫影響更大。
2.3.3改變運行配風方式試驗
運行配風方式對爐內火焰中心影響很大。一般而言，當采取寶塔型配風，即下部風速大，上部風速低時，火焰中心一般上移。當采用倒寶塔配風，即上部風速高，下部風速低，火焰中心下移，前后屏的管壁溫度將降低。圖13為電廠習慣配風方式和倒寶塔配風時，前屏壁溫測量結果。
從試驗結果看：采用上部二次風速大，下部二次風速小的倒寶塔配風，有利于降低壁溫，平均降溫幅度為5～8℃，后屏降溫幅度為3—18℃。在高負荷時，為了送人爐內燃燒所需的足夠風量，二次風門已全開，因此利用配風調整壁溫的措施作用有限。
3、結論
(1)前后屏過熱器由于結構，換熱方式，布置位置不同，使得爐內爐外壁溫差值不相同。當采用爐外壁溫測點監控爐內管壁溫度時，前屏過熱器爐內爐外壁溫差值可選擇為70℃，后屏過熱器爐內爐外壁溫差值可以選擇為100℃。該數值可供同類型鍋爐參考。
(2)前屏過熱器管壁溫度隨著鍋爐負荷升高而降低，超溫發生在低負荷；后屏過熱器管壁溫度隨著鍋爐負荷升高而升高+超溫發生在高負荷，
(3)前屏過熱器沿管子高度方向的溫度分布為：對前屏過熱器，在低負荷下(100MW～125MW)，爐內管子最高溫度出現在管子的最下部+而在高負荷下，最高溫度出現在管子的最上部。對后屏過熱器，雖然所有負荷下，爐內管壁最高溫度點出現在管子下部。但在負荷大于125MW時，沿管子長度方向上溫度梯度已經很小，在有些工況中+出口處溫度還略有升高。
(4)降低煤粉濃度燃燒器的濃淡分離比，管壁溫度將有所降低。在試驗工況下，前后屏平均降溫幅度為8—12℃。但是濃淡比降低時，會對爐內燃燒產生不利的影響，尤其是在低負荷時，更是如此。因此，降低濃淡比要視爐內燃燒情況而定。
(5)改變制粉系統的投運方式，對后屏壁溫的影響要比前屏影響大許多。采用上部二次風犬，下部二次風小的倒寶塔配風，使前屏平均降溫幅度為5—8℃，后屏降溫幅度為3-18℃，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
相關生物質鍋爐顆粒機產品：
1、生物質壁爐
2、秸稈顆粒機
3、木屑顆粒機
