0、引言
    某電廠鍋爐為上海鍋爐廠引進ALSTOM美國公司的600MW超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，型號為SG-1913/25.4-M971，單爐膛、一次中間再熱，采用四角切圓燃燒方式，為平衡通風、固態排渣、全鋼懸吊結構Ⅱ型露天布置燃煤鍋爐。該廠4臺同型號鍋爐自投產以來，一直存在著主、再熱蒸汽的左、右兩側汽溫偏差大等問題，分隔屏出口過熱汽溫偏差幅度甚至高達18℃左右，而低溫再熱器出口溫度偏差最高也可以達到16℃左右，使得局部管材易超溫，在運行過程中大量投用減溫水，不但嚴重影響鍋爐的經濟運行，更威脅到機組的安全運行。
    本文在對汽溫偏差產生原因進行理論分析的基礎上，結合試驗研究分析了分離燃盡風SOFA反切角度、SOFA風量和SOFA配風方式等因素對汽溫偏差的影響，為解決汽溫偏差問題提供了理論依據。通過試驗調整，實現了將主、再熱汽溫偏差有效控制在5℃以內。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、燃燒系統和主汽系統特點
    鍋爐燃燒系統按中速磨冷一次風直吹式制粉系統設計，配6臺HP1003型中速磨磨煤機，其中5運1備。煤粉細度R75為25%。24只直流式燃燒器分6層布置于爐膛下部四角，煤粉和空氣從四角送入，在爐膛中呈順時針方向切圓燃燒。
    主風箱設有6層強化著火煤粉噴嘴，在煤粉噴嘴四周布置周界風。在每相鄰2層煤粉噴嘴之間布置l層輔助風噴嘴，其中包括上下2只偏置的CFS噴嘴，1只直吹風噴嘴。在主風箱上部設有2層緊湊燃盡風CCOFA噴嘴，在主風箱下部設有1層火下風UFA噴嘴。在主風箱上部布置有分離燃盡風SOFA燃燒器，包括5層擺角可在+150～-150范圍內水平擺動的SOFA噴嘴，使SOFA達到不同的反切角度，使進入燃燒器上部區域的氣流旋轉強度得到減弱乃至被消除。
    過熱蒸汽系統流程如圖l所示。從爐頂出口集箱引出的蒸汽依次經過頂棚及包覆墻過熱器、分隔屏過熱器后，再分二路經I級噴水減溫后進入后屏過熱器，然后從后屏過熱器分二路經Ⅱ級噴水減溫后進入末級過熱器，最后分兩路引至兩根主蒸汽管道并送往汽機高壓缸。過熱器汽溫通過煤水比調節和兩級噴水來控制，過熱器噴水取自省煤器進口管道。
    再熱蒸汽自汽機高壓缸排出的蒸汽分成二路，經事故噴水減溫器后引入低溫再熱器，再通過左右交叉的2根連接管道引至末級再熱器，然后分兩路引出至2根再熱蒸汽管道，送往汽機中壓缸。事故噴水取自給水泵中間抽頭。再熱蒸汽系統流程如圖2所示。
2、汽溫偏差情況和原因分析
    日常運行過程中，各受熱面后的左、右側出口蒸汽溫度存在較大偏差，普遍規律為分隔屏出口過熱汽溫右高左低，且偏差幅度有時高達28℃，為將后屏過熱器和末級過熱器出口汽溫左、右側調至一致，兩級過熱減溫水的用量均為右側明顯大于左側。由于后屏過熱器與末級過熱器之間的連接管為左右交叉布置，可知末級過熱器左側吸熱量高于右側。
    為分析受熱面左、右側吸熱不均的原因，對各工況下水平煙道的溫度場進行了測量，各點溫度主要采用遠紅外高溫測溫儀在觀火孔處進行測量。各受熱面處左、右側煙溫對比統計隋況見表1。
    汽溫偏差是我國大型四角切圓鍋爐應用中的常見問題，國內學者開展了大量的理論和試驗研究，一般認為該問題主要是由于爐膛及爐膛出口水平煙道中的煙氣流場、速度場和溫度場的不均勻而引起。
    位于爐膛出口的受熱面，其汽溫特性是輻射換熱與對流換熱的綜合結果。由于四角切圓燃燒煙氣流在爐內的強烈摻混，對四角均勻投粉、配風正常的運行工況來講，一般認為截止到分隔屏底部，爐內氣流的溫度場相速度場是左右對稱的。煙氣進入屏區后，由于殘余旋轉的存在及分隔屏的切割導流作用，出現了煙氣速度場和流量場的偏置現象。對順時針方向切圓燃燒方式而言，左側分隔屏處的煙氣直接通過折焰角上部進入水平煙道，而右側分隔屏處的煙氣則首先有流向前墻的趨勢，然后折返進入水平煙道，如圖3所示，此時形成的強烈氣流擾動強化了右側區域的對流換熱，引起屏區受熱面吸熱量呈右高左低，進而造成屏區出口煙溫左高右低。同時，由以上分析可知，左側煙氣阻力小、流量大，右側煙氣阻力大、流量小。
  位于水平煙道受熱面，如末級過熱器和低溫再熱器，其汽溫特性主要受對流換熱的影響，由于左側的體積流量大且煙溫高，因此這幾處受熱面左側換熱強度要比右側強烈。后屏過熱器右側吸熱強于左側，末級過熱器左側吸熱強于右側，但由于兩者間的蒸汽連接管為左右交叉布置，促使過熱汽溫偏差進一步擴大。
3、各調節手段對汽溫偏差影響的試驗研究
    根據以上分析，主要是由于爐膛出口的殘余旋轉氣流導致了左、右側汽溫偏差，因此可從消除或削弱殘余旋轉強度從而提高煙氣流場均勻性的角度采取相關措施進行試驗研究。該鍋爐的消旋動力主要來自SOFA，因此試驗工作主要通過調節SOFA反切角度、SOFA風量、SOFA配風方式等相關因素來進行，以探究各調節手段對汽溫偏差的影響情況，從而為運行調整減小汽溫偏差提供理論依據。
3.1 SOFA反切角度的影響
    燃燒器區域上部有5層SOFA風噴嘴，SOFA設計風量占二次風量的30%。SOFA噴口可在±150擺角范圍內水平擺動。試驗中分別進行將SOFA水平擺角反切7.50、100和150三個對比工況，用以對比分析不同的SOFA水平擺角對各受熱面出口蒸汽溫度的影響。試驗過程中保持煤質穩定、負荷穩定、二次風分配方式和二次風總量基本不變。試驗結果如圖4所示，其中各汽溫偏差值為同一受熱面出口左、右兩側汽溫的偏差值，為正時表示左側汽溫高，為負則表示右側汽溫高。
    試驗結果表明，反切角度從7.50逐步增加到15。時，煙溫偏差隨之減少，可見爐膛出口煙氣的殘余旋轉趨于緩和。另外，隨著SOFA反切角度增加，汽溫偏差下降明顯，其中高溫再熱器出口溫度偏差從13℃下降到2℃，末級過熱器出口汽溫偏差從IOoC下降到1℃。同時，分隔屏出口汽溫隨著SOFA反切角的增大而逐步上升，過熱器減溫水量有所增加，對爐膛溫度場進行同步測量分析發現爐膛火焰中心存在上移現象。由此可見，SOFA水平擺角可有效削減爐膛出口煙氣殘余旋轉強度，具有顯著的調節煙溫偏差的作用，但同時應注意過熱減溫水用量的上升問題。
3,2 SOFA風量的影響
    在額定負荷下，保持SOFA反切角度和二次風總量基本不變，逐步增大SOFA風門開度，從而增加SOFA風量，加大反切動量，試驗各工況的SOFA風門開度及其對汽溫偏差的影響情況詳見表2。
    試驗結果表明，隨著SOFA風量增加，煙溫偏差減小，末級過熱器出口汽溫偏差從13.1℃下降到5.3℃，而高溫再熱器汽溫偏差從4,6℃增加到7.1℃，分隔屏出口汽溫偏差變化不明顯。同時，由于二次風總量基本不變，所以燃燒器區域二次風量隨之減少，導致爐膛中部燃燒器區域因缺氧較多而使火焰中心高度上移，使再熱汽溫顯著上升。
3.3 SOFA配風方式的影響
    為了解SOFA不同配風方式對消除殘余旋轉能力的影響，在100%負荷條件下，對五層SOFA風門分別按正寶塔型、倒寶塔型、束腰型三種組合方式配風進行試驗，表3為滿負荷條件下各工況的SOFA風門開度情況及其對汽溫偏差的影響情況。
    以上結果表明，滿負荷條件下，工況4相對其它兩個工況而言，其主汽溫度、再熱汽溫偏差最小。然而試驗發現，在不同負荷條件下最佳的SOFA配風方式均不一致，且與煤質等因素有關，因此SOFA配風方式應根據實際運行情況來確定。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。
4、結語
    (1)對于順時針切圓燃燒的鍋爐，分隔屏過熱器、后屏過熱器和高溫再熱器的蒸汽溫升呈右高、左低的分布特性，而在水平煙道及尾部煙道上的受熱面蒸汽溫升呈左高、右低分布特性。
    (2)SOFA反切角度、SOFA風量、SOFA配風方式的調整對于主、再熱汽溫偏差具有顯著影響。SOFA反切角度和風量增加可以削弱乃至消除爐膛出口氣流的殘余旋轉，有效減小煙溫偏差，對流受熱面上汽溫偏差隨之減小；SOFA配風方式須根據機組實際運行情況進行調整。
    (3)對于反切角度和風量的調整，應兼顧汽溫偏差和減溫水量。若過大地增加反切動量，雖然減小了末級受熱面的汽溫偏差，但可能導致爐膛火焰中心上移，減溫水量增加而降低經濟性水平。