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摘要：本文结合600MW超临界W型火焰直流锅炉运行中，引起水冷壁壁温差的原因，对如何控制水冷壁壁温差展开研究。同时对工质焓增、工质出口温度、水冷壁及锅炉运行调整等措施在水冷壁壁温差控制中的实践价值进行简单阐述，借此明确W型火焰直流锅炉在超临界状态中，其水冷壁壁温差控制的要点。
关键词：600MW；W型火焰直流；锅炉；水冷壁壁；温差
引言
水冷壁是锅炉结构设计中的重要组分，其温差控制关系着锅炉生产作业质量与效率。为有效指导锅炉水冷壁壁温差控制，本文以600MW超临界W型火焰直流锅炉为例，对该类锅炉内水冷壁壁温差控制思路做出探讨，希望给予相关从业者建议与参考。
一、引起水冷壁壁温差的原因
600MW超临界W型火焰直流锅炉，其在内部结构中水冷壁的布设模式通常为低质量、低流速的垂直管道设计。但在该类锅炉运行期间，由于水冷壁内管壁流速设计后，正态反应特征限制着壁管的跟随性能，所以在锅炉负荷较大时，水冷壁管壁反应特性会呈现出固化、滞后的情况，导致管壁在高负荷温度下与相邻、周边低温环境产生较大温度偏差[1]。结合锅炉动力特征，造成水冷壁温差的原因可从以下内容体现。
首先，锅炉下端辐射区域中，水冷壁壁温与锅炉负荷有着明显联系性，该区域壁温降低时，锅炉辐射会明显升高，而上端辐射区域则是在负荷变高时，水冷壁壁温差的变化趋势为“先降后升”。因此，若W型火焰直流锅炉负荷为600MW，上端辐射区域、下端辐射区域的壁温偏差较大，约为18摄氏度。同时在锅炉运行期间，上端辐射区域中直流管壁工质温度较小，但辐射区螺旋管周边水冷壁温度上升。
其次，因水冷壁上端辐射区域中的垂直管工质参数较大、且大于比热区，所以在工质流速较低状态下，锅炉中间混合集箱中的流量分配受阻，上端辐射区、下端辐射区的水冷壁温度差异明显。
最后，通常情况下，锅炉热负荷增加时，水冷壁出口温度会与锅炉下端辐射区负荷呈反比关系，即负荷增加、温差下降。然而在负荷较低时，外部压力会导致W型火焰直流锅炉处于“亚临界”状态中。锅炉在该状态时，水冷壁工质是由水汽混合而成，内部比容数值变大。在此基础上，若锅炉内部热负荷出现不均匀现象，水冷壁在与之并行时的热偏差会明显增加，水冷壁壁温差变大。
二、水冷壁壁温差控制思路
为避免W型火焰直流锅炉在负荷为600MW时，水冷壁壁温差影响锅炉安全、稳定运行，本文从工质焓增、出口工质温度、运行调整等方面，分析该类锅炉水冷壁壁温差控制方法。
（一）控制工质焓增
研究显示，在锅炉中水冷壁垂直管屏、螺旋管圈相对比时，若工质温度偏差值较为相似，则螺旋管圈质量流速约为水冷壁垂直管屏的2到3倍，且工质焓增会超出5倍[2]。具体来说，在600MW超临界压力下，W型火焰直流锅炉工质焓增、定压比热会对锅炉内的流量偏
在控制锅炉水冷壁壁温差时，相关人员可将下端辐射区域中，螺旋管圈水冷壁工质焓增进行有效控制，即使水冷壁工质焓增处于1300~1000kJ/kg，继而使得下端辐射范围中，工质温度差小于2℃。另外，若将上端辐射区域工质焓增调控为100~250kJ/kg时，则该区域水冷管壁温差将小于40℃。
（二）出口工质温度监测
出口工质温度监测与控制，同样是W型火焰直流锅炉负荷为600MW时，水冷壁壁温差控制的关键内容。锅炉负荷为600MW时，其超临界机组运行后，水冷壁的出口范围的工质温差较小，且上下水冷壁管道温度偏差系数会处于平衡状态。另外，在亚临界压力产生后，受超临界机组负荷参数影响，锅炉炉膛内部的火焰直流充满度改变，热负荷分布更为均匀，同时在热负荷时间过长后，水冷壁管对内部热度吸热偏差会明显减少，使得工质出口温度处于合理范围中[3]。但是在工质为600MW超临界时，锅炉内热负荷分布会出现偏差，且上端辐射区域中、下端辐射区域中水冷壁工质温度偏差大。具体可表现为后墙、前墙中间区域温度高，但边角部位温度低。为此，相关人员在W型火焰直流锅炉负荷达到600MW时，应持续监控炉膛下端辐射区域的水冷壁出口工质，借此通过炉膛内燃烧系数的科学调控，使水冷管口温度时刻处于平衡状态，减少水冷壁壁温差现象的产生。
（三）锅炉运行调整
科学、灵活的W型火焰直流锅炉运行参数，可确保水冷壁运行处于稳定状态，继而有序控制壁温温差。具体来说，通过监测600MW超临界状态时，锅炉实际运行情况，相关人员能够直接掌握磨煤机、分离器出口温度等因素与水冷壁壁温差的作用关系。在此基础上，相关人员可利用各类磨组运行模式的调整，将其合理布设在炉膛内的燃烧设备中，继而均匀、对称的分布在炉膛内部空间中，促使水冷壁壁温差被控制在一定数值中。比如将磨组运行模式调整为四-BCDE磨、五-BCDEF，为炉膛内火焰充满时热负荷均匀分布创造条件。
除此之外，相关人员还应重视锅炉“低过热度”运行的调整，并在锅炉内主汽温处于额定范围后，控制温水用量、增加水冷壁工质流量，以此控制水冷波出口温度变化，强化管壁温差控制力度。再者，结合以往的运行经验，在W型火焰直流锅炉内分离器过热度超出30℃时，水冷壁容易发生超温情况，过热度低于10℃时，高负荷主汽温将无法处于额定温度，所以若在锅炉运行中，将分离器过热度调整为10~25℃时，可保障水冷壁壁温差的控制效果。
三、结语
综上所述,对于负荷为600MW的W型火焰直流锅炉，其水冷壁温差的产生会导致锅炉安全系数增大、运行风险增加，不利于锅炉工况的良好控制。因此，本文从锅炉运行、工质焓增、水冷壁出口工质温度等方面，指出锅炉磨组运行模式调整、出口工质温度监测对水冷壁壁温差控制的基本价值，明确水冷壁运行状态的改善方法。
参考文献：
[1]董清梅,郭馨.某电厂600MW超临界W型火焰锅炉的升级与改造[J].电站系统工程, 2019(03):21-23.
[2]吕当振,周延华,刘帅等.600MW超临界W火焰锅炉垂直水冷壁壁温分布特性及偏差控制[J].中国电机工程学报,2019(11):18-20.
[3]商宇薇,薛长智,高雷.某电厂600MW超超临界锅炉水冷壁温差偏大问题分析及处理[J]电站系统工程,2020(3):166-167.