0、引言
某电厂锅炉为上海锅炉厂引进ALSTOM美国公司的600MW超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，型号为SG-1913/25.4-M971，单炉膛、一次中间再热，采用四角切圆燃烧方式，为平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Ⅱ型露天布置燃煤锅炉。该厂4台同型号锅炉自投产以来，一直存在着主、再热蒸汽的左、右两侧汽温偏差大等问题，分隔屏出口过热汽温偏差幅度甚至高达18℃左右，而低温再热器出口温度偏差最高也可以达到16℃左右，使得局部管材易超温，在运行过程中大量投用减温水，不但严重影响锅炉的经济运行，更威胁到机组的安全运行。
本文在对汽温偏差产生原因进行理论分析的基础上，结合试验研究分析了分离燃尽风SOFA反切角度、SOFA风量和SOFA配风方式等因素对汽温偏差的影响，为解决汽温偏差问题提供了理论依据。通过试验调整，实现了将主、再热汽温偏差有效控制在5℃以内。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
1、燃烧系统和主汽系统特点
锅炉燃烧系统按中速磨冷一次风直吹式制粉系统设计，配6台HP1003型中速磨磨煤机，其中5运1备。煤粉细度R75为25%。24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈顺时针方向切圆燃烧。
主风箱设有6层强化着火煤粉喷嘴，在煤粉喷嘴四周布置周界风。在每相邻2层煤粉喷嘴之间布置l层辅助风喷嘴，其中包括上下2只偏置的CFS喷嘴，1只直吹风喷嘴。在主风箱上部设有2层紧凑燃尽风CCOFA喷嘴，在主风箱下部设有1层火下风UFA喷嘴。在主风箱上部布置有分离燃尽风SOFA燃烧器，包括5层摆角可在+150～-150范围内水平摆动的SOFA喷嘴，使SOFA达到不同的反切角度，使进入燃烧器上部区域的气流旋转强度得到减弱乃至被消除。
过热蒸汽系统流程如图l所示。从炉顶出口集箱引出的蒸汽依次经过顶棚及包覆墙过热器、分隔屏过热器后，再分二路经I级喷水减温后进入后屏过热器，然后从后屏过热器分二路经Ⅱ级喷水减温后进入末级过热器，最后分两路引至两根主蒸汽管道并送往汽机高压缸。过热器汽温通过煤水比调节和两级喷水来控制，过热器喷水取自省煤器进口管道。
再热蒸汽自汽机高压缸排出的蒸汽分成二路，经事故喷水减温器后引入低温再热器，再通过左右交叉的2根连接管道引至末级再热器，然后分两路引出至2根再热蒸汽管道，送往汽机中压缸。事故喷水取自给水泵中间抽头。再热蒸汽系统流程如图2所示。
2、汽温偏差情况和原因分析
日常运行过程中，各受热面后的左、右侧出口蒸汽温度存在较大偏差，普遍规律为分隔屏出口过热汽温右高左低，且偏差幅度有时高达28℃，为将后屏过热器和末级过热器出口汽温左、右侧调至一致，两级过热减温水的用量均为右侧明显大于左侧。由于后屏过热器与末级过热器之间的连接管为左右交叉布置，可知末级过热器左侧吸热量高于右侧。
为分析受热面左、右侧吸热不均的原因，对各工况下水平烟道的温度场进行了测量，各点温度主要采用远红外高温测温仪在观火孔处进行测量。各受热面处左、右侧烟温对比统计隋况见表1。
汽温偏差是我国大型四角切圆锅炉应用中的常见问题，国内学者开展了大量的理论和试验研究，一般认为该问题主要是由于炉膛及炉膛出口水平烟道中的烟气流场、速度场和温度场的不均匀而引起。
位于炉膛出口的受热面，其汽温特性是辐射换热与对流换热的综合结果。由于四角切圆燃烧烟气流在炉内的强烈掺混，对四角均匀投粉、配风正常的运行工况来讲，一般认为截止到分隔屏底部，炉内气流的温度场相速度场是左右对称的。烟气进入屏区后，由于残余旋转的存在及分隔屏的切割导流作用，出现了烟气速度场和流量场的偏置现象。对顺时针方向切圆燃烧方式而言，左侧分隔屏处的烟气直接通过折焰角上部进入水平烟道，而右侧分隔屏处的烟气则首先有流向前墙的趋势，然后折返进入水平烟道，如图3所示，此时形成的强烈气流扰动强化了右侧区域的对流换热，引起屏区受热面吸热量呈右高左低，进而造成屏区出口烟温左高右低。同时，由以上分析可知，左侧烟气阻力小、流量大，右侧烟气阻力大、流量小。
位于水平烟道受热面，如末级过热器和低温再热器，其汽温特性主要受对流换热的影响，由于左侧的体积流量大且烟温高，因此这几处受热面左侧换热强度要比右侧强烈。后屏过热器右侧吸热强于左侧，末级过热器左侧吸热强于右侧，但由于两者间的蒸汽连接管为左右交叉布置，促使过热汽温偏差进一步扩大。
3、各调节手段对汽温偏差影响的试验研究
根据以上分析，主要是由于炉膛出口的残余旋转气流导致了左、右侧汽温偏差，因此可从消除或削弱残余旋转强度从而提高烟气流场均匀性的角度采取相关措施进行试验研究。该锅炉的消旋动力主要来自SOFA，因此试验工作主要通过调节SOFA反切角度、SOFA风量、SOFA配风方式等相关因素来进行，以探究各调节手段对汽温偏差的影响情况，从而为运行调整减小汽温偏差提供理论依据。
3.1 SOFA反切角度的影响
燃烧器区域上部有5层SOFA风喷嘴，SOFA设计风量占二次风量的30%。SOFA喷口可在±150摆角范围内水平摆动。试验中分别进行将SOFA水平摆角反切7.50、100和150三个对比工况，用以对比分析不同的SOFA水平摆角对各受热面出口蒸汽温度的影响。试验过程中保持煤质稳定、负荷稳定、二次风分配方式和二次风总量基本不变。试验结果如图4所示，其中各汽温偏差值为同一受热面出口左、右两侧汽温的偏差值，为正时表示左侧汽温高，为负则表示右侧汽温高。
试验结果表明，反切角度从7.50逐步增加到15。时，烟温偏差随之减少，可见炉膛出口烟气的残余旋转趋于缓和。另外，随着SOFA反切角度增加，汽温偏差下降明显，其中高温再热器出口温度偏差从13℃下降到2℃，末级过热器出口汽温偏差从IOoC下降到1℃。同时，分隔屏出口汽温随着SOFA反切角的增大而逐步上升，过热器减温水量有所增加，对炉膛温度场进行同步测量分析发现炉膛火焰中心存在上移现象。由此可见，SOFA水平摆角可有效削减炉膛出口烟气残余旋转强度，具有显著的调节烟温偏差的作用，但同时应注意过热减温水用量的上升问题。
3,2 SOFA风量的影响
在额定负荷下，保持SOFA反切角度和二次风总量基本不变，逐步增大SOFA风门开度，从而增加SOFA风量，加大反切动量，试验各工况的SOFA风门开度及其对汽温偏差的影响情况详见表2。
试验结果表明，随着SOFA风量增加，烟温偏差减小，末级过热器出口汽温偏差从13.1℃下降到5.3℃，而高温再热器汽温偏差从4,6℃增加到7.1℃，分隔屏出口汽温偏差变化不明显。同时，由于二次风总量基本不变，所以燃烧器区域二次风量随之减少，导致炉膛中部燃烧器区域因缺氧较多而使火焰中心高度上移，使再热汽温显著上升。
3.3 SOFA配风方式的影响
为了解SOFA不同配风方式对消除残余旋转能力的影响，在100%负荷条件下，对五层SOFA风门分别按正宝塔型、倒宝塔型、束腰型三种组合方式配风进行试验，表3为满负荷条件下各工况的SOFA风门开度情况及其对汽温偏差的影响情况。
以上结果表明，满负荷条件下，工况4相对其它两个工况而言，其主汽温度、再热汽温偏差最小。然而试验发现，在不同负荷条件下最佳的SOFA配风方式均不一致，且与煤质等因素有关，因此SOFA配风方式应根据实际运行情况来确定。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
4、结语
(1)对于顺时针切圆燃烧的锅炉，分隔屏过热器、后屏过热器和高温再热器的蒸汽温升呈右高、左低的分布特性，而在水平烟道及尾部烟道上的受热面蒸汽温升呈左高、右低分布特性。
(2)SOFA反切角度、SOFA风量、SOFA配风方式的调整对于主、再热汽温偏差具有显著影响。SOFA反切角度和风量增加可以削弱乃至消除炉膛出口气流的残余旋转，有效减小烟温偏差，对流受热面上汽温偏差随之减小；SOFA配风方式须根据机组实际运行情况进行调整。
(3)对于反切角度和风量的调整，应兼顾汽温偏差和减温水量。若过大地增加反切动量，虽然减小了末级受热面的汽温偏差，但可能导致炉膛火焰中心上移，减温水量增加而降低经济性水平。
某电厂锅炉为上海锅炉厂引进ALSTOM美国公司的600MW超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，型号为SG-1913/25.4-M971，单炉膛、一次中间再热，采用四角切圆燃烧方式，为平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Ⅱ型露天布置燃煤锅炉。该厂4台同型号锅炉自投产以来，一直存在着主、再热蒸汽的左、右两侧汽温偏差大等问题，分隔屏出口过热汽温偏差幅度甚至高达18℃左右，而低温再热器出口温度偏差最高也可以达到16℃左右，使得局部管材易超温，在运行过程中大量投用减温水，不但严重影响锅炉的经济运行，更威胁到机组的安全运行。
本文在对汽温偏差产生原因进行理论分析的基础上，结合试验研究分析了分离燃尽风SOFA反切角度、SOFA风量和SOFA配风方式等因素对汽温偏差的影响，为解决汽温偏差问题提供了理论依据。通过试验调整，实现了将主、再热汽温偏差有效控制在5℃以内。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
1、燃烧系统和主汽系统特点
锅炉燃烧系统按中速磨冷一次风直吹式制粉系统设计，配6台HP1003型中速磨磨煤机，其中5运1备。煤粉细度R75为25%。24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈顺时针方向切圆燃烧。
主风箱设有6层强化着火煤粉喷嘴，在煤粉喷嘴四周布置周界风。在每相邻2层煤粉喷嘴之间布置l层辅助风喷嘴，其中包括上下2只偏置的CFS喷嘴，1只直吹风喷嘴。在主风箱上部设有2层紧凑燃尽风CCOFA喷嘴，在主风箱下部设有1层火下风UFA喷嘴。在主风箱上部布置有分离燃尽风SOFA燃烧器，包括5层摆角可在+150～-150范围内水平摆动的SOFA喷嘴，使SOFA达到不同的反切角度，使进入燃烧器上部区域的气流旋转强度得到减弱乃至被消除。
过热蒸汽系统流程如图l所示。从炉顶出口集箱引出的蒸汽依次经过顶棚及包覆墙过热器、分隔屏过热器后，再分二路经I级喷水减温后进入后屏过热器，然后从后屏过热器分二路经Ⅱ级喷水减温后进入末级过热器，最后分两路引至两根主蒸汽管道并送往汽机高压缸。过热器汽温通过煤水比调节和两级喷水来控制，过热器喷水取自省煤器进口管道。
再热蒸汽自汽机高压缸排出的蒸汽分成二路，经事故喷水减温器后引入低温再热器，再通过左右交叉的2根连接管道引至末级再热器，然后分两路引出至2根再热蒸汽管道，送往汽机中压缸。事故喷水取自给水泵中间抽头。再热蒸汽系统流程如图2所示。
2、汽温偏差情况和原因分析
日常运行过程中，各受热面后的左、右侧出口蒸汽温度存在较大偏差，普遍规律为分隔屏出口过热汽温右高左低，且偏差幅度有时高达28℃，为将后屏过热器和末级过热器出口汽温左、右侧调至一致，两级过热减温水的用量均为右侧明显大于左侧。由于后屏过热器与末级过热器之间的连接管为左右交叉布置，可知末级过热器左侧吸热量高于右侧。
为分析受热面左、右侧吸热不均的原因，对各工况下水平烟道的温度场进行了测量，各点温度主要采用远红外高温测温仪在观火孔处进行测量。各受热面处左、右侧烟温对比统计隋况见表1。
汽温偏差是我国大型四角切圆锅炉应用中的常见问题，国内学者开展了大量的理论和试验研究，一般认为该问题主要是由于炉膛及炉膛出口水平烟道中的烟气流场、速度场和温度场的不均匀而引起。
位于炉膛出口的受热面，其汽温特性是辐射换热与对流换热的综合结果。由于四角切圆燃烧烟气流在炉内的强烈掺混，对四角均匀投粉、配风正常的运行工况来讲，一般认为截止到分隔屏底部，炉内气流的温度场相速度场是左右对称的。烟气进入屏区后，由于残余旋转的存在及分隔屏的切割导流作用，出现了烟气速度场和流量场的偏置现象。对顺时针方向切圆燃烧方式而言，左侧分隔屏处的烟气直接通过折焰角上部进入水平烟道，而右侧分隔屏处的烟气则首先有流向前墙的趋势，然后折返进入水平烟道，如图3所示，此时形成的强烈气流扰动强化了右侧区域的对流换热，引起屏区受热面吸热量呈右高左低，进而造成屏区出口烟温左高右低。同时，由以上分析可知，左侧烟气阻力小、流量大，右侧烟气阻力大、流量小。
位于水平烟道受热面，如末级过热器和低温再热器，其汽温特性主要受对流换热的影响，由于左侧的体积流量大且烟温高，因此这几处受热面左侧换热强度要比右侧强烈。后屏过热器右侧吸热强于左侧，末级过热器左侧吸热强于右侧，但由于两者间的蒸汽连接管为左右交叉布置，促使过热汽温偏差进一步扩大。
3、各调节手段对汽温偏差影响的试验研究
根据以上分析，主要是由于炉膛出口的残余旋转气流导致了左、右侧汽温偏差，因此可从消除或削弱残余旋转强度从而提高烟气流场均匀性的角度采取相关措施进行试验研究。该锅炉的消旋动力主要来自SOFA，因此试验工作主要通过调节SOFA反切角度、SOFA风量、SOFA配风方式等相关因素来进行，以探究各调节手段对汽温偏差的影响情况，从而为运行调整减小汽温偏差提供理论依据。
3.1 SOFA反切角度的影响
燃烧器区域上部有5层SOFA风喷嘴，SOFA设计风量占二次风量的30%。SOFA喷口可在±150摆角范围内水平摆动。试验中分别进行将SOFA水平摆角反切7.50、100和150三个对比工况，用以对比分析不同的SOFA水平摆角对各受热面出口蒸汽温度的影响。试验过程中保持煤质稳定、负荷稳定、二次风分配方式和二次风总量基本不变。试验结果如图4所示，其中各汽温偏差值为同一受热面出口左、右两侧汽温的偏差值，为正时表示左侧汽温高，为负则表示右侧汽温高。
试验结果表明，反切角度从7.50逐步增加到15。时，烟温偏差随之减少，可见炉膛出口烟气的残余旋转趋于缓和。另外，随着SOFA反切角度增加，汽温偏差下降明显，其中高温再热器出口温度偏差从13℃下降到2℃，末级过热器出口汽温偏差从IOoC下降到1℃。同时，分隔屏出口汽温随着SOFA反切角的增大而逐步上升，过热器减温水量有所增加，对炉膛温度场进行同步测量分析发现炉膛火焰中心存在上移现象。由此可见，SOFA水平摆角可有效削减炉膛出口烟气残余旋转强度，具有显著的调节烟温偏差的作用，但同时应注意过热减温水用量的上升问题。
3,2 SOFA风量的影响
在额定负荷下，保持SOFA反切角度和二次风总量基本不变，逐步增大SOFA风门开度，从而增加SOFA风量，加大反切动量，试验各工况的SOFA风门开度及其对汽温偏差的影响情况详见表2。
试验结果表明，随着SOFA风量增加，烟温偏差减小，末级过热器出口汽温偏差从13.1℃下降到5.3℃，而高温再热器汽温偏差从4,6℃增加到7.1℃，分隔屏出口汽温偏差变化不明显。同时，由于二次风总量基本不变，所以燃烧器区域二次风量随之减少，导致炉膛中部燃烧器区域因缺氧较多而使火焰中心高度上移，使再热汽温显著上升。
3.3 SOFA配风方式的影响
为了解SOFA不同配风方式对消除残余旋转能力的影响，在100%负荷条件下，对五层SOFA风门分别按正宝塔型、倒宝塔型、束腰型三种组合方式配风进行试验，表3为满负荷条件下各工况的SOFA风门开度情况及其对汽温偏差的影响情况。
以上结果表明，满负荷条件下，工况4相对其它两个工况而言，其主汽温度、再热汽温偏差最小。然而试验发现，在不同负荷条件下最佳的SOFA配风方式均不一致，且与煤质等因素有关，因此SOFA配风方式应根据实际运行情况来确定。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
4、结语
(1)对于顺时针切圆燃烧的锅炉，分隔屏过热器、后屏过热器和高温再热器的蒸汽温升呈右高、左低的分布特性，而在水平烟道及尾部烟道上的受热面蒸汽温升呈左高、右低分布特性。
(2)SOFA反切角度、SOFA风量、SOFA配风方式的调整对于主、再热汽温偏差具有显著影响。SOFA反切角度和风量增加可以削弱乃至消除炉膛出口气流的残余旋转，有效减小烟温偏差，对流受热面上汽温偏差随之减小；SOFA配风方式须根据机组实际运行情况进行调整。
(3)对于反切角度和风量的调整，应兼顾汽温偏差和减温水量。若过大地增加反切动量，虽然减小了末级受热面的汽温偏差，但可能导致炉膛火焰中心上移，减温水量增加而降低经济性水平。
