660 MW東方機(jī)組啟動(dòng)汽溫偏高分析及措施

呼延斌，尉亞軍，趙吉順

（1.陜西榆林經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)匯通熱電有限公司 陜西 榆林 719000；2.陜西華電蒲城第二發(fā)電有限責(zé)任公司 安生二部，陜西 蒲城 715501）

陜西華電蒲城發(fā)電有限責(zé)任公司 （以下簡(jiǎn)稱 “蒲城電廠”）三期擴(kuò)建工程為2×660 MW直接空冷超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組。鍋爐為DG2100/25.4-II2型超臨界參數(shù)變壓直流爐，一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道、采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、平衡通風(fēng)、半露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。設(shè)計(jì)煤種為黃陵長(zhǎng)焰煙煤。鍋爐燃燒器采用BHK技術(shù)設(shè)計(jì)的低NOx旋流式煤粉燃燒器（HT-NR3），前、后墻對(duì)沖布置，共30只，前墻布置18只，分上、中、下三層布置；后墻布置12只，分下、中二層布置。鍋爐制粉系統(tǒng)采用雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，冷一次風(fēng)正壓直吹式系統(tǒng)。磨煤機(jī)采用沈陽(yáng)重型機(jī)械廠生產(chǎn)的BBD-4060B雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，5臺(tái)運(yùn)行，無(wú)備用。汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的NZK643-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、直接空冷式機(jī)組。發(fā)電機(jī)為東方電機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的QFSN-660-2-22型三相同步汽輪發(fā)電機(jī)，采用水氫氫冷卻方式，發(fā)電機(jī)額定容量為660 MW。

蒲城電廠三期兩臺(tái)機(jī)組于2008年底實(shí)現(xiàn)雙投，在機(jī)組整套啟動(dòng)調(diào)試期間和調(diào)試結(jié)束后剛剛轉(zhuǎn)入商業(yè)運(yùn)行的初期，由于爐水循環(huán)泵系統(tǒng)因供貨原因未及時(shí)安裝投運(yùn)以及運(yùn)行人員對(duì)該鍋爐特性的掌握不夠，在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)期間多次出現(xiàn)氣溫偏高的問(wèn)題，同時(shí)該型鍋爐在其他電廠也出現(xiàn)類似情況，故有必要分析660 MW東方超臨界機(jī)組沖轉(zhuǎn)過(guò)程中主汽溫偏高的原因以及應(yīng)采取的應(yīng)對(duì)措施，保證機(jī)組安全、快速啟動(dòng)。

1 東方集團(tuán)660 MW超臨界鍋爐簡(jiǎn)介

1.1 超臨界660 MW鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)

三期工程超臨界660 MW鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示[1]。

表1 鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)Tab.1 Main parameters design of boiler

1.2 啟動(dòng)系統(tǒng)

鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)主要由內(nèi)置式啟動(dòng)分離器、儲(chǔ)水罐、儲(chǔ)水罐水位控制閥（361閥組）等組成。經(jīng)過(guò)水冷壁加熱后的工質(zhì)進(jìn)入啟動(dòng)分離器，分離出來(lái)的水通過(guò)啟動(dòng)分離器下方的連接管進(jìn)入儲(chǔ)水罐，分離出來(lái)的蒸汽則由分離器上方的連接管引入頂棚過(guò)入口聯(lián)箱。361閥組調(diào)節(jié)儲(chǔ)水罐的水位在規(guī)定值，儲(chǔ)水罐中的水經(jīng)過(guò)361閥組，在鍋爐清洗以及點(diǎn)火初始階段水質(zhì)不合格時(shí)，被排到鍋爐疏水?dāng)U容器中，然后經(jīng)擴(kuò)容降壓后排往機(jī)組排水槽內(nèi)；水質(zhì)合格時(shí)，由鍋爐冷凝水疏水泵送往凝汽器熱井循環(huán)利用。

1.3 燃燒系統(tǒng)

鍋爐燃燒器采用BHK技術(shù)設(shè)計(jì)的低NOx旋流式煤粉燃燒器（HT-NR3），前、后墻對(duì)沖布置，共 30只，前墻布置 18只，分上、中、下三層布置；后墻布置12只，分下、中二層布置。在燃燒器的最上方，前后墻分別布置了1層8只燃盡風(fēng)口，已達(dá)到降低NOx的目的，保護(hù)環(huán)境。爐膛燃燒器區(qū)域每層布置6只燃燒器，每只燃燒器配有出力為953 kg/h、機(jī)械霧化的點(diǎn)火油槍。為了達(dá)到節(jié)約能源的目的，鍋爐改造安裝了微油點(diǎn)火系統(tǒng)，將前墻最底層的6只燃燒器和后墻最底層的2只燃燒器改造為微油點(diǎn)火裝置。燃燒器配風(fēng)分為一次風(fēng)、內(nèi)二次風(fēng)和外二次風(fēng)。一次風(fēng)攜帶煤粉，單只燃燒器內(nèi)、外二次風(fēng)的風(fēng)量分別通過(guò)調(diào)節(jié)各內(nèi)二次風(fēng)套筒開度和外二次風(fēng)調(diào)風(fēng)器的開度來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，來(lái)自二次風(fēng)大風(fēng)箱的中心風(fēng)在油槍投運(yùn)時(shí)滿足油槍燃燒用的根部風(fēng)量要求。

1.4 鍋爐的調(diào)溫方式

鍋爐過(guò)熱汽溫主要通過(guò)調(diào)節(jié)煤水比并配合一、二級(jí)減溫水來(lái)進(jìn)行調(diào)整，減溫水來(lái)自鍋爐省煤器出口的給水。一級(jí)減溫器布置在低溫過(guò)熱器和屏式過(guò)熱器之間，二級(jí)減溫器布置在屏式過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器之間。再熱汽溫主要是通過(guò)布置在鍋爐尾部煙道的煙氣擋板，通過(guò)改變通過(guò)低溫再熱器的煙氣量來(lái)調(diào)整，同時(shí)布置有再熱器事故減溫水，設(shè)在低溫再熱器和高溫再熱器之間。

2 冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)蒸汽溫度偏高現(xiàn)象

表2列出了2009年初幾次典型的冷態(tài)啟動(dòng)期間的沖轉(zhuǎn)參數(shù)，主蒸汽溫度偏高的問(wèn)題比較突出。從已經(jīng)投產(chǎn)的同類型鍋爐的運(yùn)行情況來(lái)看，該型鍋爐普遍存在沖轉(zhuǎn)時(shí)汽溫高的現(xiàn)象[2-4]。如沁北電廠和廣東汕頭電廠，汽溫往往高達(dá)500℃以上，甚至達(dá)到了550℃左右，與汽輪機(jī)要求的沖轉(zhuǎn)參數(shù)不能夠匹配，給機(jī)組的安全帶來(lái)了隱患。

表2 冷態(tài)啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)時(shí)典型參數(shù)Tab.2 Typical parameters of cold start-up turning

3 原因分析

1）啟動(dòng)方式 鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)原設(shè)計(jì)有爐水循環(huán)泵，因到貨原因未能按時(shí)安裝投運(yùn)，鍋爐啟動(dòng)初期不能夠產(chǎn)生足夠的蒸汽量，飽和水通過(guò)361閥組排至凝汽器熱井或者直接外排，熱損失大，蒸發(fā)量低，是造成過(guò)熱蒸汽溫度偏高的主要原因。

2）受熱面的吸熱量過(guò)大 出于節(jié)能的考慮鍋爐設(shè)計(jì)安裝了微油點(diǎn)火裝置，以煤代油。在啟動(dòng)初期，爐膛溫度不是太高，再加之微油油槍能量有限，在磨煤機(jī)投運(yùn)后，煤粉不能在爐膛內(nèi)完全燃燒，水冷壁的輻射吸熱量降低，部分未燃盡的煤粉在過(guò)熱受熱面繼續(xù)燃燒，造成過(guò)熱器尤其是屏式過(guò)熱器吸熱量過(guò)大，從而造成主汽溫度高。

3）二次風(fēng)量偏大 運(yùn)行實(shí)踐證明，在鍋爐二次風(fēng)量偏大時(shí)，提高了爐膛火焰中心，同時(shí)增加了煙氣流速和煙氣流量，減少了火焰在爐膛的停留時(shí)間，使水冷壁的輻射吸熱減少，而布置在爐膛上部和尾部的對(duì)流受熱面換熱增強(qiáng)，蒸發(fā)量降低，蒸汽冷卻能力不足，使主汽溫度升高。

4）給水流量大 東鍋集團(tuán)提供的鍋爐運(yùn)行說(shuō)明書規(guī)定，鍋爐的最小給水流量時(shí)25%BMCR，大約525 t/h左右。出于節(jié)能考慮鍋爐使用微油點(diǎn)火系統(tǒng)，微油油槍單只出力只有40～60 kg/h，再加上初期磨煤機(jī)投入后燃盡率差，爐膛溫度較低，且爐水循環(huán)泵不能投運(yùn)時(shí)，為了維持儲(chǔ)水罐水位的穩(wěn)定，大部分的爐水在經(jīng)過(guò)水冷壁加熱后被排放至系統(tǒng)以外，相對(duì)于使用微油點(diǎn)火系統(tǒng)的鍋爐來(lái)說(shuō)，25%BMCR的給水流量仍然過(guò)大，使鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量相對(duì)較小，蒸汽溫度升高。

5）給水溫度低 冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)在不采取其他措施的情況下，進(jìn)入鍋爐省煤器的給水溫度比較低，只有80℃左右，使得進(jìn)入鍋爐水冷壁的水溫低，工質(zhì)欠焓大，從而降低了水冷壁的產(chǎn)汽量，進(jìn)入鍋爐過(guò)熱器的蒸汽量少，溫度高。

6）減溫水與過(guò)熱汽壓差小 三期鍋爐過(guò)熱器減溫水取自省煤器出口管道，減溫水與過(guò)熱蒸汽的壓差較傳統(tǒng)系統(tǒng)的壓差?。▊鹘y(tǒng)過(guò)熱器減溫水取自高加出口給水管道），當(dāng)主蒸汽流量較小時(shí)，其壓差更小，噴水減溫效果更差，從而使得汽溫高且不易控制。

4 采取的措施及效果

1）投運(yùn)爐水循環(huán)泵系統(tǒng) 在爐水循環(huán)泵系統(tǒng)設(shè)備到貨后，立即進(jìn)行安裝調(diào)試，保證系統(tǒng)可靠投運(yùn)。鍋爐點(diǎn)火后啟動(dòng)爐水循環(huán)泵運(yùn)行，通過(guò)調(diào)整爐水循環(huán)泵出口調(diào)節(jié)門和給水泵勺管，維持省煤器入口流量滿足要求，同時(shí)盡可能地增加爐水循環(huán)泵的出力，提高爐水循環(huán)的流量，減小給水泵的供水量，儲(chǔ)水罐保持較高水位，一方面保證爐水循環(huán)泵的安全運(yùn)行，更重要的是減小了被加熱的水冷壁內(nèi)工質(zhì)的向外排放，節(jié)約了工質(zhì)并提高了水冷壁的產(chǎn)汽量，有效地降低了過(guò)熱汽溫。在2009年后半年的幾次冷態(tài)啟動(dòng)中，過(guò)熱汽溫明顯降低。

2）提高給水溫度 ①冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中，在高低壓給水系統(tǒng)換水合格后，提高輔汽壓力，盡量開大除氧器輔汽加熱閥，提高給水溫度，越高越好。②改變鍋爐上水方式。采用除氧器靜壓上水，開啟電動(dòng)給水泵出入口閥門和給水系統(tǒng)及鍋爐給水平臺(tái)的所有上閥門，提高除氧器壓力，依靠靜壓向鍋爐上水，此過(guò)程可以逐漸將鍋爐給水溫度提高到最高180℃左右，為鍋爐點(diǎn)火后提高產(chǎn)汽量大有好處，同時(shí)節(jié)省了啟動(dòng)過(guò)程中的廠用電消耗。此方式經(jīng)過(guò)試驗(yàn)完全可行且效果顯著。

3）降低鍋爐總風(fēng)量 鍋爐原設(shè)計(jì)吹掃風(fēng)量要求在30%～40%之間，明顯偏大，抬高火焰中心，增強(qiáng)了對(duì)流換熱，造成主汽溫度高。在啟動(dòng)初期完成鍋爐吹掃后，將鍋爐總風(fēng)量降低至30%以下，同時(shí)控制爐膛負(fù)壓不要過(guò)大，在油槍投運(yùn)時(shí)，爐膛負(fù)壓控制在-60 pa，燒煤時(shí)控制在-10 pa，降低煙氣流速，有助于降低對(duì)流換熱面的吸熱，降低過(guò)熱汽溫。

4）降低給水流量 為了盡可能使鍋爐產(chǎn)汽量增大，啟動(dòng)初期可適當(dāng)降低鍋爐給水流量。給水流量大，在相同的燃燒加熱條件下，產(chǎn)生的蒸汽量就少，大部分的熱量都由進(jìn)入分離器儲(chǔ)水罐的水帶入了凝汽器或者外排帶走[5]。通過(guò)實(shí)踐證明，在啟動(dòng)初期可以將給水流量適當(dāng)降低至300 t/h以下，在制粉系統(tǒng)投入、爐膛溫度升高后適當(dāng)增加給水流量至400 t/h左右，通過(guò)對(duì)鍋爐水冷壁金屬溫度的監(jiān)視，并沒(méi)有出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，各管溫差在允許范圍內(nèi)，主汽溫度得到明顯改善。

5）汽機(jī)高低壓旁路的配合控制 注意汽機(jī)高低壓旁路的控制。高旁：設(shè)定初始開度為10%，控制分離器壓力1.25 MPa，維持鍋爐熱態(tài)清洗溫度190℃。當(dāng)熱態(tài)清洗完畢，升溫升壓時(shí)，高旁按程序控制慢慢開大，直到主蒸汽壓力達(dá)8.73 MPa轉(zhuǎn)定壓控制時(shí)，通過(guò)高旁開度的變化來(lái)維持主蒸汽壓力不變[6-8]。低旁：控制再熱蒸汽壓力1.5 MPa或者更低一些，開度盡可能大直至全開；實(shí)際啟動(dòng)過(guò)程中，主蒸汽壓力可以適當(dāng)降低，提高高低旁路的開度，增大通流量，降低汽溫。

6）減溫水系統(tǒng)的改造 為了保證減溫水系統(tǒng)的減溫能力，提高減溫水系統(tǒng)與過(guò)熱器系統(tǒng)的壓差，在高加出口給水管道上接一路水源和原減溫水管道匯通，兩路水源通過(guò)閥門進(jìn)行切換，增加減溫水的壓差，提升減溫能力，保證汽溫合格。

5 結(jié) 論

蒲城電廠三期660 MW東方鍋爐機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)期間汽溫高的主要原因是給水量大、燃燒負(fù)荷小、鍋爐產(chǎn)汽量小，燃料和給水不匹配造成的。通過(guò)運(yùn)行分析和實(shí)踐，采取了以下措施，減小啟動(dòng)給水流量，降低鍋爐總風(fēng)量，提高給水溫度，減溫水系統(tǒng)改造等。采取上述措施后，目前機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中，主汽溫度高的問(wèn)題得到了有效的控制。

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