1000 MW超超臨界塔式爐整套啟動(dòng)調(diào)試關(guān)鍵技術(shù)分析與對(duì)策

謝國(guó)鴻，黃偉，彭敏，徐湘滬，陳文，楊劍鋒，朱光明

(湖南省電力公司試驗(yàn)研究院，湖南長(zhǎng)沙 410007）

1000 MW超超臨界塔式爐整套啟動(dòng)調(diào)試關(guān)鍵技術(shù)分析與對(duì)策

謝國(guó)鴻，黃偉，彭敏，徐湘滬，陳文，楊劍鋒，朱光明

(湖南省電力公司試驗(yàn)研究院，湖南長(zhǎng)沙 410007）

介紹華潤(rùn)彭城電廠(chǎng)三期擴(kuò)建工程1000 MW超超臨界塔式鍋爐的主要特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)參數(shù)，從并網(wǎng)前后的參數(shù)調(diào)整與控制、干/濕態(tài)轉(zhuǎn)換、低NOx燃燒優(yōu)化調(diào)整、汽溫偏差的調(diào)整和消除等幾個(gè)方面進(jìn)行重點(diǎn)分析，并提出相應(yīng)的解決辦法和對(duì)策。

1000 MW塔式爐;超超臨界;調(diào)試關(guān)鍵技術(shù);對(duì)策

華潤(rùn)彭城電廠(chǎng)三期擴(kuò)建工程建設(shè)2×1000 MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組 (廠(chǎng)內(nèi)編號(hào)分別為5和6號(hào))，其中5號(hào)機(jī)組于2010年6月22日完成168 h滿(mǎn)負(fù)荷試運(yùn)行，從機(jī)組首次并網(wǎng)到完成168 h滿(mǎn)負(fù)荷試運(yùn)行用時(shí)16 d。6號(hào)機(jī)組在總結(jié)5機(jī)組調(diào)試運(yùn)行的基礎(chǔ)上，總啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)一步縮短至13 d，于2007年7月6日順利完成168 h滿(mǎn)負(fù)荷試運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了1月內(nèi)2臺(tái)百萬(wàn)機(jī)組雙投的良好試運(yùn)成績(jī)。

1 1000 MW超超臨界塔式鍋爐特點(diǎn)

1.1 鍋爐主要技術(shù)參數(shù)

鍋爐由上海鍋爐廠(chǎng)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)，為超超臨界壓力參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流鍋爐，單爐膛塔式布置形式、一次中間再熱、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊構(gòu)造、露天布置。BMCR工況下過(guò)熱蒸汽流量為3 044 t/h，過(guò)熱蒸汽出口壓力為27.46 MPa，過(guò)熱蒸汽出口溫度為605℃，再熱蒸汽出口壓力為5.76 MPa，再熱蒸汽出口溫度為 603℃〔1〕。

1.2 鍋爐結(jié)構(gòu)布置

鍋爐鋼架為全鋼構(gòu)架，整個(gè)鋼架高度分成5層剛性平面。主鋼架由4根面積為2 500 mm×2 500 mm的大立柱構(gòu)成，柱間距離深度為31.5 m，寬度為30.5 m。爐膛寬度21 480 mm，爐膛深度21 480 mm，水冷壁下集箱標(biāo)高為4 m，爐頂管中心標(biāo)高為111.275 m。大板梁頂標(biāo)高120.73 m。爐膛由管子膜式壁組成，水冷壁采用螺旋管加垂直管的布置方式。從爐膛冷灰斗進(jìn)口標(biāo)高4 450 mm到標(biāo)高61 013 mm處爐膛四周采用螺旋管圈，在此上方為垂直管圈，鍋爐上部沿著煙氣流動(dòng)方向依次分別布置有一級(jí)過(guò)熱器、三級(jí)過(guò)熱器、二級(jí)再熱器、二級(jí)過(guò)熱器、一級(jí)再熱器、省煤器。鍋爐上部的爐內(nèi)受熱面全部為水平布置，穿墻結(jié)構(gòu)為金屬全密封形式。所有受熱面能夠完全疏水干凈。

1.3 鍋爐燃燒系統(tǒng)

鍋爐配置6臺(tái)ZGM133N中速磨煤機(jī)，其中5臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。燃燒器共設(shè)置12層煤粉噴嘴，燃燒方式采用低NOx擺動(dòng)式四角切圓燃燒技術(shù)，采用低NOx同軸燃燒系統(tǒng)。在煤粉噴嘴四周布置有燃料風(fēng) (周界風(fēng))。燃燒器風(fēng)箱分成獨(dú)立的3組，下面2組風(fēng)箱各有6層煤粉噴嘴，對(duì)應(yīng)3臺(tái)磨煤機(jī)，在每相鄰2層煤粉噴嘴之間布置有1層燃油輔助風(fēng)噴嘴。每相鄰2層煤粉噴嘴的上方布置了1個(gè)組合噴嘴，其中預(yù)置水平偏角的輔助風(fēng)噴嘴(CFS)和直吹風(fēng)噴嘴各占約50%出口流通面積。在主風(fēng)箱上部布置有6層可水平擺動(dòng)的分離燃盡風(fēng)SOFA(Separated OFA)燃燒器二次風(fēng)噴嘴。

2 并網(wǎng)前后的參數(shù)調(diào)整與控制

并網(wǎng)前鍋爐主要通過(guò)燃煤量、高低旁開(kāi)度、儲(chǔ)水箱溢流流量等來(lái)控制升溫升壓的速度。冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，控制沖轉(zhuǎn)參數(shù)主汽壓力為6 MPa左右，主汽溫度在400～420℃，汽輪機(jī)可開(kāi)始沖轉(zhuǎn)。在啟動(dòng)初期，由于采用微油點(diǎn)火技術(shù)，試運(yùn)期間ZGM133G型中速磨的初始煤量需最低控制在30 t/h左右，此時(shí)爐膛溫度短時(shí)間內(nèi)升高較快，需要保證溢流流量在200～250 t/h來(lái)控制水冷壁的壁溫增長(zhǎng)低于3℃/min以下，爐膛二次風(fēng)風(fēng)量在1 100～1 200 t/h之間。

在汽輪機(jī)定速3 000 r/min并網(wǎng)之前，在調(diào)整汽溫汽壓的同時(shí)，需注意控制最小燃料量，從運(yùn)行情況來(lái)看，并網(wǎng)之前需確保有2套制粉系統(tǒng)運(yùn)行，最低煤量控制在105～110 t/h，高旁開(kāi)度在30%左右，并網(wǎng)后SGC走步可直接帶80 MW以上負(fù)荷運(yùn)行，此時(shí)鍋爐啟動(dòng)儲(chǔ)水箱水位可維持正常運(yùn)行。若燃料量過(guò)低導(dǎo)致熱負(fù)荷不足和升負(fù)荷速率過(guò)快，可能導(dǎo)致啟動(dòng)儲(chǔ)水箱水位高而MFT觸發(fā)動(dòng)作。由于SGC自定的并網(wǎng)后的目標(biāo)負(fù)荷為150 MW，且升負(fù)荷速率為10 MW/min，鍋爐的熱負(fù)荷很難與機(jī)組電負(fù)荷匹配，因此并網(wǎng)前需要根據(jù)鍋爐的熱負(fù)荷情況對(duì)目標(biāo)負(fù)荷和升負(fù)荷速率進(jìn)行合理設(shè)定，也可以在并網(wǎng)后適時(shí)對(duì)目標(biāo)負(fù)荷和升負(fù)荷速率調(diào)整，避免由于熱負(fù)荷嚴(yán)重不足而導(dǎo)致電/熱負(fù)荷比列的嚴(yán)重失調(diào)而導(dǎo)致不可控。

3 干/濕態(tài)轉(zhuǎn)換的要點(diǎn)剖析

鍋爐設(shè)計(jì)最低直流負(fù)荷為30%BMCR，此時(shí)對(duì)應(yīng)的給水流量約913.2 t。下部水冷壁質(zhì)量流速直流負(fù)荷起點(diǎn)為758 kg/(m2·s)，上部水冷壁垂直管圈1和2所需的質(zhì)量流速直流負(fù)荷起點(diǎn)分別為384，81 kg/(m2·s)。

為確保水冷壁壁溫及分離器出口過(guò)熱度的平穩(wěn)，在濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)時(shí)，維持高加出口的給水流量在1000～1 100 t/h不變，逐步增加燃料量，根據(jù)爐水循環(huán)泵進(jìn)出口差壓和運(yùn)行電流逐步關(guān)小出口調(diào)節(jié)門(mén)，省煤器出口流量不高于1 400 t/h，需注意省煤器進(jìn)口給水的過(guò)冷度控制在30℃以上，避免因過(guò)冷度低而導(dǎo)致省煤器出口給水汽化使得給水流量計(jì)顯示不準(zhǔn)導(dǎo)致MFT動(dòng)作。此時(shí)溢流全關(guān)、分離器出口的過(guò)熱度緩慢提升，當(dāng)過(guò)熱度增加至6～10℃，此時(shí)需要根據(jù)水煤比同時(shí)增加燃料量和給水，期間根據(jù)主汽壓力增加機(jī)組的電負(fù)荷，機(jī)組負(fù)荷基本維持在300～360 MW之間，在過(guò)熱度平穩(wěn)后濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)過(guò)程結(jié)束，爐水循環(huán)泵退出運(yùn)行。

在干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)時(shí)，機(jī)組負(fù)荷在300～350 MW之間，2～3套制粉系統(tǒng)運(yùn)行，此時(shí)給水流量在1000 t/h左右，分離器出口的過(guò)熱度在15～20℃，緩慢減少燃料量，分離器出口的過(guò)熱度逐漸降低，隨著過(guò)熱度的緩慢降低至1℃以下時(shí)，儲(chǔ)水箱開(kāi)始逐漸建立水位，在儲(chǔ)水箱有可見(jiàn)水位時(shí)，啟動(dòng)爐水循環(huán)泵運(yùn)行，根據(jù)水位升高情況調(diào)整爐水循環(huán)泵出口的再循環(huán)門(mén)的開(kāi)度，需根據(jù)溢流量及時(shí)調(diào)整給水流量，此時(shí)在減燃料量的時(shí)候不可速度過(guò)快，避免因電負(fù)荷快速下降導(dǎo)致高加過(guò)早解列。各參數(shù)基本平穩(wěn)后干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)結(jié)束。

4 低NOx燃燒優(yōu)化調(diào)整措施

鍋爐燃燒器通過(guò)采取帶同心切圓燃燒方式(CFS)和強(qiáng)化著火 (EI)煤粉噴嘴設(shè)計(jì)來(lái)使NOx排放濃度≤450 mg/Nm3，同時(shí)采用了 CCOFA和SOFA實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒區(qū)域過(guò)量空氣系數(shù)的多級(jí)控制。在滿(mǎn)負(fù)荷試運(yùn)下，調(diào)整前脫硝裝置入口的NOx測(cè)量裝置DCS顯示的NOx濃度為550～600 mg/Nm3。將SOFA風(fēng)的開(kāi)度由50%～60%開(kāi)大至90%～100%，CCOFA風(fēng)的開(kāi)度由50% ～60%調(diào)整至80%左右，同時(shí)將投運(yùn)火嘴對(duì)應(yīng)的輔助二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度關(guān)小10%左右，維持二次風(fēng)箱與爐膛的差壓在0.6 kPa左右，調(diào)整后該測(cè)量裝置DCS顯示的NOx濃度降低為450～480 mg/Nm3，可見(jiàn)實(shí)現(xiàn)燃燒區(qū)域二次風(fēng)的多級(jí)控制對(duì)氮氧化物的影響較大。

5 汽溫偏差的調(diào)整和消除

汽溫偏差主要通過(guò)SOFA風(fēng)的水平擺角來(lái)實(shí)現(xiàn)，擺角可水平調(diào)整+25°到-25°，方向與火球旋轉(zhuǎn)方向相反。試運(yùn)期間發(fā)現(xiàn)再熱器出口汽溫A/C側(cè)偏高于B/D5～10℃，比較高溫再熱器的壁溫測(cè)點(diǎn)，也發(fā)現(xiàn)爐左側(cè)約高10～15℃，可見(jiàn)火焰略有向爐左側(cè)靠后3號(hào)角傾斜。將3號(hào)角SOFA風(fēng)擺角調(diào)整約10°(朝內(nèi)側(cè)及火球旋轉(zhuǎn)相反方向)，再熱器的溫度偏差得到了減少，4個(gè)出口A(yíng)/B/C/D的溫度偏差基本控制在3℃左右。從二次風(fēng)的配風(fēng)調(diào)整來(lái)看，其余二次風(fēng)擋板開(kāi)度大小的調(diào)整對(duì)汽溫偏差的調(diào)整有限，而SOFA風(fēng)的水平擺角調(diào)整對(duì)汽溫偏差的調(diào)整較為明顯，但是需要注意根據(jù)汽溫偏差的情況對(duì)水平擺角的方向進(jìn)行正確調(diào)整，因?yàn)?，3號(hào)角與2，4號(hào)角的手動(dòng)調(diào)整內(nèi)外方向正好相反。

6 結(jié)論

塔式爐由于具有占地面積小、對(duì)流受熱面煙氣流場(chǎng)均勻分布、煙氣流動(dòng)阻力較小、優(yōu)異的備用和快速啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)〔2-3〕，目前在國(guó)內(nèi)1000 MW超超臨界機(jī)組已成功投用8臺(tái)。文中從調(diào)試和運(yùn)行的角度對(duì)1000 MW超超臨界塔式爐的幾個(gè)關(guān)鍵運(yùn)行技術(shù)參數(shù)控制進(jìn)行了詳盡分析，對(duì)同類(lèi)型機(jī)組的調(diào)試和生產(chǎn)運(yùn)行具有借鑒意義。

〔1〕上海鍋爐廠(chǎng)有限公司.3 044 t/h超超臨界壓力直流鍋爐產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)〔S〕.

〔2〕謝國(guó)鴻，黃偉，彭敏，朱光明.1000 MW超超臨界鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)與選型分析〔J〕.湖南電力，2010，(1):30-32.

〔3〕馬新立.1000 MW超超臨界塔式鍋爐特點(diǎn)及調(diào)試技術(shù)〔J〕.能源研究與利用，2009，(1):35-38.

The key technology analysis and countermeasures of start-up commissioning on 1000 MW ultra-supercritical tower-type boilers

XIE Guo-hong，HUANG Wei，PENG Min，XU Xiang-hu，CHEN Wen，YANG Jian-Feng，ZHU Guang-ming

(Hunan Electric Power Test＆ Research Institute，Changsha 410007，China)

The main technical characteristics and design parameter of 1000 MW unit ultra-supercritical tower boilers in Xuzhou Pengcheng Power PlantⅢ project is introduced.Parameter control before and after synchronization，conversion between dry and wet status，combustion optimization of low NOx，steam temperature deviation adjustment are described in detail，moreover corresponding solutions are put forward in the paper.

1000 MW tower-type boiler;ultra-supercritical;the key commissioning technology;countermeasure

TM216

B

1008-0198(2010)Z1-0019-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2010.Z1.004

2010-08-06

謝國(guó)鴻(1979— )，男，湖南婁底人，碩士，工程師，從事鍋爐基建調(diào)試、鍋爐故障診斷、節(jié)能和生產(chǎn)試驗(yàn)研究院。