1 000 MW機(jī)組超超臨界塔式鍋爐調(diào)試

徐小瓊，潘國清

（浙江省電力試驗(yàn)研究院，杭州 310014）

1 000 MW機(jī)組塔式鍋爐在我國火力發(fā)電廠中應(yīng)用較少，神華國華浙江寧海電廠二期2×1 000 MW擴(kuò)建工程超超臨界塔式鍋爐由上海鍋爐廠有限公司制造，是變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，一次再熱、采用單爐膛單切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、運(yùn)轉(zhuǎn)層以上露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)。爐膛由膜式壁組成，水冷壁采用螺旋管加垂直管的布置方式。爐膛上部依次分別布置有一級過熱器、三級過熱器、二級再熱器、二級過熱器、一級再熱器、省煤器。鍋爐主要參數(shù)見表1。

經(jīng)過鍋爐冷態(tài)通風(fēng)試驗(yàn)、蒸汽吹管、整套啟動的各個(gè)調(diào)試階段，解決了調(diào)試過程中碰到的相關(guān)問題，掌握了1 000 MW超超臨界塔式鍋爐的調(diào)試技術(shù)。

1 鍋爐冷態(tài)通風(fēng)試驗(yàn)

（1）二次風(fēng)標(biāo)定。燃燼風(fēng)（SOFA）層及各層二次風(fēng)的風(fēng)量測速裝置為普通的機(jī)翼式測速裝置，用標(biāo)定過的靠背管對測速裝置進(jìn)行實(shí)際流場情況下的風(fēng)量標(biāo)定試驗(yàn)。

表1 鍋爐主要參數(shù)

（2）一次風(fēng)煤粉管均勻性測定。通過調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出口煤粉管上的可調(diào)縮孔，使同臺磨煤機(jī)煤粉管的風(fēng)速偏差小于5%，保證煤粉管風(fēng)粉的均勻性。

（3）磨煤機(jī)進(jìn)口風(fēng)道流場測量，對制粉系統(tǒng)的正常運(yùn)行有重要意義，為了研究磨煤機(jī)進(jìn)口風(fēng)道的流場對風(fēng)量測量的影響，磨煤機(jī)進(jìn)口風(fēng)道流場測試結(jié)果見圖1。由圖1可見，磨煤機(jī)進(jìn)口風(fēng)道流場比較均勻，在磨煤機(jī)進(jìn)口風(fēng)道上安裝有兩套測量裝置，每套測量裝置有多個(gè)取壓探頭，具有較好的代表性。從制粉系統(tǒng)熱態(tài)運(yùn)行的情況來看，磨煤機(jī)入口風(fēng)量測量比較準(zhǔn)確，能滿足制粉系統(tǒng)正常運(yùn)行和自動控制的要求。

圖1 磨煤機(jī)進(jìn)口風(fēng)道流場

（4）省煤器出口流場的均勻性對鍋爐蒸汽溫度偏差有較大的影響，對流場的測試可以為燃燒調(diào)整試驗(yàn)提供依據(jù)，測試結(jié)果見圖2。從圖2可以看出，省煤器出口流場比較均勻。

圖2 省煤器出口冷態(tài)流場

（5）二次風(fēng)門擋板特性，通過通風(fēng)試驗(yàn)，得到燃燒器各個(gè)風(fēng)門擋板的特性曲線。確定各個(gè)負(fù)荷工況下燃燒器風(fēng)門的開度，為燃燒調(diào)整試驗(yàn)提供方便。通過風(fēng)門的風(fēng)量可用以下公式計(jì)算：

式中：Q為風(fēng)量；K為系數(shù)；Δp為擋板前后壓差；T為空氣溫度。

擋板系數(shù)K隨著擋板開度的變化而變化，圖3是通過試驗(yàn)得到的SOFA 1號角燃燒器擋板流量系數(shù)K的特性曲線。

圖3 SOFA燃燒器擋板流量系數(shù)K特性曲線

在調(diào)試過程中的各個(gè)負(fù)荷段，控制每個(gè)角的二次風(fēng)流量在100～120 t/h，鍋爐運(yùn)行良好。通過二次風(fēng)箱與爐膛壓差和需要的風(fēng)量可以計(jì)算擋板的系數(shù)K，由圖可以大致確定擋板開度，在鍋爐實(shí)際運(yùn)行中作為二次風(fēng)調(diào)整的依據(jù)。

（6）爐內(nèi)流場測試。進(jìn)行模擬滿負(fù)荷工況下的爐內(nèi)冷態(tài)空氣動力場試驗(yàn)，觀測爐內(nèi)切圓和爐內(nèi)貼壁風(fēng)速情況，為燃燒調(diào)整試驗(yàn)提供依據(jù)。

2 鍋爐蒸汽吹管

鍋爐沖管采用一步法穩(wěn)壓吹洗，主蒸汽系統(tǒng)和再熱蒸汽系統(tǒng)一次吹洗。先進(jìn)行主蒸汽系統(tǒng)和再熱器系統(tǒng)串沖，高壓旁路管路在主蒸汽系統(tǒng)和再熱蒸汽系統(tǒng)吹洗的過程中穿插進(jìn)行。由于再熱器進(jìn)口壓力較低，鍋爐本體吹灰管路在穩(wěn)壓沖管時(shí)同時(shí)進(jìn)行。其余需用主汽沖洗的小系統(tǒng)安排在主蒸汽系統(tǒng)和再熱蒸汽系統(tǒng)沖洗干凈后再進(jìn)行沖洗。沖管過程中嚴(yán)格控制了過熱器汽溫不超過420℃和再熱器出口汽溫500℃。

穩(wěn)壓吹管時(shí)同時(shí)投用3套制粉系統(tǒng)。期間對A、B、C磨和B、C、D磨兩種組合方式進(jìn)行了比較。發(fā)現(xiàn)兩種磨煤機(jī)組合都能滿足穩(wěn)壓吹管的要求，水冷壁溫度比較均勻，沒有出現(xiàn)較大偏差。吹管階段進(jìn)行了鍋爐的轉(zhuǎn)干態(tài)運(yùn)行，為機(jī)組整套啟動打下基礎(chǔ)。

3 低負(fù)荷穩(wěn)燃

3.1 燃燒器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

鍋爐采用燃燒器組的燃燒組織方式，A、B磨為一組，C、D磨為一組，B、C磨燃燒器中心線之間的距離有5.03 m（B磨上層燃燒器和C磨下層燃燒器中心線之間的距離為3.43 m），這個(gè)距離比傳統(tǒng)燃燒器的距離偏大。鍋爐設(shè)計(jì)B層燃燒器用等離子點(diǎn)火。

3.2 低負(fù)荷下的穩(wěn)燃試驗(yàn)

因B層燃燒器的火炬對C層燃燒器的燃燒支持作用較強(qiáng)，所以啟動C磨的條件比較有利。調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)利用B磨的點(diǎn)火能量點(diǎn)燃C磨也存在一些問題，經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在B磨煤量大于50 t/h，且C磨的煤量帶到40 t/h后，火焰趨于穩(wěn)定，才可以考慮完全退出油槍運(yùn)行。

由于鍋爐設(shè)計(jì)的燃燒器BC層間距比AB層間距大，在 B磨投用煤量 50 t/h以后，對A、B、C層燃燒器區(qū)域的溫度進(jìn)行測試，結(jié)果見表2。

測試結(jié)果表明，兩層燃燒器噴口的煙氣溫度比較接近，A層燃燒器附近的溫度略低。從實(shí)際投用結(jié)果看，投用A制粉系統(tǒng)也能正常運(yùn)行，為機(jī)組啟動階段選擇制粉系統(tǒng)帶來較大的靈活性。

鍋爐斷油最低穩(wěn)燃負(fù)荷試驗(yàn)表明鍋爐低負(fù)荷工況下能穩(wěn)定運(yùn)行。在6號機(jī)組鍋爐斷油最低穩(wěn)燃負(fù)荷試驗(yàn)期間，保留B、C制粉系統(tǒng)運(yùn)行，運(yùn)行正常。

3.3 穩(wěn)燃措施

合理的配風(fēng)方式有利于燃燒穩(wěn)定，調(diào)試期間對配風(fēng)方式進(jìn)行了摸索。主要措施有：

（1）適當(dāng)提高煤粉細(xì)度，磨煤機(jī)旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速設(shè)定在70%左右。

（2）適當(dāng)降低煤粉噴口速度，但要保證煤粉管風(fēng)速在18 m/s以上。

（3）提高磨煤機(jī)出口煤粉混合物的溫度。

（4）合理的二次風(fēng)配風(fēng)。風(fēng)箱與爐膛差壓控制在0.7 kPa左右，投運(yùn)燃燒器的二次風(fēng)量控制在100 t/h，根據(jù)燃燒器的特點(diǎn)，適當(dāng)關(guān)小油二次風(fēng)開度，有利于煤粉燃燒。

4 水冷壁管壁溫度不均勻問題

6號鍋爐在整套啟動期間后墻107管60HAD 30CT119點(diǎn)在濕態(tài)狀態(tài)下管壁溫度與周圍管壁溫度一樣，無異常偏高，當(dāng)鍋爐由濕態(tài)轉(zhuǎn)至干態(tài)運(yùn)行時(shí)該點(diǎn)溫度就迅速高于相鄰管壁溫度，最高溫差有70～80℃。對此采取了以下措施：

（1）在停爐過程中采取熱爐放水對水冷壁金屬管進(jìn)行沖洗。鍋爐熄火后壓力降至1.5 MPa時(shí)，將鍋爐水冷壁內(nèi)的爐水通過疏水電動門排放。進(jìn)行了上述操作后，該點(diǎn)溫度仍比較高。

（2）割管檢查，用壓縮空氣吹洗，未發(fā)現(xiàn)有異物堵塞的現(xiàn)象。

（3）快速變給水流量試驗(yàn)。在鍋爐500 MW負(fù)荷時(shí)，快速改變給水流量200 t/h，給鍋爐水冷壁管內(nèi)工質(zhì)一個(gè)較大的擾動，破壞管內(nèi)可能存在的膜態(tài)沸騰，從而降低管壁溫度。通過試驗(yàn)，認(rèn)為107管管壁溫度偏高，是由于107管比其它水冷壁管長，與周圍管子存在較大的阻力偏差，吸熱量大。隨著機(jī)組負(fù)荷達(dá)到800 MW以上，給水與蒸汽流量的不斷增大，溫差相對變小但還是有20℃左右，見圖4?？梢姕夭畲笮∨c當(dāng)時(shí)的過熱度有密切關(guān)系，過熱度越高，溫差越大。

圖4 水冷壁107管管壁溫度偏差隨負(fù)荷變化情況

5 爐膛出口煙溫偏差

爐膛出口煙溫偏差是爐膛內(nèi)的流場造成的?？伤秸{(diào)整擺角的噴嘴，擺角可水平調(diào)整+25°～-25°。SOFA的水平調(diào)整對燃燒效率也有影響，通過燃燒調(diào)整得到最佳角度，確定為SOFA燃燒器反切15°。同時(shí)測量爐膛溫度，調(diào)整燃燒器配風(fēng)使火焰居于爐膛中心。

表2 鍋爐燃燒器區(qū)域的溫度測試結(jié)果 ℃

爐膛出口煙氣溫度或速度的不均勻性會導(dǎo)致末級過熱器和再熱器受熱面金屬溫度不一致。塔式爐中煙氣向上流動，穿過無阻流板的受熱面后，氣流的熱量分布方式幾乎沒有發(fā)生變化。因此，過熱器和再熱器出口的汽溫偏差就小得多了。末級過熱器處煙氣溫度較高，實(shí)際測量存在一定的難度，但可以從金屬的管壁溫度進(jìn)行初步的判斷。從圖5可以看出，金屬管壁溫度比較均勻，最大溫差為28℃。

圖5 末級過熱器管壁溫度

6 制粉系統(tǒng)調(diào)整試驗(yàn)

對磨煤機(jī)動態(tài)分離器調(diào)節(jié)性能進(jìn)行試驗(yàn)，了解磨煤機(jī)動態(tài)分離器不同轉(zhuǎn)速對煤粉細(xì)度的影響。試驗(yàn)時(shí)保持磨煤機(jī)出力74 t/h、通風(fēng)量129 t/h不變，通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速變化，分別在磨煤機(jī)出口的4根煤粉管上抽取煤粉樣進(jìn)行細(xì)度分析，了解磨煤機(jī)動態(tài)分離器不同轉(zhuǎn)速變化與煤粉細(xì)度之間的關(guān)系，磨煤機(jī)動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速對煤粉細(xì)度的影響見圖6。

由試驗(yàn)結(jié)果可知，磨煤機(jī)動態(tài)分離器是調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度的最直接和有效的手段，磨煤機(jī)動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速增大，煤粉變細(xì)，說明有相當(dāng)一部分煤粉又重新進(jìn)行了碾磨，增加了磨煤機(jī)電耗，降低了制粉系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

7 結(jié)論

圖6 磨煤機(jī)動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速與煤粉細(xì)度的關(guān)系

（1）認(rèn)真仔細(xì)的鍋爐冷態(tài)通風(fēng)試驗(yàn)，鍋爐一次風(fēng)、二次風(fēng)標(biāo)定，一次風(fēng)配平工作是鍋爐穩(wěn)定良好運(yùn)行的基礎(chǔ)，通過二次風(fēng)擋板特性研究，控制燃燒器各角的二次風(fēng)流量在100～120 t/h，鍋爐燃燒良好。

（2）用A、B、C磨和 B、C、D 磨兩種組合方式都能滿足穩(wěn)壓吹管的要求，水冷壁溫度比較均勻，沒有出現(xiàn)較大偏差。鍋爐吹管階段進(jìn)行了鍋爐的轉(zhuǎn)干態(tài)運(yùn)行，為機(jī)組整套啟動打下基礎(chǔ)。

（3）低負(fù)荷時(shí)合理的配風(fēng)方式有利于燃燒穩(wěn)定，A、B磨和B、C磨組合都能正常運(yùn)行。適當(dāng)關(guān)小油二次風(fēng)門開度，有利于煤粉燃燒。

（4）滿負(fù)荷時(shí)末級過熱器金屬管壁溫度比較均勻，最大溫差為28℃，說明塔式鍋爐煙氣溫度分布還是比較均勻的。

（5）制粉系統(tǒng)調(diào)整試驗(yàn)表明調(diào)整動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速能調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度，滿足鍋爐高效運(yùn)行的要求。

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