武豫新,李世杰
(福建大唐國際寧德發(fā)電有限責(zé)任公司,福建省寧德市,355006)
大容量超(超)臨界機(jī)組具有運行經(jīng)濟(jì)性高、負(fù)荷適應(yīng)能力強(qiáng)的特點,是我國大型火力發(fā)電機(jī)組的主要發(fā)展方向[1-10]。近年來600MW及以上的超(超)臨界機(jī)組占在役機(jī)組的比例不斷提高,其中帶爐水循環(huán)泵的超(超)臨界直流鍋爐也在陸續(xù)投產(chǎn)。爐水循環(huán)泵是強(qiáng)制循環(huán)直流鍋爐啟動系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一,它為鍋爐的濕態(tài)運行提供了循環(huán)動力和水冷壁最小流量,并加速鍋爐的水循環(huán),提高了鍋爐的熱效率,使得超(超)臨界機(jī)組能夠快速、安全啟停,以適應(yīng)大容量直流鍋爐的電網(wǎng)調(diào)峰需要。福建大唐國際寧德發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡稱“寧德電廠”)660MW超超臨界機(jī)組直流鍋爐在基建調(diào)試期間爐水循環(huán)泵未能按期到貨,為了保證機(jī)組的按期投產(chǎn),進(jìn)行了無爐水循環(huán)泵啟動的實踐。
寧德電廠2×660MW直流鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐、一次再熱、平衡通風(fēng)、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。鍋爐主要汽水參數(shù)如表1。
表1 鍋爐主要汽水參數(shù)Tab.1 Main steam parameters of boiler
鍋爐運行方式為帶基本負(fù)荷并參與調(diào)峰,鍋爐變壓運行采用定-滑-定壓運行或定-滑壓運行的方式。鍋爐啟動系統(tǒng)帶有爐水循環(huán)泵,鍋爐具有快速啟動能力,縮短機(jī)組啟動時間,在啟動過程中可有效回收熱量和工質(zhì)。
超超臨界直流鍋爐的啟動系統(tǒng)主要功能為:
(1)完成機(jī)組調(diào)試和啟動時鍋爐省煤器、水冷壁的冷態(tài)及熱態(tài)循環(huán)清洗,清洗水量為25%BMCR,清洗水排入凝汽器(水質(zhì)合格時)或水處理系統(tǒng)(水質(zhì)不合格時);
(2)建立啟動壓力和啟動流量,以確保水冷壁安全運行;
(3)盡可能回收啟動過程中的工質(zhì)和熱量,提高機(jī)組的運行經(jīng)濟(jì)性;
(4)對啟動系統(tǒng)暖管。
鍋爐啟動系統(tǒng)參數(shù)如下:鍋爐啟動流量515 t/h,啟動系統(tǒng)設(shè)計容量515 t/h,最小直流負(fù)荷25% BMCR。
東方鍋爐廠生產(chǎn)的1 000MW超超臨界鍋爐帶爐水循環(huán)泵與不帶爐水循環(huán)泵在啟動過程中的參數(shù)比較見圖1~3。圖1為第2階段吹管初期升溫、升壓曲線。圖2為啟動過程中的升溫、升壓曲線。圖3是2種啟動方式下,相同時間段內(nèi)的壓力及溫度變化曲線對比。從圖中可以看出不帶爐水循環(huán)泵給水流量雖然已減小,但主汽溫度還是相對較高,主汽壓力升壓波動較大。
圖4為寧德電廠660MW超超臨界鍋爐啟動曲線(帶爐水循環(huán)泵)。圖5為東方鍋爐廠生產(chǎn)的660MW超臨界鍋爐啟動曲線(不帶爐水循環(huán)泵)。從圖4、5可看出,不帶爐水循環(huán)泵鍋爐在啟動階段主汽溫、再熱汽溫將升高40~50℃,對應(yīng)的汽機(jī)的沖轉(zhuǎn)參數(shù)也將發(fā)生變化。
圖6為東方鍋爐廠生產(chǎn)的660MW超臨界鍋爐啟動曲線(修正后,不帶爐水循環(huán)泵),主要就是為了避免受熱面超溫。若在主汽壓8.4MPa下主汽溫?zé)o法保證與汽機(jī)配合,可將汽機(jī)沖轉(zhuǎn)壓力從8.4MPa降至5.4MPa。
目前,東方鍋爐廠制造已投運的20多臺600MW等級超臨界鍋爐均不帶爐水循環(huán)泵,在1 000MW超臨界鍋爐上帶有爐水循環(huán)泵。帶不帶爐水循環(huán)泵最大的差異就是啟動時間不同,相對不帶爐水循環(huán)泵,帶爐水循環(huán)泵冷態(tài)啟動時,點火至汽機(jī)沖轉(zhuǎn)時間可縮短60~70min,溫態(tài)啟動可縮短10~20m in,這主要是受受熱面壁溫所限制。
根據(jù)東方鍋爐廠提供的不同類型和等級的超(超)臨界直流鍋爐的啟動曲線綜合分析,寧德電廠660MW超超臨界直流鍋爐通過合理地控制燃料量投入、參數(shù)上升速率,鍋爐不帶爐水循環(huán)泵也能控制鍋爐受熱面壁溫,滿足機(jī)組的啟動運行。
與帶爐水循環(huán)泵比較,不帶爐水循環(huán)泵在啟動過程中需要注意以下方面。
(1)控制較低的給水流量:21%BMCR(433 t/h)。
(2)盡量提高給水溫度:60℃以上,給水溫度越高越有利于汽溫的控制。
(3)控制鍋爐總風(fēng)量:控制在35%BMCR(約776.6 t/h),若汽溫還是偏高,還可降低總風(fēng)量,但要大于30%BMCR(約665.7 t/h),并適當(dāng)增加燃盡風(fēng)流量。
(4)注意燃料的投入量,密切觀察受熱面壁溫情況,避免主汽參數(shù)上升過快。
(5)注意沿爐膛寬度熱負(fù)荷的均勻性,啟動前做好一次風(fēng)調(diào)平工作,同層燃燒器出力相差不應(yīng)超過10%。
(6)減溫水量的控制。在啟動初期盡量通過燃燒來控制汽溫,若投減溫水要注意減溫水量,因為啟動階段過熱汽過熱度較小,容易造成過熱器帶水。
寧德電廠2臺660MW超超臨界機(jī)組在不帶爐水循環(huán)泵的工況下順利啟動并通過168 h試運行,充分驗證了設(shè)計帶有爐水循環(huán)泵的啟動系統(tǒng)在沒有爐水循環(huán)泵的條件下,通過控制啟動速度,適當(dāng)調(diào)整汽水參數(shù),完全能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)組的正常啟動。
但是無爐水循環(huán)泵啟動過程中汽水分離器下來的水排入到儲水箱,在水質(zhì)不合格的情況下直接外排,當(dāng)水質(zhì)合格時通過疏水泵排入到凝汽器內(nèi),導(dǎo)致部分爐水無法回收,工質(zhì)熱量無法利用,降低了鍋爐熱效率;且因為啟動時間長,導(dǎo)致多消耗了燃油和工質(zhì),建議在機(jī)組長期頻繁啟停運行期間不要采用無爐水循環(huán)泵啟動方式。
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