660 MW直流鍋爐啟動(dòng)時(shí)蒸汽溫度高的原因分析及解決措施

武虎坡，吳斌蕾

(神華河北國華定洲發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 保定 073000)

1 設(shè)備概況

神華河北國華定洲發(fā)電有限責(zé)任公司(簡稱“定洲發(fā)電公司”)二期工程采用660 MW超臨界、變壓運(yùn)行機(jī)組，鍋爐為SG2150/25.40-M976型，螺旋管圈單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊П型結(jié)構(gòu)、露天布置的燃煤直流鍋爐。鍋爐設(shè)計(jì)采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，磨煤機(jī)為HP1003型中速碗式磨煤機(jī)，出口配置旋轉(zhuǎn)式分離器，燃燒方式采用擺動(dòng)式四角切圓燃燒技術(shù)，煤粉燃燒器為四角布置、切向燃燒、擺動(dòng)式直流燃燒器。

2 存在的問題及原因分析

2.1 存在的問題

為節(jié)約燃油成本，在啟動(dòng)階段，鍋爐采用等離子拉弧后直接點(diǎn)燃煤粉燃燒，此時(shí)采用各種方法降低主蒸汽、再熱蒸汽溫度，但主蒸汽和再熱蒸汽出口的蒸汽溫度變化很小。在定洲發(fā)電公司3號機(jī)組沖轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)主蒸汽壓力為7 MPa時(shí)，對應(yīng)溫度為450 ℃，再熱器壓力為0.8 MPa時(shí)，再熱蒸汽溫度為480 ℃，這與汽輪機(jī)廠要求冷態(tài)沖轉(zhuǎn)參數(shù)主、再熱蒸汽溫度小于400 ℃不匹配，如果直接沖轉(zhuǎn)則對汽輪機(jī)的安全及壽命構(gòu)成了一定的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 原因分析

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，可以確定啟動(dòng)時(shí)蒸汽溫度偏高的主要原因?yàn)樗浔诋a(chǎn)生的蒸汽量太小。用再熱器噴水調(diào)溫時(shí)，發(fā)現(xiàn)稍微增加減溫水量，噴水后的溫度即降至該壓力下的飽和溫度。

由于鍋爐是按照燃油啟動(dòng)工況設(shè)計(jì)的，采用等離子點(diǎn)火后，燃煤火焰的輻射特性與投油啟動(dòng)時(shí)油燃燒有很大區(qū)別：爐膛的吸熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于燃油啟動(dòng)時(shí)的吸熱量，產(chǎn)汽量小于燃油啟動(dòng)時(shí)汽量，因此，要達(dá)到機(jī)組沖轉(zhuǎn)參數(shù)就要增大燃料量，如此產(chǎn)生惡性循環(huán)，造成過熱蒸汽和再熱蒸汽溫度偏高并且難以控制，偏離機(jī)組沖轉(zhuǎn)時(shí)規(guī)程要求的主蒸汽和再熱蒸汽溫度參數(shù)；爐內(nèi)燃燒工況和溫度場分布較以前發(fā)生了很大的變化，改變了煙氣和蒸汽的傳熱特性。同時(shí)，鍋爐在進(jìn)入干態(tài)運(yùn)行前，直流鍋爐主要表現(xiàn)為汽包鍋爐的運(yùn)行特性：鍋爐的輻射和對流傳熱比例發(fā)生變化，輻射傳熱減小，對流傳熱增多；煤粉燃燒煙氣溫度會(huì)大幅升高,從而引起汽溫升高；鍋爐蒸發(fā)量相對減小，蒸汽系統(tǒng)流量偏小，蒸汽溫度偏高。

3 解決措施

3.1 減小過量空氣系數(shù)

機(jī)組啟動(dòng)過程中，過量空氣系數(shù)對對流受熱面的吸熱有一定影響，過量空氣系數(shù)變大，對流受熱面吸熱增加；過量空氣系數(shù)變小，對流受熱面吸熱減少。過量空氣系數(shù)α=燃燒1 kg燃料所實(shí)際供給的空氣質(zhì)量/完全燃燒1 kg燃料所需的理論空氣質(zhì)量[1]，因此盡量減少鍋爐送風(fēng)量，以增加爐膛輻射熱，減少后煙道對流熱。

3.2 降低一次風(fēng)速度

將A磨入口風(fēng)量調(diào)小至75 t/h，控制A磨出口壓力為2 kPa。

3.3 增加燃料燃盡率

調(diào)整燃燒器配風(fēng)，增加爐膛的燃盡率，為此增加AI層偏置風(fēng)量，減少A層周界風(fēng)到合適風(fēng)量，以保證一次風(fēng)盡可能提前著火，使其在爐膛充分燃燒，增加輻射熱量。

3.4 增加煤粉細(xì)度

利用旋轉(zhuǎn)分離器控制煤粉細(xì)度，縮短煤粉燃盡時(shí)間。

3.5 提高給水和一次風(fēng)溫度

采用等離子點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)，投入暖風(fēng)器提高一次風(fēng)溫度，以及磨煤機(jī)入口一次風(fēng)溫度，使單臺(tái)磨干燥出力盡可能達(dá)到啟動(dòng)的要求，煤粉充分燃燒。盡量利用輔助蒸汽系統(tǒng)(除氧器、疏水暖風(fēng)器)等設(shè)備，提高鍋爐進(jìn)口的給水溫度和一次風(fēng)、二次風(fēng)入口溫度，提高爐膛的整體溫度水平和燃燒溫度，增加爐膛的產(chǎn)汽量。

3.6 提高給水溫度及控制給水流量

采取兩方面的措施：增加除氧器輔助蒸汽加熱量；適當(dāng)減少給水流量，但要確定各流量表計(jì)的準(zhǔn)確性。超臨界直流鍋爐啟動(dòng)時(shí)，設(shè)計(jì)最小給水流量為30%BMCR，定洲發(fā)電公司鍋爐容量為645 t/h，此最小流量的設(shè)計(jì)主要是考慮水冷壁的安全。定洲發(fā)電公司啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為大氣式擴(kuò)容器系統(tǒng)，不帶啟動(dòng)循環(huán)泵，也沒有至除氧器回收系統(tǒng)，啟動(dòng)過程中存在大量的熱量損失。因此省煤器入口水溫不可能太高，鍋爐水冷壁蒸發(fā)段靠上，在維持啟動(dòng)過程燃料負(fù)荷的情況下，給水流量越大、給水溫度越低，鍋爐的產(chǎn)汽量越低，過熱蒸汽和再熱蒸汽溫度越難控制；給水流量越小、給水溫度越高，鍋爐的產(chǎn)汽量越高，過熱蒸汽和再熱蒸汽溫度越容易控制。

3.7 降低燃燒火焰中心

機(jī)組啟動(dòng)過程中，燃燒火焰中心越低，越有利于增加蒸發(fā)段吸熱和減少過熱段吸熱，而且有利于控制過熱蒸汽和再熱蒸汽溫度，為此應(yīng)當(dāng)減少磨投入層數(shù)，最好A磨，啟動(dòng)階段不超過2臺(tái)。

3.8 控制沖轉(zhuǎn)壓力

可適當(dāng)降低沖轉(zhuǎn)壓力，有利于啟動(dòng)時(shí)鍋爐蒸發(fā)段(水冷壁)產(chǎn)汽量的增加，機(jī)組沖轉(zhuǎn)參數(shù)相對容易控制。在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù)允許的情況下，可以盡量開大高壓旁路(40%以上)，以增加鍋爐受熱面的流通量，降低各級受熱面的溫度。

3.9 適當(dāng)控制減溫水

調(diào)控減溫水，以調(diào)節(jié)各級蒸汽溫度，但必須注意避免減溫水調(diào)整過度，保持減溫水有一定的過熱度。

3.10 盡量縮短機(jī)組沖轉(zhuǎn)至并網(wǎng)的時(shí)間

從整體協(xié)調(diào)上，盡量縮短機(jī)組沖轉(zhuǎn)至并網(wǎng)的時(shí)間。在汽缸各點(diǎn)金屬溫度、各對應(yīng)點(diǎn)金屬溫差、汽缸膨脹、脹差、機(jī)組振動(dòng)值、大軸橈度、潤滑油壓力溫度、凝汽器真空等數(shù)據(jù)均在規(guī)程規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)盡快完成機(jī)組沖轉(zhuǎn)至并網(wǎng)的過程。

4 結(jié)束語

660 MW超臨界機(jī)組沖轉(zhuǎn)時(shí)，鍋爐側(cè)主蒸汽和再熱蒸汽溫度偏高的主要原因是：等離子點(diǎn)火啟動(dòng)的超臨界鍋爐火焰輻射特性與燃油啟動(dòng)的超臨界鍋爐火焰輻射特性存在很大的差別，煤粉燃燒工況下爐膛的傳熱量遠(yuǎn)小于燃油啟動(dòng)時(shí)的傳熱量，造成產(chǎn)生的蒸汽量小，因此要滿足機(jī)組沖轉(zhuǎn)壓力，就要相應(yīng)增加燃料量，從而引起對流受熱面換熱量增加，蒸汽出口汽溫升高，如此產(chǎn)生惡性循環(huán)，造成過熱、再熱汽溫難以控制。通過采取以上解決措施后，沖轉(zhuǎn)前，過熱蒸汽壓力和溫度分別為7 MPa，390 ℃；再熱蒸汽壓力、溫度分別為0.5 MPa、400 ℃，滿足了汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù)的要求，確保了設(shè)備的安全運(yùn)行。

[1] 白國亮.鍋爐設(shè)備運(yùn)行[M].北京:中國電力出版社，2006.

本文責(zé)任編輯：齊勝濤