600mW超臨界機組降壓吹管的過熱汽溫控制策略

胡穎炯

甘肅電力科學(xué)研究院，甘肅蘭州 730050

某電廠二期工程2×600mW HG-2072/25.4-YM12型機組鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司國產(chǎn)超臨界燃煤機組，本期工程裝設(shè)兩臺600mW超臨界直接空冷凝汽式燃煤發(fā)電機組，鍋爐為超臨界壓力、循環(huán)泵式啟動系統(tǒng)、前后墻對沖低NOX軸向旋流燃燒器、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架的變壓本生直流爐。鍋爐以最大連續(xù)負荷（B-MCR）工況為設(shè)計參數(shù)，最大連續(xù)蒸發(fā)量2072T/H，過熱器蒸汽出口溫度為571℃，再熱器蒸汽出口溫度為569℃，給水溫度294.8℃。

鍋爐爐膛斷面尺寸為23 567.3mm×17 012.3mm，爐膛標(biāo)高48 051mm以下采用螺旋水冷壁、上部為垂直膜式水冷壁。啟動循環(huán)系統(tǒng)選用一臺KSB爐水循環(huán)泵，鍋爐在啟動和停爐工況低于本生負荷（30%B-MCR）時需投入爐水循環(huán)泵。頂部受熱面各部分間采用大口徑連接管連接。汽水系統(tǒng)圖見圖1。

鍋爐前后墻對沖布置低NOX軸向旋流燃燒器，共3層30只，配有6臺中速磨煤機， OFA燃盡風(fēng)噴嘴布置在燃燒器上方，前后左右墻共16只。A層燃燒器采用等離子點火系統(tǒng)，并保留點火油系統(tǒng)，每臺燃燒器配有一支油槍，油槍采用機械（蒸汽）霧化噴嘴，點火槍和油槍均為可伸縮式，油槍的最大出力按20%B-MCR工況設(shè)計。

1 等離子點火準備

1）吹管時采用低位發(fā)熱量Qnet.v.ar =19.83MJ/kg，干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf=34.97%的校核煤種，同時調(diào)整磨煤機出口旋轉(zhuǎn)分離器使其轉(zhuǎn)速在85轉(zhuǎn)/分鐘。吹管期間飛灰取樣結(jié)果為飛灰可燃物含量7.50%；

2）在磨煤機人口的熱風(fēng)道上安裝暖風(fēng)器，在磨煤機暖磨時可將磨煤機人口一次風(fēng)溫加熱到150℃以上，提高了煤粉的著火熱；

3）合理控制煤風(fēng)比。理論上，煤風(fēng)比為0.36～0.52之間是等離子點火成功的最佳范圍，實際運行期間設(shè)定初始給煤量為25 t/h，初始風(fēng)量為60t/h，初始煤風(fēng)比為0.41；

4）鍋爐冷態(tài)通風(fēng)試驗期間進行了磨煤機出口5管調(diào)平，31m/s風(fēng)速下的各煤粉管風(fēng)速最大偏差為1.89%，可保證5個煤粉燃燒器的熱負荷分配均勻；

5）等離子點火器采用380V直流供電，輸出功率為5×500kW。等離子點火升溫升壓特點：傳統(tǒng)的投煤點火升溫升壓的速度通過油壓的調(diào)節(jié)和油槍的增減進行控制。

2 等離子點火方式下的降壓吹管

等離子點火在投粉前位于燃燒器中的等離子發(fā)生器已處于拉弧狀態(tài)，磨煤機人口風(fēng)溫達到額定值后即可投煤。投煤初期將拉弧功率和煤粉濃度設(shè)定在較高的范圍，煤粉點燃后隨鍋爐熱負荷增大可適當(dāng)降低拉弧電流和煤量，這樣通過簡單的煤量增減就可進行升溫升壓速度的控制。

鍋爐設(shè)計冷態(tài)起動曲線如圖2所示。

機組冷態(tài)起動至沖轉(zhuǎn)參數(shù)8.92MPa，360℃時的時間為150min，平均升溫速率為2.40℃/min，平均升壓速率為0.059MPa/min。

實際升溫升壓情況，冷態(tài)起動初期由于蒸汽流量小，分離器及過熱器升溫升壓速率基本處于相同水平，最大升溫速率為1.94℃/min，最大升壓速率為0.018MPa/min。實際升溫升壓速率小于設(shè)計值，避免升溫升壓太快而造成熱應(yīng)力過大，有效地減少了機組損耗，有利于提高鍋爐的使用壽命。

3 過熱汽溫控制

某電廠600mW超臨界機組鍋爐給水電動門至各高低溫受熱面之間未設(shè)置閥門，機組起停全程采用滑起滑停方式。位于鍋爐汽水交界處的汽水分離器是鍋爐工質(zhì)相變轉(zhuǎn)換的樞紐，分離器下部的儲水箱下方設(shè)有爐水啟動循環(huán)泵，有效地解決了啟動初期水冷壁最小循環(huán)流量問題。使該鍋爐啟動時減少了工質(zhì)損失，提過了鍋爐經(jīng)濟性。

水位調(diào)節(jié)類似于汽包鍋爐的水位控制，主要由儲水罐水位溢流調(diào)節(jié)閥控制水位，鍋爐點火吹管期間投人溢流閥的自動。臨沖閥開關(guān)期間關(guān)閉溢流閥。吹管初期發(fā)現(xiàn)吹管過程中分離器水位波動較大，主汽溫度有逐漸下降趨勢。經(jīng)認真分析確認是由于爐水循環(huán)泵開度過大的原因，造成鍋爐升壓過快，氣溫偏低。調(diào)整爐水循環(huán)量略大于水冷系統(tǒng)最小流量，氣溫逐漸穩(wěn)定在410℃。進一步調(diào)整爐水循環(huán)泵在自動方式運行。

表1 沖管參數(shù)表

從表1可以看出，吹管期間分離器人口汽溫已達到微過熱狀態(tài)，過熱器壓降大于運行時設(shè)計壓降。

4 等離子點火吹管效果

設(shè)計分離器至過熱器出口之間的壓差為1.41MPa左右，實際吹管期間在保持過熱器出口聯(lián)箱壓力為5.2MPa～6.3MPa時開吹管控制門，過熱器出口聯(lián)箱壓力為3.8MPa～4.3MPa時關(guān)吹管控制門。分離器與過熱器出口最大壓差為2.50MPa，根據(jù)小區(qū)段壓降法計算吹管動量比：

式中：△Pe為額定工況過熱器壓降MPa；

△P為吹管工況過熱器壓降MPa。

沖管過程中，分離器-過熱器出口壓降為2.00MPa～2.50MPa，沖洗過程中按壓降法計算的過熱器系統(tǒng)沖管系數(shù)保持在1.42～1.79之間，均大于1.40，保證了沖洗效果。沖洗過程中鍋爐采用等離子模式啟動和運行，實現(xiàn)了無油沖管。

整個吹管歷時4天，總計燃煤940t，耗水量為8 000t左右，共吹管108次。

5 結(jié)論

圖1 鍋爐過熱及啟動系統(tǒng)汽水熱力系統(tǒng)圖

圖2 600mW超臨界鍋爐冷態(tài)啟動曲線

本文介紹了某電廠600mW超臨界機組等離子點火降壓吹管的過程。吹管初期發(fā)現(xiàn)吹管過程中分離器水位波動較大，主汽溫度有逐漸下降趨勢。分析確認是由于爐水循環(huán)泵開度過大的原因，造成鍋爐升壓過快，氣溫偏低。調(diào)整爐水循環(huán)量略大于水冷系統(tǒng)最小流量，氣溫逐漸穩(wěn)定在410℃。并進一步調(diào)整爐水循環(huán)泵在自動方式運行?？s短了吹管時間同時節(jié)約了大量除鹽水，保證了機組吹管過程連續(xù)穩(wěn)定。

[1]汪祖鑫.超臨界壓力600mW機組的啟動和運行[M].北京：中國電力出版社，1996.

[2]中國華東電力集團公司科學(xué)技術(shù)委員會.600mW火電機組運行技術(shù)叢書（鍋爐分冊）[M].北京：中國電力出版社，2000.