黃金埠電廠再熱汽溫偏低原因分析及對策研究

劉志榮（黃金埠發(fā)電有限公司，江西上饒335101）

黃金埠電廠再熱汽溫偏低原因分析及對策研究

劉志榮（黃金埠發(fā)電有限公司，江西上饒335101）

國內(nèi)燃煤電廠600MW機(jī)組再熱汽溫在鍋爐正常運(yùn)行中低于設(shè)計(jì)值運(yùn)行是較為普遍的現(xiàn)象，我廠的情況同樣沒有例外，特別是近期，隨著負(fù)荷率的不斷走低，這一現(xiàn)象顯得更加嚴(yán)重，針對這些情況，從鍋爐設(shè)計(jì)、配風(fēng)、磨組運(yùn)行方式、煤質(zhì)等方面對再熱汽溫的影響進(jìn)行了分析，提出了運(yùn)行調(diào)整方面的建議。

鍋爐；再熱汽溫低；煤質(zhì)；中間點(diǎn)溫度

國內(nèi)燃煤電廠鍋爐再熱汽溫在鍋爐正常運(yùn)行中低于設(shè)計(jì)值運(yùn)行是較為普遍的現(xiàn)象，在鍋爐負(fù)荷變動時(shí)該偏差會更大。鍋爐再熱汽溫低一方面會影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，例如筆者所在電廠應(yīng)用的超臨界機(jī)組，在過熱汽溫和再熱汽溫在縮減10℃的情況下，均會導(dǎo)致發(fā)電過程中消耗的煤碳資源提升，通常情況下，兩種情況會分別提升近1.0g標(biāo)煤/（kWh）和0.8g標(biāo)煤/（kWh）。另一方面對于機(jī)組的安全運(yùn)行也會帶來極大危害，汽溫過低，導(dǎo)致汽輪機(jī)最后幾級蒸汽濕度明顯提升，進(jìn)而使水蒸汽對金屬葉片的腐蝕性更加嚴(yán)重，甚至直接出現(xiàn)水沖擊現(xiàn)象，直接使汽輪機(jī)的正常運(yùn)行受到影響，所以在燃煤電廠鍋爐運(yùn)行的相關(guān)規(guī)定中，通常會明確要求，如果汽溫的實(shí)際數(shù)值超出設(shè)定的范圍，要及時(shí)的對汽輪機(jī)進(jìn)行減負(fù)荷處理，如果情況嚴(yán)重要使汽輪機(jī)被迫停止運(yùn)行。除此之外，在低溫發(fā)生急劇變化的過程中，鍋爐受熱面的漢口和連接位置的熱應(yīng)力會快速的增加，使氣缸、轉(zhuǎn)子等結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的相對位移提升，如果得不到及時(shí)的處理，可能使汽輪機(jī)在葉輪和隔板的作用下產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動，對其性能和使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅。那么導(dǎo)致鍋爐再熱汽溫低的原因有哪些？又該采取什么措施來改善呢？

1 鍋爐設(shè)計(jì)中存在的先天不足

鍋爐廠在進(jìn)行鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，從投資和管段布置簡化的方面考慮，對再熱器的各個(gè)段的面積設(shè)計(jì)存在不近合理的地方，是需要在鍋爐正常運(yùn)行中加以實(shí)踐檢驗(yàn)的。從我廠兩臺鍋爐運(yùn)行近十年的情況來看，這個(gè)問題是需要認(rèn)真審視的。我們可以通過焓升實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)再熱器的換熱面積設(shè)計(jì)是否合理，從而確定出問題所在。國內(nèi)很多廠的600MW機(jī)組進(jìn)行了增加了再熱器受熱面積方面的改造，再熱汽溫均得到了一定程度的提升，這個(gè)值得我們借鑒，我們廠也可以在充分考慮投資和收益的前提下，適當(dāng)進(jìn)行這方面的改造。

2 鍋爐受熱面結(jié)渣積灰的影響

鍋爐運(yùn)行過程中，結(jié)渣積灰覆蓋受熱面而且不能得到有效的清除，會導(dǎo)致受熱面的熱量不能及時(shí)的消散，這對鍋爐的效率和汽溫均會產(chǎn)生直接的影響，所以在鍋爐運(yùn)行的過程中，保證吹灰系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)具有重要作用，需要我們進(jìn)一步優(yōu)化鍋爐的吹灰方式。當(dāng)摻燒容易結(jié)焦的煤種時(shí)，我們可以選擇性的增投吹灰器，尤其是高、低再熱器段的吹灰器，從而減小鍋爐受熱面結(jié)渣積灰對再熱汽溫的影響。

3 凝汽器真空運(yùn)行狀態(tài)的影響

在通常情況下，如果凝汽器真空在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)進(jìn)行正常的運(yùn)行，鍋爐再熱汽溫也在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)，但如果前者的運(yùn)行超出或偏離了設(shè)計(jì)范圍，即使外界電負(fù)荷需求并不發(fā)生改變，后者也難以滿足設(shè)計(jì)要求，可見凝汽器真空運(yùn)行狀態(tài)對鍋爐再熱汽溫的影響非常顯著，而對鍋爐真空運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響的因素較多，所以在燃煤電廠電力生產(chǎn)的過程中，應(yīng)對凝汽器真空運(yùn)行狀態(tài)影響因素進(jìn)行系統(tǒng)的把握和針對性的優(yōu)化。

4 給水品質(zhì)和蒸汽品質(zhì)對再熱汽溫的影響

如果給水和蒸汽的品質(zhì)在較長一段時(shí)間內(nèi)均處于不合格的狀態(tài)，將直接導(dǎo)致受熱面管子的內(nèi)壁上出現(xiàn)大量的水垢，這不僅會提升傳熱端差，而且在管壁內(nèi)徑縮減的同時(shí)，會導(dǎo)致傳熱時(shí)間減少，這必然導(dǎo)致包括再熱汽溫的各蒸汽溫度下降，如果得不到及時(shí)的控制將會導(dǎo)致更加嚴(yán)重的“四管泄漏”?？梢姡缓细窠o水品質(zhì)和蒸汽品質(zhì)對再熱溫度的影響是在較長時(shí)間后逐漸加重的，所以在問題出現(xiàn)前期進(jìn)行有效的控制和改善至關(guān)重要。

5 煤質(zhì)對再熱汽溫的影響

眾所周知，鍋爐在設(shè)計(jì)的過程中，要結(jié)合具體的煤種特征進(jìn)行，例如鍋爐受熱面面積的計(jì)算等，所以具體的煤質(zhì)對再熱汽溫也會產(chǎn)生影響，在當(dāng)前煤炭市場較好的情況下，根據(jù)以往我們的經(jīng)驗(yàn)，可以適當(dāng)在C、D磨摻燒低熱值的樂平汽車煤，增加相同負(fù)荷下的總煤量，對于提高再熱汽溫是很有好處的。

6 爐膛出口煙溫偏差大小的影響

爐膛出口煙溫偏差是目前所有燃煤電廠鍋爐難以克服的問題，所以其產(chǎn)生的影響也不容忽視，筆者所在電廠應(yīng)用的四角切圓燃燒鍋爐產(chǎn)生的煙溫偏差也十分明顯。通常情況下，爐膛出口煙溫偏差與此位置受熱面受熱偏差之間具有較顯著的正相關(guān)性，而受熱面管中過熱超溫和欠熱的同時(shí)存在，必然導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行調(diào)整的難度加大。降低爐膛出口煙溫偏差是保證鍋爐受熱面安全運(yùn)行的重要途徑，所以改變原有的對單一鍋爐工況進(jìn)行空氣動力場實(shí)驗(yàn)的方法，對鍋爐各負(fù)荷段一次風(fēng)、二次風(fēng)、兩風(fēng)之間的平衡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和提升，才能保證鍋爐變負(fù)荷的實(shí)際需要，進(jìn)而通過合理的配風(fēng)調(diào)節(jié)，使?fàn)t膛出口煙溫偏差達(dá)到最小的成果。

7 燃燒器傾角擺動失常對再熱汽溫的影響

在燃燒器傾角可以靈活調(diào)整的情況下，可以對水蒸汽的溫度進(jìn)行有效的調(diào)整，通常情況下，在燃燒器傾角上調(diào)20°的同時(shí)，爐膛出口煙汽溫度改變的幅度可以超過100℃，這種簡單、及時(shí)的方式可以實(shí)現(xiàn)大幅度的溫度調(diào)節(jié)，所以在調(diào)節(jié)再熱汽溫過程中應(yīng)用較為常見。但由于此結(jié)構(gòu)控制和傳動結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境較差、要對其進(jìn)行有效的日常維護(hù)對資金和技術(shù)的要求均非常高，導(dǎo)致燃燒器的控制和傳動結(jié)構(gòu)在運(yùn)行的過程中，出現(xiàn)不同步問題的概率非常大，甚至分布于爐膛四角的噴嘴不在同一水平面，在低負(fù)荷狀態(tài)下直接提升了鍋爐運(yùn)行的危險(xiǎn)性，我廠去年就出現(xiàn)過#2爐燃燒器擺角故障而運(yùn)行中無法處理的情況，這就要求我們運(yùn)行必須加強(qiáng)燃燒器擺角位置的檢查，并且認(rèn)真執(zhí)行燃燒器擺角定期活動試驗(yàn)，保證燃燒器擺角的正常運(yùn)行，同時(shí)設(shè)備檢修部門充分利用機(jī)組大小修的機(jī)會，對燃燒器擺角進(jìn)行檢查，該更換的設(shè)備應(yīng)該及時(shí)更換，保證擺角的正常運(yùn)行，避免自動變手動、手動變不動問題的發(fā)生。

8 燃燒器運(yùn)行方式產(chǎn)生的影響

如果鍋爐負(fù)荷發(fā)生變化，通過調(diào)整不同磨組的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而使?fàn)t膛火焰中心所處位置發(fā)生改變，使水蒸汽的溫度得到調(diào)節(jié)，通過機(jī)組的長期運(yùn)行，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)先對最上層燃燒器進(jìn)行投入運(yùn)行的同時(shí)，停運(yùn)最下層燃燒器可以得到較好的調(diào)溫效果。建議是需要運(yùn)行五臺磨組時(shí)，優(yōu)先采取BCDEF上五層磨組的運(yùn)行方式，需要運(yùn)行四臺磨組時(shí)，優(yōu)先采取BCDF四層磨組的運(yùn)行方式。

9 燃燒器出力和配風(fēng)工況對再熱汽溫的影響

筆者所在電廠應(yīng)用的鍋爐幾乎所有采用了四角分布切圓燃燒方式，在此燃燒方式中二次風(fēng)間隔和煤粉燃燒器要間隔分布，所以在鍋爐處于較低的負(fù)荷狀態(tài)下，要達(dá)到對再熱汽溫調(diào)整的效果，需要對處于上層磨組的出力進(jìn)行提升，減小下層磨組的出力，并在此過程中，在將總風(fēng)量視為固定值的基礎(chǔ)上，對上層磨組和下層磨組的二次風(fēng)分配比例進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對爐膛火焰中心結(jié)構(gòu)所處位置和狀態(tài)的優(yōu)化，即關(guān)小下層二次風(fēng)，增大上層二次風(fēng)，抬高爐膛火焰中心。這種調(diào)節(jié)后的爐內(nèi)燃燒呈“三角”，達(dá)到提高再熱汽溫的目的。

10 過量空氣系數(shù)對再熱汽溫的影響

如果在鍋爐處于較低負(fù)荷狀態(tài)的情況下，對總風(fēng)量適當(dāng)?shù)奶嵘?，既可以在爐膛火焰中心位置優(yōu)化的同時(shí)，使?fàn)t膛出口煙溫和半輻射半對流再熱器受熱面吸熱能力均得到改善，又可以使煙氣的流速在增加的同時(shí)促使對流換熱器低溫再熱器吸收的熱量提升，兩者均會帶到再熱汽溫的身高，所以過量空氣系數(shù)的大小對再熱汽溫會產(chǎn)生重要的影響，但需要注意的是，如果此系數(shù)的具體值過大，會導(dǎo)致爐膛溫度的大幅縮減，即“冷爐”，使鍋爐的運(yùn)行面臨較大的安全威脅。建議550MW工況時(shí)，維持運(yùn)行氧量3.0～3.5%，不要≮3.0%；建議500MW工況，運(yùn)行氧量維持3.5%左右；430MW左右負(fù)荷工況穩(wěn)定煤質(zhì)條件下，四臺磨組運(yùn)行，運(yùn)行氧量維持4.5%左右；建議在350MW以下低負(fù)荷工況，控制氧量5.5%左右；建議在300MW以下低負(fù)荷工況，控制氧量6.0～6.5%左右。

11 中間點(diǎn)溫度

提高中間點(diǎn)溫度，對于再熱汽溫提高的作用是明顯的。在高負(fù)荷時(shí)段，在保證鍋爐水冷壁、屏過不超溫的情況下，盡量提高中間點(diǎn)溫度的設(shè)定值，從而提升中間點(diǎn)溫度。再就是低負(fù)荷時(shí)段，中間點(diǎn)溫度的設(shè)定就顯得尤為重要。隨著我省百萬機(jī)組的投產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)增長速度減緩，我廠的機(jī)組負(fù)荷率快速下降，尤其是晚峰過后，經(jīng)常出現(xiàn)連續(xù)7～8h單機(jī)負(fù)荷帶至250MW甚至更低的情況；為了消除協(xié)調(diào)控制模式造成的機(jī)組負(fù)荷波動，我們大家都采用了機(jī)組切TF模式的運(yùn)行方式。這個(gè)時(shí)候出現(xiàn)了主再熱汽溫嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值的情況。我們可以通過摸索，保證鍋爐各管段不超溫的情況下，盡量提高中間點(diǎn)溫度，從而盡可能多的提高主再熱汽溫；對于經(jīng)常出現(xiàn)的快速將至低負(fù)荷的過程，經(jīng)常出現(xiàn)給水流量減下來比較遲緩的過程，我們可以摸索經(jīng)驗(yàn)，將給水流量手動降到目標(biāo)值，從而減緩再熱汽溫的快速下降，待工況穩(wěn)定后，再重新投入給水和中間點(diǎn)溫度自動，并盡可能提高中間點(diǎn)溫度，從而提高再熱汽溫。

我廠再熱汽溫自投產(chǎn)來一直偏離設(shè)定值較多，在當(dāng)前電力市場日漸疲軟的情況下，除了努力提高機(jī)組的負(fù)荷率從而可以在較多的時(shí)間內(nèi)保證再熱汽溫的前提下，需要我們在今后的工作中不斷摸索經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)，進(jìn)一步提高再熱汽溫，從而提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，深挖潛力，為節(jié)能工作作出更大的貢獻(xiàn)。

［1］韓昭滄.燃料及燃燒，第二版.北京：冶金工業(yè)出版社，1994.

［2］汪祖鑫.超臨界壓力600MW機(jī)組的啟動和運(yùn)行.北京：中國電力出版社，1996.

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-2066（2016）29-0052-02

2016-9-29

劉志榮，男，本科，集控運(yùn)行技師國電黃金埠發(fā)電有限公司發(fā)電運(yùn)行部值長。