萬州電廠1050MW機組超高參數(shù)調(diào)試技術(shù)研究

摘 要：由于當前火力發(fā)電燃煤機組仍舊是發(fā)電廠的主要形式，考慮到進一步降低企業(yè)的發(fā)電成本、面對環(huán)境壓力進一步減少碳的排放量，選擇更高參數(shù)的超超臨界機組是大勢所趨。相較于國外，國內(nèi)在這方面才剛剛起步，本文研究的對象是萬州電廠已投產(chǎn)的1050MW超高參數(shù)機組，BMCR工況下過熱器出口蒸汽壓力由常規(guī)的28MPa提升至29.4MPa，再熱器出口蒸汽溫度由原來的603℃提升至623℃，從對其運用到的設(shè)計結(jié)構(gòu)技術(shù)、材料技術(shù)、特別是調(diào)試技術(shù)、運行控制技術(shù)等方面的歸納總結(jié)，為后面該類型機組的進一步推廣提供參考，并且為今后進一步提高蒸汽參數(shù)打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高參數(shù)再熱蒸汽溫度；受熱面積；燃燼風(fēng)；調(diào)溫擋板；穩(wěn)定煤種；管壁溫度偏差；冷熱態(tài)一次風(fēng)調(diào)平

Abstract：Due to the current thermal power is still the main form of coal-fired power plant，to further reduce the cost of power generation enterprises，facing environmental pressure to further reduce carbon emissions，higher parameters of ultra supercritical unit is represent the general trend. Compared with abroad，domestic in this area has just started，the research object of this thesis is Wanzhou power plant production of 1050MW ultra high parameter unit under BMCR condition，the superheater outlet steam pressure by conventional 28MPa to 29.4MPa，the reheater outlet steam temperature from 603 DEG to 623 DEG C，from the design of the structure of technology，applied materials technology，especially the debugging technology，summarizes the operation control technology etc. induction，provide a reference for the further promotion of the following types of units，and to further improve the steam parameters lay a good technical base.

Key words：The parameters of high temperature of reheat steam；heating surface；Burn out wind；Temperature regulating baffle；Stable coal species；Tube wall temperature deviation； Cold and hot state primary air leveling

1 設(shè)備概述

本期工程鍋爐由東方鍋爐股份有限公司制造，為提升參數(shù)后的超超臨界參數(shù)、一次中間再熱變壓運行直流爐，采用平衡通風(fēng)、單爐膛、前后墻對沖燃燒方式、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)∏型鍋爐。鍋爐型號：DG3035/29.3-II3 29.40MPa（a）/605℃/623℃，機組鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量及額定工況下的設(shè)計運行參數(shù)見下表1：

2 采用提高蒸汽參數(shù)的意義

萬州電廠一期2x1050MW機組采用提高蒸汽參數(shù)可以有效提高機組效率，其中再熱蒸汽溫度每上升10℃，機組煤耗則降低0.91g/kW.h，在降低企業(yè)發(fā)電成本的同時又能在減排方面產(chǎn)生積極的效果。為今后能逐步推廣這項技術(shù)積累經(jīng)驗，也為后續(xù)通過材料技術(shù)的提高，能進一步提高再熱蒸汽溫度做鋪墊。

3 萬州1050MW超高參數(shù)機組調(diào)試技術(shù)研究

作為國內(nèi)首臺超高參數(shù)的機組，其過熱汽出口壓力的提高增加了一次汽水管道的內(nèi)應(yīng)力，而再熱器又在不提升管道材質(zhì)的前提下提升再熱蒸汽溫度，使管道的許用安全裕度減小，因此如何通過調(diào)試初期的基礎(chǔ)性工作以及后期的運行方式和燃燒調(diào)整盡量縮小各部位管屏的偏差數(shù)值，特別是高溫再熱器管壁溫差數(shù)值，從而確保機組在接近額定參數(shù)情況下安全穩(wěn)定的運行，是此類超高參數(shù)運行機組調(diào)試技術(shù)的重點和難點所在。

3.1 采取的措施

3.1.1 風(fēng)煙系統(tǒng)擋板及燃燒器靜態(tài)驗收

（1）對一些比較隱蔽的風(fēng)門擋板（如貼壁風(fēng)門、還原風(fēng)門）附近需開口確認內(nèi)部實際位置與外部指示及動作方向一致，確保調(diào)試調(diào)整時能夠根據(jù)外部指示進行操作調(diào)整。

（2）前后墻對沖鍋爐相鄰燃燒器采用不同旋轉(zhuǎn)方向，使得爐內(nèi)燃燒火焰不偏向于一側(cè)，是均衡爐膛出口溫度分布設(shè)計技術(shù)措施，調(diào)試階段，需進入風(fēng)箱內(nèi)部，對燃燒器外二次風(fēng)旋轉(zhuǎn)方向進行確認，確保內(nèi)部實際旋向與設(shè)計一致。

3.1.2 冷態(tài)通風(fēng)動力場試驗

（1）進行磨煤機出口一次風(fēng)速調(diào)平，主要把握兩點：

①在進行同層煤粉管風(fēng)速調(diào)平前，需重點對煤粉管內(nèi)的清潔度檢查情況進行跟蹤了解，因為煤粉管較長又多而且布置比較緊湊，也沒有像風(fēng)道那樣設(shè)置檢修人孔和寬暢的檢查空間，基于此，往往容易疏忽檢查，但是煤粉管道也是一根根焊接而成，安裝人員也極有可能把雜物留在其中，尤其需重點檢查的就是水平段管道，如果內(nèi)部存有異物，會嚴重影響到一次風(fēng)調(diào)平的質(zhì)量，就算調(diào)平在合理范圍內(nèi)，也會影響到磨煤機的出力。

②為了能達到高參數(shù)再熱蒸汽溫度，防止由于受熱偏差使得各別管壁溫度超溫，就要求熱態(tài)投運后能更好的均衡爐內(nèi)各層熱負荷，控制運行時的管壁溫差數(shù)值，由此冷態(tài)一次風(fēng)調(diào)平就要采取更高的標準，在對萬州電廠兩臺機組冷態(tài)一次風(fēng)調(diào)平的結(jié)果均使得同層的一次風(fēng)速與平均值的偏差<3%。冷態(tài)通風(fēng)一次風(fēng)調(diào)平試驗結(jié)果見下表2：

（2）分別對燃燒器的內(nèi)、外二次風(fēng)擋板、貼壁風(fēng)進行了擋板特性試驗，為熱態(tài)時通過主燃燒區(qū)配風(fēng)調(diào)整使得前期著火穩(wěn)定，后期混合擾動強烈，火焰不飛邊、不刷墻，提供參考[1]。

（3）對前后墻各兩層燃燼風(fēng)風(fēng)箱沿爐寬方向進行單側(cè)燃燼風(fēng)中心風(fēng)風(fēng)速測量。了解燃燼風(fēng)沿爐寬方向的風(fēng)量分布規(guī)律，為熱態(tài)時通過燃燼風(fēng)配風(fēng)調(diào)整均衡整個爐內(nèi)氧量提供參考。

從表3測得的流速分布可以看出，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出兩頭低、中間高的流速分布，為熱態(tài)通過調(diào)整燃燼風(fēng)調(diào)節(jié)區(qū)域爐膛出口溫度提供參考。

3.1.3 酸洗方面

（1）原本正式系統(tǒng)省煤器進口放水門設(shè)置在給水電動門后，且外徑80mm，使得來自省煤器前的沖洗水會進入省煤器中造成二次污染，在酸洗臨時管道設(shè)計布置中，在給水電動門前增加了一路管徑159mm省煤器入口排放管。另外，在水冷壁下兩側(cè)下水分配頭底部分別增設(shè)兩路外徑159mm臨時排放管，防止省煤器來的沖洗水雜質(zhì)不帶入螺旋水冷壁中。

（2）凝結(jié)水和給水系統(tǒng)、高、低加汽側(cè)及疏水回收系統(tǒng)不僅進行了雙氧水堿洗還同爐本體系統(tǒng)一起進行EDTA化學(xué)酸洗工藝，為整套啟動階段盡早達到良好的汽水品質(zhì)打下了堅實的基礎(chǔ)，降低了提高主蒸汽壓力和再熱汽溫度后在高溫高壓作用下蒸汽對管道的腐蝕作用。

（3）減溫水管道調(diào)門前參與整個化學(xué)清洗，減溫水管道調(diào)門后在試吹管階段用蒸汽進行反沖洗，確保減溫水在投運過程中調(diào)節(jié)特性良好，雜質(zhì)不堵塞調(diào)節(jié)閥籠罩不進入過熱器和再熱器中。

（4）化學(xué)清洗后進行水冷壁下集箱和中間集箱割管檢查，確保沒有大的異物在集箱內(nèi)沉積，避免使得機組整組運行后，給水冷壁安全運行帶來影響，機組無法帶高負荷提升主蒸汽壓力和再熱器溫度。

3.1.4 吹管方面

（1）汽機主汽門安裝假閥芯的形式，使得整個再熱器前的管道都能參與吹管。高壓旁路采用高旁閥閥芯不裝，加裝保護套管，用導(dǎo)管引出后加裝臨時吹掃電動門再與高旁閥后管道短接的形式，確保高旁整個管路能參與吹掃且能防止在吹掃過程中損壞高旁密封面造成高參數(shù)壓力下關(guān)閉不嚴泄漏的情況發(fā)生。設(shè)計集粒器安裝位置在靠近再熱器進口聯(lián)箱的兩側(cè)，每側(cè)都安裝一個，盡可能的使吹管時，再熱器前的管道中的大的焊渣鐵銹泥沙等雜物不帶入再熱器中。第一階段吹管完成后，對集粒器進行一次清理，確保后續(xù)吹管過程中，再熱器的吹管系數(shù)不受影響。

（2）嚴格控制穩(wěn)壓吹管時吹管系數(shù)≥1：隨著機組的設(shè)計額定工況蒸汽參數(shù)提高，達到吹管系數(shù)的吹管工況相應(yīng)參數(shù)也需適當提高，另外計算流量時需注意由于東鍋鍋爐過熱器一、二級減溫水取自省煤器出口，計算啟動分離器出口至一級減溫前部分吹管系數(shù)時需扣除減溫水量。1050MW超高參數(shù)機組穩(wěn)壓吹管達到吹管系數(shù)時分離器出口壓力在6.5～7MPa，蒸汽流量在1320～1350T/H，主蒸汽溫度450～460℃，再熱蒸汽出口溫度490～500℃左右

（3）吹管負荷在BMCR負荷50%左右，在每一階段吹管過程中采用三套不同磨煤機組合方式，通過觀察各部位受熱面管壁溫度分布，了解在受熱面基本干凈情況下，投運不同磨煤機給爐膛熱負荷分布帶來的影響。為整套啟動各負荷段均衡爐內(nèi)熱負荷提供參考。

（4）吹管后進行過熱器和再熱器進出口聯(lián)箱割管檢查，確保沒有大的異物在聯(lián)箱內(nèi)沉積，影響機組整組運行后，各受熱面管道運行安全。

3.1.5 整套運行調(diào)整方面

（1）制粉系統(tǒng)熱態(tài)調(diào)整：在進行爐內(nèi)整體燃燒調(diào)整前先進行制粉系統(tǒng)熱態(tài)調(diào)整試驗，使得磨煤機風(fēng)煤比、磨煤機出口溫度、煤粉細度符合設(shè)計運行要求，著火點和燃燒沿程合適，避免由于煤粉過粗，風(fēng)煤比過大，磨煤機出口溫度過低導(dǎo)致的著火延后，提高了后部高溫再熱器的受熱面管壁溫度。

（2）一次風(fēng)量熱態(tài)調(diào)平：熱態(tài)時，均衡各層燃燒器八角熱負荷，進行6臺磨煤機的熱態(tài)調(diào)平，使得同層八角的出口風(fēng)量偏差在5%范圍內(nèi)。

（3）進行省煤器出口過量空氣系數(shù)調(diào)整：使得機組在較合適的風(fēng)量曲線下運行。風(fēng)量過大，煙氣量增加，對控制以對流換熱為主的再熱器管壁溫度不利，風(fēng)量過小，爐內(nèi)不能很好的組織燃燒，使得燃燒沿程延長，也會進一步提升再熱器管壁溫度[2]。

（4）燃燒器內(nèi)、外二次風(fēng)及側(cè)貼壁風(fēng)調(diào)整：內(nèi)外二次風(fēng)分別影響了高溫回流區(qū)起始點和面積，影響著煤粉著火點位置和火焰形狀。對于東鍋燃燒器這種風(fēng)箱結(jié)構(gòu)，存在兩頭風(fēng)量小，中間風(fēng)量大的情況，如不加以調(diào)整宜造成各區(qū)域由于供風(fēng)量差異導(dǎo)致的火焰中心高度不一致，導(dǎo)致爐膛出口溫度不均勻，反應(yīng)在各受熱面管壁溫度分布上易造成偏差的形成，因此可以適當開大兩側(cè)燃燒器外二次風(fēng)，關(guān)小中間燃燒器外二次風(fēng)，通過調(diào)整外二次風(fēng)門開度可以有效減少氧量偏差。但不管怎樣調(diào)整外二次風(fēng)門開度不宜小于40%，否則易造成火焰飛邊的情況發(fā)生。而內(nèi)二次風(fēng)在燃燒揮發(fā)份高（揮發(fā)份）25%）的煤質(zhì)時應(yīng)開大，適當延長著火點，防止燃燒器區(qū)域結(jié)焦[3]。另外兩側(cè)燃燒器少風(fēng)也容易在側(cè)墻形成還原性的氛圍，引起側(cè)墻結(jié)焦，在每一層燃燒器兩側(cè)都設(shè)置有貼壁風(fēng)，運行時，貼壁風(fēng)應(yīng)保持一定開度（推薦50%），在定期水冷壁吹灰過程當中，如果參數(shù)變化大且發(fā)現(xiàn)撈渣機內(nèi)掉焦嚴重，可以開大貼壁風(fēng)進一步改善側(cè)墻的結(jié)焦情況。

（5）燃燼風(fēng)的調(diào)整：燃燼風(fēng)調(diào)整的關(guān)鍵是整體上形成合適的燃燼風(fēng)與主燃燒區(qū)風(fēng)量配比，合適的分級送風(fēng)控制NOX排放量基礎(chǔ)上，通過設(shè)置同層燃燼風(fēng)不同外部旋流二次風(fēng)開度，與燃燒器區(qū)域上來的未燃燼煤粉顆粒完全燃燒，中心直流風(fēng)與中部未燃燼煤粉的顆粒完全燃燒。進一步平衡爐膛出口氧量，有助于均衡爐膛出口溫度，減少再熱器受熱面各管壁溫差。

（6）合理分配各燃燒器負荷：相同負荷下，采用不同磨組合方式下，整個鍋爐受熱面管壁溫度分布不同，尤其是在提高再熱汽溫度后，高溫再熱器管道許用管壁溫度安全裕度減小的情況下，這種改變后可能會導(dǎo)致個別高溫再熱器管壁超過報警值的情況發(fā)生，因此在機組整套階段80%～90%MBCR負荷段進行更換磨組試驗后，以掌握不同磨運行下對受熱面管壁溫重新分配規(guī)律，為今后選擇重新分配燃燒器熱負荷后，機組仍能安全經(jīng)濟運行提供參考依據(jù)。

（7）鍋爐尾部煙道調(diào)溫擋板控制：在低負荷階段，由于東鍋對沖鍋爐，火焰中心在下面，為了提高沖轉(zhuǎn)前再熱汽溫尤其是熱態(tài)情況下，需開大再熱器側(cè)調(diào)溫擋板，在切缸后高旁全收的點上，也需開大再熱器側(cè)調(diào)溫擋板，彌補由于切缸后高壓缸排汽溫度下降導(dǎo)致再熱器出口汽溫下降。而在高負荷階段，隨著火焰中心上移，爐膛出口溫度提升，再熱器的吸熱比例再增加，此時需關(guān)小再熱器側(cè)的調(diào)溫擋板，控制高再入口蒸汽溫度在合適范圍內(nèi)，減少再熱器事故噴水量。

（8）吹灰控制調(diào)試技術(shù)：①由于爐本體吹灰的汽源取自低溫再熱蒸汽出口，當吹灰時，這部分蒸汽未進入高溫再熱器中冷卻高再受熱面，也未參與到汽機中、低壓缸做功，因此為了維持原來負荷必須增加燃料量，這就使得維持原來的再熱蒸汽溫度下，高再管壁溫度更高，因此吹灰時需注意留有安全裕度。②根據(jù)各受熱面的壁溫情況及蒸汽溫度水平、減溫水用量來進行選擇性吹灰，比如當高溫再熱蒸汽管壁溫度接近報警值，可以對其之前的高溫過熱器及屏式過熱器進行吹灰，當爐膛短吹后，過熱汽溫合適，一、二級減溫水總量達到100T/H左右，再熱蒸汽溫度下降較多，可以安排對再熱蒸汽各受熱面進行吹灰。

3.2 取得的結(jié)果

經(jīng)過以上從調(diào)試階段進行的冷態(tài)通風(fēng)動力場試驗到后期燃燒初調(diào)整等所采用的超高參數(shù)機組調(diào)試技術(shù)，使得在70%～100%BMCR負荷下，主、再熱蒸汽溫度能達到額定溫度，并且各受熱面管壁溫度不超溫，高溫再熱器最高管壁溫度離報警值仍有10℃安全裕度。

4 結(jié)論

（1）在再熱蒸汽管道材質(zhì)不變情況下，需進一步提高再熱蒸汽溫度，其安全裕度將不可避免的減少，為確保機組能安全穩(wěn)定運行，關(guān)鍵點就是在設(shè)計、安裝、調(diào)試、運行過程中能夠最大限度控制高溫再熱器各管間的偏差，從而有效控制高溫再熱器最高點溫度。

（2）為了最大限度的控制各受熱面管間的偏差，在進行煤粉管道出口一次風(fēng)速調(diào)平試驗時，需要按照更高標準來進行，由原來標準允許的同層的一次風(fēng)速與平均值偏差<5%提高至<3%。在熱態(tài)時，再進行熱態(tài)一次風(fēng)量的調(diào)平，有利于同層各角熱負荷均勻[4]。

（3）燃燼風(fēng)風(fēng)門不能開的過大，這樣容易在底部高熱負荷燃燒區(qū)形成弱還原性氛圍，增加螺旋水冷壁區(qū)域結(jié)焦的風(fēng)險，當再熱蒸汽溫度變化不大的前提下，過大的燃燼風(fēng)量反而不利于高溫再熱器最高管壁溫度的控制，從而對提升再熱蒸汽溫度產(chǎn)生了限制。

（4）當變換磨煤機的運行方式后，需及時進行調(diào)整，使得各受熱面管壁不超溫。

（5）用尾部煙道擋板進行再熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)由于對高溫再熱蒸汽管壁溫度影響較小，因此優(yōu)先使用。但需注意其對過再熱汽溫度有較大的慣性和遲延。煙氣擋板調(diào)節(jié)動作后，過熱、再熱汽溫變化大約要延時7～10min。因此，在調(diào)整后，需觀察一段時間，不要因為初期調(diào)整未達到預(yù)期，而再次調(diào)整，導(dǎo)致過調(diào)。

（6）雖然經(jīng)過了調(diào)試初期一系列減少偏差的措施，在穩(wěn)定的工況下，能夠在再熱蒸汽溫度接近額定值的情況下，高溫再熱器各管壁不超溫。但仍有個別管道管壁溫度偏高，離報警值僅有5℃，那么小的安全裕度使得當機組變負荷時，或者煤質(zhì)的波動都極易使得這些管道超溫，影響到機組安全穩(wěn)定運行。要想確保機組能夠在變負荷情況及一定擾動下仍能有安全裕度安全穩(wěn)定運行，還要經(jīng)過后期大量的調(diào)整工作，并且綜合其他燃燒需考慮的因素如NOX排放量，飛灰含碳量、爐內(nèi)結(jié)焦特性等進行。

（7）從燃料角度出發(fā)，對采用高參數(shù)再熱蒸汽溫度的機組，煤質(zhì)的穩(wěn)定至關(guān)重要（燃料在設(shè)計熱值的±0.05之內(nèi)），因為機組BTU修正自動狀態(tài)下調(diào)節(jié)較慢，如果運行情況下，燃料的熱值經(jīng)常有大幅度變動，在裕度很小的情況下，極易引起局部末級再熱器管道超溫。另外，燃料需具備不易結(jié)焦性，防止由于水冷壁結(jié)焦后造成爐膛出口溫度升高從而進一步提高高溫再熱蒸汽管壁溫度。

（8）在材質(zhì)不變的情況下，采用提高再熱蒸汽溫度的方法提高經(jīng)濟性，不可避免會帶來一些問題需要研究。電廠的煤源是否可靠、是否能提供穩(wěn)定的煤質(zhì)，溫度提高更易生成的氧化皮如何有效減少或者清除，以及出于工藝要求而不得不選擇的材料造成的受熱面安全裕度降低，這些都是需要重點考慮的問題。

參考文獻

[1]馬新立.1000MW超超臨界塔式鍋爐特點及調(diào)試技術(shù)[J].能源研究與利用，2009，（1）：35-38.

[2]朱寶田，趙毅.我國超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展[J].華電技術(shù)，2008，（2）：1-5.

[3]王衛(wèi)強.600MW超臨界火電機組關(guān)鍵技術(shù)研究[J].現(xiàn)代制造，2013，（18）：105-106.

[4]王衛(wèi)強.600MW超臨界火電機組關(guān)鍵技術(shù)研究[J].現(xiàn)代制造，2013（18）：105-106.

（作者單位：神華國能甘肅酒鋼發(fā)電有限公司）