660 MW超超臨界機(jī)組高負(fù)荷主蒸汽溫度偏低原因分析

江波 熊鐘 史萌萌

摘要： 對(duì)某電廠HG2035/26.15YM3型超超臨界參數(shù)直流鍋爐主蒸汽溫度偏低進(jìn)行了分析，找出了該廠加負(fù)荷過程主蒸汽溫度低的原因.由于加負(fù)荷過程中給水泵汽輪機(jī)再循環(huán)門存在較大內(nèi)漏，使給水流量達(dá)不到設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致INFIT協(xié)調(diào)系統(tǒng)水煤質(zhì)量比失調(diào)，過熱度大幅波動(dòng)，最終導(dǎo)致主蒸汽溫度偏低.根據(jù)現(xiàn)場具體運(yùn)行情況，分別制定了調(diào)整給水泵汽輪機(jī)再循環(huán)門行程、高負(fù)荷控制負(fù)荷增加速度、根據(jù)給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整好過熱度等三項(xiàng)改進(jìn)措施.通過運(yùn)行人員認(rèn)真監(jiān)視和調(diào)整，未再出現(xiàn)主蒸汽溫度偏低的現(xiàn)象，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行.研究為同類機(jī)組提供了參考.

關(guān)鍵詞：

超超臨界； 主蒸汽； 水煤質(zhì)量比； 過熱度

中圖分類號(hào)： TK 222文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Causes Analysis of Low Steam Temperature for 660 MW Ultrasupercritical Unit with High Load

JIANG Bo1， XIONG Zhong1， SHI Mengmeng2

（1.SPIC Jiangxi Electric Power Co.， Ltd. Jingdezhen Power Plant， Jingdezhen 333000， China；

2.Jiangxi Jingdezhen Power Supply Company， Jingdezhen 333000， China）

Abstract：

The causes of low steam temperature for HG2035/26.15YM3 type ultrasupercritical oncethrough boiler in a power plant were analyzed.The reasons of low steam temperature in the adding load course were found out.In this course，there existed large internal leakage in the recirculation valve of feed water pump.The designed value of the water flow could not be reached.The ratio of coal to water controlled by INFIT was imbalanced.The degree of superheat fluctuated wildly.The main steam temperature was low at the end.According to the run on site，the improvements were made including stroke adjustment of feed water pump recirculation valve，rate of load increasing under high load condition，and degree of superheat adjustment according to the rotate speed of feed water pump.According to these improvements，low steam temperature didnt occur again，which could make the unit run steadily and safely.The research could provide references for the same kind of unit.

Keywords：

ultrasupercritical； main steam； coalwater ratio； degree of superheat

近年來，隨著可再生能源的快速發(fā)展，火力發(fā)電量占發(fā)電總量比例呈下降趨勢[1]，但火電廠仍然是我國電能供應(yīng)的主力軍[2].保證火電廠的安全穩(wěn)定高效運(yùn)行是每個(gè)電廠首要目標(biāo)[3].在火電廠主要參數(shù)中，主蒸汽溫度直接影響機(jī)組的安全與經(jīng)濟(jì)，因此保證機(jī)組主蒸汽溫度穩(wěn)定是有必要的[4].本文對(duì)某超超臨界機(jī)組高負(fù)荷主蒸汽溫度低于設(shè)計(jì)值進(jìn)行了診斷分析，并提出了解決方案.

1鍋爐概況

國家電投集團(tuán)江西電力有限公司景德鎮(zhèn)發(fā)電廠（簡稱景電）二期擴(kuò)建工程2×660 MW機(jī)組2號(hào)鍋爐采用哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)和制造的HG 2035/26.15YM3型超超臨界參數(shù)直流爐，其為單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、墻式切圓燃燒、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐.該鍋爐變壓運(yùn)行，采用定滑或定滑定的運(yùn)行方式，帶基本負(fù)荷并參與調(diào)峰.鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示，表中：BMCR為最大連續(xù)蒸發(fā)量工況；BRL為額定蒸發(fā)量工況；壓力均為表壓.

2主要設(shè)備

2.1燃燒系統(tǒng)

燃燒器采用CUF（circular ultra firing）墻式切圓燃燒大風(fēng)箱結(jié)構(gòu).采用全擺動(dòng)式燃燒器，共設(shè)六層三菱低NOx PM（低污染）一次風(fēng)噴口，每一層與一臺(tái)磨煤機(jī)相配，三層油風(fēng)室，一層燃盡風(fēng)室、十層輔助風(fēng)室和四層附加風(fēng)室.燃燒器采用三菱MACT燃燒技術(shù)，降低爐內(nèi)NOx的生成；二次風(fēng)擋板采用非平衡式.

燃燒系統(tǒng)共有24個(gè)PM燃燒器，每個(gè)燃燒器分成濃、淡兩個(gè)噴口，共48個(gè)噴口，布置于爐膛前后左右四面墻上，形成強(qiáng)化型大直徑單切圓，在主燃燒器的上方為OFA噴嘴，在距上層煤粉噴嘴上方處布置有四層AA（附加燃盡風(fēng)）噴嘴，AA風(fēng)采用角式布置.

2.2制粉系統(tǒng)

本鍋爐制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機(jī)冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)設(shè)計(jì).每臺(tái)鍋爐配置6座鋼制原煤斗及6臺(tái)由沈陽華電電站工程有限公司生產(chǎn)的HDBSC26型電子稱重式給煤機(jī)，布置在運(yùn)轉(zhuǎn)層（15 m）平臺(tái).磨煤機(jī)采用北京電力設(shè)備總廠生產(chǎn)的ZGM113GI型中速磨煤機(jī)，每臺(tái)最大出力77.24 t·h-1，最小出力19.3 t·h-1，保證出力67.97 t·h-1（設(shè)計(jì)煤種），布置在煤倉間0 m層.每臺(tái)爐配備六臺(tái)磨煤機(jī)，五臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行能滿足鍋爐最大連續(xù)出力時(shí)對(duì)燃煤量的要求，六臺(tái)磨煤機(jī)中的任何一臺(tái)均可作為備用.每臺(tái)爐制粉系統(tǒng)配2臺(tái)100%容量的密封風(fēng)機(jī).每臺(tái)磨煤機(jī)配一臺(tái)給煤機(jī)，給煤機(jī)出口與磨煤機(jī)進(jìn)口相對(duì)應(yīng)，給煤機(jī)進(jìn)口與鋼煤斗出口相對(duì)應(yīng).

2.3過熱器和再熱器

該鍋爐過熱器系統(tǒng)采用四級(jí)布置，以降低每級(jí)過熱器的焓增，沿蒸汽流程依次為水平與立式低溫過熱器、分隔屏過熱器、后屏過熱器和末級(jí)過熱器鍋爐再熱器（分為低溫再熱器和末級(jí)再熱器二級(jí)）.過熱器和再熱汽結(jié)構(gòu)如圖1所示.

2.4給水系統(tǒng)

該鍋爐正常運(yùn)行給水采用兩臺(tái)東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的G161型給水泵汽輪機(jī).運(yùn)行方式為變參數(shù)、變功率、變轉(zhuǎn)速.額定轉(zhuǎn)速為 5 700 r·min-1，調(diào)速范圍為2 840～6 000 r·min-1.

3控制系統(tǒng)

該廠選用了INFIT控制系統(tǒng)作為控制策略現(xiàn)場實(shí)施的軟硬件平臺(tái)[5].

硬件方面：INFIT實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)選用Siemens S7系列PLC為硬件平臺(tái)，系統(tǒng)采用雙冗余電源+CPU模塊+modbus通訊模塊的硬件配置.軟件方面：在Siemens Step7編程環(huán)境中采用SCL、STL語言開發(fā)了所有的高級(jí)算法模塊，并通過面向?qū)ο蟮姆庋b技術(shù)，建立了類似一般DCS系統(tǒng)的組態(tài)函數(shù)庫（但功能更為強(qiáng)大），之后可通過函數(shù)調(diào)用以類似DCS組態(tài)的方式完成具體機(jī)組負(fù)荷性能優(yōu)化工程的建立.

4主蒸汽溫度偏低狀態(tài)及分析

2015年1月22日至2015年2月2日，2#機(jī)組頻繁發(fā)生高負(fù)荷時(shí)段主蒸汽溫度波動(dòng)事件.事件過程：機(jī)組自動(dòng)發(fā)電量控制系統(tǒng)（AGC）方式運(yùn)行，負(fù)荷550 MW，A、B、C、D、E、F六臺(tái)磨運(yùn)行，水煤質(zhì)量比為6.5，過熱度為42 ℃，兩臺(tái)給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為5 250 r·min-1（較正常值偏高），主蒸汽和再熱汽溫度分別為600、602 ℃.此時(shí)AGC加負(fù)荷至660 MW.機(jī)組負(fù)荷為600 MW時(shí)，給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為5 950 r·min-1，水煤質(zhì)量比快速下降至5.7，過熱度快速上升至58 ℃，主蒸汽溫度上升至610 ℃，再熱汽溫度上升至615 ℃.隨后，機(jī)組負(fù)荷下降至580 MW，給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速仍維持在5 950 r·min-1，水煤質(zhì)量比恢復(fù)至6.4，過熱度恢復(fù)至43 ℃，主蒸汽溫度最低降至578 ℃.在加負(fù)荷過程，反復(fù)出現(xiàn)上述波動(dòng).

在加負(fù)荷過程中（從550 MW增加至660 MW），加負(fù)荷指令下達(dá)后，協(xié)調(diào)中汽機(jī)主控控制調(diào)門開度按速率增加負(fù)荷，同時(shí)鍋爐主控發(fā)出增加給水流量、給煤量、風(fēng)量指令協(xié)調(diào)進(jìn)行.當(dāng)2#機(jī)組在兩臺(tái)給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速均達(dá)到5 950 r·min-1時(shí)，給水流量仍不能滿足滿負(fù)荷需求，此時(shí)，負(fù)荷增加時(shí)實(shí)際給水流量未發(fā)生變化（因給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速已達(dá)到最大值），但給煤量增加，造成鍋爐過熱度（汽水分離器出口蒸汽溫度與對(duì)應(yīng)壓力下蒸汽溫度之差）上升較快，主再熱蒸汽溫度上升，INFIT協(xié)調(diào)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)控制水煤

質(zhì)量比在基本正常范圍內(nèi)（即限制鍋爐給煤量的增加），逐步降低系統(tǒng)過熱度設(shè)定值，并根據(jù)主蒸汽壓力下降情況限制汽輪機(jī)調(diào)整門開度，閉鎖增負(fù)荷.當(dāng)INFIT協(xié)調(diào)系統(tǒng)中過熱度設(shè)定值小于實(shí)際過熱度時(shí)，抵消了過熱蒸汽溫度低需增加過熱度自動(dòng)控制速率，系統(tǒng)發(fā)出減小鍋爐給煤量指令，此偏差越大，鍋爐給煤量波動(dòng)幅度也越大，過熱度實(shí)際波動(dòng)幅度也越大.同時(shí)，因?yàn)樵搹S鍋爐主蒸汽溫度變化較過熱度變化滯后約10 min，且INFIT協(xié)調(diào)系統(tǒng)在系統(tǒng)過熱度設(shè)定值與實(shí)際過熱度偏差較大時(shí)會(huì)發(fā)生過調(diào)指令，若此時(shí)不能手動(dòng)及時(shí)正確干預(yù)，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)過熱度、主蒸汽溫度大幅度波動(dòng).在協(xié)調(diào)自動(dòng)控制中如給水流量實(shí)際值在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)不到給水流量設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提高給水流量設(shè)定值，造成給水流量設(shè)定值不斷偏離給水流量實(shí)際值（與磨煤機(jī)煤量頂表現(xiàn)象相同）.此時(shí)，機(jī)組若發(fā)出降負(fù)荷指令，則會(huì)出現(xiàn)給煤量下降而給水流量長時(shí)間保持在現(xiàn)有最高流量不變，引發(fā)水煤失調(diào)，水煤質(zhì)量比快速上升，主蒸汽溫度瞬時(shí)大幅度下降現(xiàn)象發(fā)生.其原因?yàn)椋?/p>

① A、B給水泵汽輪機(jī)再循環(huán)存在嚴(yán)重漏流，漏流量約為400 t·h-1；

② INFIT協(xié)調(diào)滯后，在協(xié)調(diào)控制中，當(dāng)給水流量達(dá)到低于設(shè)定值時(shí)，給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值會(huì)持續(xù)增減，直到INFIT系統(tǒng)通過主蒸汽溫度和過熱度進(jìn)行調(diào)節(jié)，此過程大約需10 min.

5現(xiàn)場措施與效果

現(xiàn)場措施主要有：

（1） 調(diào)整2#機(jī)組給水泵汽輪機(jī)再循環(huán)調(diào)整門及調(diào)整門后電動(dòng)門行程，減小汽泵再循環(huán)管的漏流量.

（2） 加負(fù)荷過程中，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷增加至600 MW時(shí)，將加負(fù)荷速率減小至3 MW·min-1，并嚴(yán)密監(jiān)視汽泵轉(zhuǎn)速.若發(fā)現(xiàn)給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)5 920 r·min-1或INFIT協(xié)調(diào)系統(tǒng)過熱度設(shè)定值與實(shí)際過熱度偏差超過8 ℃，加強(qiáng)對(duì)主再熱蒸汽溫度、過熱度、給煤量及給水流量等參數(shù)的監(jiān)視，若給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升或溫差繼續(xù)增大，則停止加負(fù)荷.

（3） 當(dāng)給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)5 950 r·min-1且INFIT協(xié)調(diào)系統(tǒng)過熱度設(shè)定值與實(shí)際過熱度偏差超過10 ℃時(shí)，必須適當(dāng)降低機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行（更改機(jī)組負(fù)荷高限或申請退AGC），待機(jī)組參數(shù)穩(wěn)定后再根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況逐步增加負(fù)荷.

以上措施實(shí)施后，由于兩臺(tái)給水泵汽輪機(jī)未停運(yùn)，再循環(huán)門漏流未徹底根除，機(jī)組負(fù)荷最高可增加至630 MW.通過運(yùn)行人員認(rèn)真監(jiān)視和調(diào)整，主蒸汽溫度未再出現(xiàn)大幅度波動(dòng)事件.

6結(jié)語

主蒸汽溫度偏低會(huì)給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來很大隱患.造成本機(jī)組主蒸汽溫度偏低的主要原因?yàn)榭焖偌迂?fù)荷過程中，給水泵汽輪機(jī)的給水流量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致INFIT協(xié)調(diào)系統(tǒng)水煤質(zhì)量比失調(diào)，過熱度大幅度波動(dòng).在運(yùn)行調(diào)整過程要嚴(yán)密監(jiān)視機(jī)組負(fù)荷變化，控制負(fù)荷變化率，及時(shí)調(diào)整水煤質(zhì)量比，保證機(jī)組安全運(yùn)行.

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