翁忠華,董春雷,翁獻進,趙德虎
(浙江浙能溫州發(fā)電有限公司,浙江 樂清 325602)
某發(fā)電有限公司四期2×660 MW超超臨界鍋爐為北京B&W公司設(shè)計的超超臨界、螺旋爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、露天布置的P型鍋爐。配有B&W公司DRB-4Z型和AIREJET型超低NOX旋流燃燒器及OFA(燃盡風(fēng))噴口。鍋爐火檢系統(tǒng)采用的是ABB公司的Uvisor SF810系列外窺式火檢系統(tǒng),每層6個。
該機組自投產(chǎn)以來,多次發(fā)生因火檢信號失去導(dǎo)致磨煤機跳閘的事件,甚至進一步引發(fā)MFT(主燃料跳閘),在2016年就因此引發(fā)3次MFT事件,嚴重影響機組運行的安全性和經(jīng)濟性。為此,對火檢和燃燒問題進行深入研究,發(fā)現(xiàn)燃燒器風(fēng)壓與火檢喪失的重大相關(guān)性,并實施了針對性措施與優(yōu)化,效果顯著。
(1)2016年5月8日,7號機組負荷300 MW。7A/7E/7F制粉系統(tǒng)運行。12:41:23,7E燃燒器因火檢喪失跳閘,2 s后7F燃燒器因火檢喪失跳閘,RB(輔機故障減負荷)動作,機組切到TF(汽輪機跟蹤)方式,負荷快速減到253 MW。汽輪機調(diào)門控制門前主汽壓力逐漸全開。投A,B,E,F(xiàn)共4層大油槍穩(wěn)燃。
(2)2016年 8月8日,8號機組負荷 659.93 MW,8A送風(fēng)機電流110 A。12:57:05,8A送風(fēng)機電流突降至39 A,爐膛負壓突降,8A/8B/8C磨煤機相繼火焰失去跳閘,機組RB保護動作。
(3)2016年9月4日23:00,機組AGC(自動控制發(fā)電)方式,負荷480 MW左右,制粉系統(tǒng)8A/8B/8C/8D/8F運行。9月5日00:02,F(xiàn)層油槍F1/F2/F4/F5和制粉系統(tǒng)F1/F2/F4/F6火檢失去跳閘。
(4)2016年 11月11日,7號機組 AGC狀態(tài)下,制粉系統(tǒng)7A/7B/7C/7E/7F運行,機組減負荷過程中,運行人員停7號E制粉系統(tǒng),隨后7B磨煤機跳閘,首出火檢喪失。11月12日00:18,負荷293 MW,7F磨煤機跳閘,首出為火檢喪失。
(5)2017年1月24日,7號機組接令停機。9:55,機組負荷193 MW,7A磨煤機跳閘,首出火檢喪失。10:04:08,機組負荷125 MW,7F磨煤機跳閘,首出火檢喪失。
2.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及布置
該機組采用前后墻對沖燃燒方式,配有開式環(huán)形大風(fēng)箱,系統(tǒng)配置24只AireJet燃燒器、12只DRB-4Z型燃燒器,分3層布置在鍋爐的前后墻上。其布置如圖1所示。
圖1 燃燒器位置分布
2.1.2 燃燒系統(tǒng)風(fēng)箱及燃燒器
燃燒系統(tǒng)風(fēng)箱包含燃燒器風(fēng)箱和OFA噴口風(fēng)箱,燃燒器分為 AireJet燃燒器和DRB-4Z燃燒器,其中DRB-4Z燃燒器兼有微油點火及穩(wěn)燃功能,其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
由上可知,若要保證著火及燃燒的穩(wěn)定性,進入2種燃燒器內(nèi)部的二次風(fēng)都需得到合理配置,所以大風(fēng)箱內(nèi)各層風(fēng)壓,尤其是燃燒器風(fēng)壓的合理性是保證火焰穩(wěn)定可靠燃燒的重要前提。
該機組采用LOS(外窺式火檢),適用于前后墻對沖式燃燒鍋爐和“W”火焰燃燒鍋爐。其在燃燒器上的內(nèi)部開孔布置如圖3所示。
圖2 DRB-4Z燃燒器
圖3 火檢在燃燒器的內(nèi)部開孔布置
根據(jù)火檢就地的安裝及布局可知:
(1)測量角度基本固定,因此火焰的穩(wěn)定性及著火的位置都會對其檢測造成影響。
(2)外窺式火檢的探頭與觀火開孔中間段易受風(fēng)箱內(nèi)環(huán)境影響,從而造成火焰檢測減弱。
機組自投產(chǎn)以來,燃燒器風(fēng)箱壓力始終偏低,在爐膛負壓穩(wěn)定的情況下,燃燒器風(fēng)箱壓力(尤其是下層)經(jīng)常長時間運行在0 kPa。而各次火檢失去事件有一個顯著特點,即燃燒器風(fēng)箱壓力很低,基本約在0 kPa。燃燒器下層風(fēng)箱對應(yīng)A,F(xiàn)磨煤機,上層對應(yīng)B,C,D,E磨煤機。
(1)梳理火檢柜內(nèi)卡件的設(shè)置參數(shù),將火檢失火延時統(tǒng)一設(shè)置為2 s。各煤層火檢跳磨的邏輯由六取三失火改為六取四失火跳閘,延時仍為3 s,加上卡件失火延時2 s,共5 s延時。
(2)風(fēng)箱內(nèi)增加密封預(yù)埋管,與既有的預(yù)埋管焊接(延伸至葉片處),使火焰檢測通路與風(fēng)箱完全隔離。
(3)將火檢機柜風(fēng)扇與火檢卡件的電源獨立配置。
(4)將F層的F1,F(xiàn)3,F(xiàn)5煤檢由外窺式改成了光纖型,即內(nèi)窺式。
(5)整治火檢柜接線及接地,避免接線及干擾問題。
機組前后墻分別布置上下層二次風(fēng)及燃盡風(fēng)擋板,在優(yōu)化之前,上下層二次風(fēng)擋板基本處于全開位置,對燃盡風(fēng)擋板的控制也未細化。二次風(fēng)調(diào)風(fēng)套筒風(fēng)門在優(yōu)化前無自動邏輯,在運行過程中基本處于同一個開度。
3.2.1 二次風(fēng)上下層擋板控制優(yōu)化
(1)二次風(fēng)箱上下二次風(fēng)擋板設(shè)置最低開度為50%,以保證運行過程中風(fēng)箱內(nèi)最低壓力。
(2)二次風(fēng)箱上下層二次風(fēng)擋板控制優(yōu)化為與制粉臺數(shù)及煤量對應(yīng)的控制方式,這樣可視具體煤層運行情況進行風(fēng)壓配置。其控制方式如圖4所示(此處只給出下層風(fēng)門控制圖)。
圖4 下層二次風(fēng)擋板控制優(yōu)化
3.2.2 降低燃盡風(fēng)擋板開度
在滿足NOX控制的前提下,采用與負荷對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系降低燃盡風(fēng)擋板開度,以提高燃燒器風(fēng)箱壓力,控制函數(shù)見表1。
3.2.3 提高二次風(fēng)量占比
調(diào)整磨煤機入口風(fēng)量函數(shù),適當(dāng)降低一次風(fēng)量,以提高二次風(fēng)量在總風(fēng)量中的占比,如圖5所示。
3.2.4 二次風(fēng)套筒風(fēng)門控制優(yōu)化
根據(jù)各層制粉的具體運行情況優(yōu)化二次風(fēng)調(diào)風(fēng)套筒風(fēng)門控制,以保證各燃燒器之間的均衡配風(fēng)??刂坪瘮?shù)見表2。
表1 燃盡風(fēng)擋板控制函數(shù)
圖5 磨煤機入口風(fēng)量曲線
表2 套筒風(fēng)擋板控制函數(shù)
實施以上措施后,燃燒器二次風(fēng)壓得到了提高,有效保證了燃燒的穩(wěn)定性,在低負荷和負荷變化期間基本杜絕了風(fēng)壓長時間保持0 kPa的現(xiàn)象,其風(fēng)箱壓力及各風(fēng)門擋板開度變化等情況如圖6、圖7所示。自優(yōu)化措施實施以來未出現(xiàn)因火檢異常消失導(dǎo)致磨煤機停運的現(xiàn)象,大大提高了機組運行安全性。
圖6 機組低負荷期間曲線
圖7 機組負荷變化期間曲線
對于類似該機組這種具有開式環(huán)形大風(fēng)箱前后墻對沖布置、正壓直吹配備AireJet和DRB-4Z型燃燒器的燃燒系統(tǒng),其火檢喪失問題除了對其火檢本身進行排查外,還應(yīng)對燃燒器風(fēng)壓等運行因素引起足夠重視,抓住要因有效應(yīng)對,實施優(yōu)化措施,從而使問題得到徹底解決。