300MW電站鍋爐汽包水位波動大原因分析及治理措施

摘要：針對某300MW鍋爐汽包水位波動大問題，通過觀察鍋爐運行狀態(tài)判斷鍋爐燃燒不穩(wěn)導致汽包水位波動。檢查鍋爐檢修前后燃燒器噴口濃淡風速比數(shù)據(jù)，判斷電廠檢修燃燒器時對濃縮葉片和分流板修復不當，導致燃燒器濃淡風速比偏高，造成鍋爐燃燒不穩(wěn)。在機組無法及時停機檢修狀況下，通過配風調(diào)整，提高了鍋爐燃燒穩(wěn)定性，有效降低了汽包水位波動，為同類型鍋爐汽包波動問題提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：汽包;水位;燃燒器;水平濃淡風速比

1.前言

汽包作為亞臨界鍋爐的關(guān)鍵部件，其水位高低直接影響機組的安全運行。汽包水位過高，使汽包蒸汽空間高度減小，汽水分離效果下降，將引起蒸汽帶水，嚴重時，導致過熱蒸汽溫度急劇下降，蒸汽管道、汽輪機等金屬溫度發(fā)生劇變，產(chǎn)生熱應力和熱變形，甚至發(fā)生水沖擊造成設備損壞。汽包水位過低，則會導致鍋爐下降管帶汽，循環(huán)流動壓頭降低，嚴重時會引起水循環(huán)破壞，使水冷壁管超溫過熱。嚴重缺水時，還可能造成汽包干鍋水冷壁管燒損等嚴重事故[1]。基于此，電站鍋爐普遍設置有汽包水位過高或過低則鍋爐跳閘的保護，運行中出現(xiàn)的汽包水位波動大問題則給機組的安全運行帶來了極大挑戰(zhàn)。

本文針對某亞臨界330MW機組鍋爐汽包水位波動大問題展開分析，并提出了解決方案，以保證機組的安全穩(wěn)定運行。

2.設備概況

某電廠的鍋爐為東方鍋爐股份有限公司制造的DG1025/17.4-Ⅱ4型鍋爐，該爐為亞臨界、自然循環(huán)、單爐膛的汽包鍋爐，設計煤種為貧煤。配300MW汽輪發(fā)電機組。

鍋爐燃燒器采用四角切圓的燃燒方式，經(jīng)低氮燃燒器改造，燃燒設備為采用MAS—LNCT低氮燃燒技術(shù)[2]的水平濃淡燃燒器，分A、B、C、D、E五層。爐膛水平濃淡燃燒及一次風噴口示意圖如下所示。

3.汽包水位波動概況

機組在檢修后發(fā)生汽包水位波動大問題，機組啟動階段汽包波動范圍最大可達±200mm，正常運行階段，當負荷低于180MW時，汽包水位波動范圍大于±50mm，負荷越低波動范圍約大，當負荷低于170MW時，汽包水位波動范圍大于±100mm。為減小汽包水位波動，運行人員在負荷低于180MW時投油運行，機組安全性、經(jīng)濟性極差。

4.原因分析

檢查鍋爐運行狀況發(fā)現(xiàn)，鍋爐燃燒穩(wěn)定性極差，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）180MW以下負荷不投油運行時爐膛負壓波動范圍約為

-200～0Pa，負荷越低爐膛負壓波動越大，高負荷爐膛負壓波動范圍約為-75～0Pa，燃燒相對穩(wěn)定。（2）180MW以下負荷運行時A/B/C層燃燒器火檢信號均有變?nèi)踮厔荩渲袀€別火檢模擬量強度多次衰減至約10%。（3）150MW現(xiàn)場看火發(fā)現(xiàn)，部分火嘴存在火焰忽明忽暗，燃燒不穩(wěn)現(xiàn)象。（4）低負荷飛灰含碳量約11%，明顯偏高，也說明燃燒狀況較差。

由于低負荷燃燒穩(wěn)定性差，爐膛燃燒強度波動導致進入汽包的汽水混合物含汽率不斷變化，含汽率高時汽包水位增大，含汽率低時汽包水位降低，進而產(chǎn)生汽包水位波動現(xiàn)象。

機組檢修期間更換了大部分燃燒器，更換后動力場試驗數(shù)據(jù)表明

B/C/D/E各層濃淡風速比均值均大于2.15（A層為微油燃燒器，無水平濃淡分級），濃淡風速比顯著偏高。當燃燒器葉片間距比減小、葉片遮蓋率增大、阻塞率增大、分流板開度過大時，易造成燃燒器出口濃淡風速比偏高，即濃側(cè)風速偏高、淡側(cè)風速偏低，運行中會出現(xiàn)著火點偏遠，燃用低揮發(fā)分煤種時燃燒不穩(wěn)。查閱檢修前燃燒器對應的動力場試驗數(shù)據(jù)，

B/C/D/E層濃淡風速比范圍為1.4～1.7，濃淡風速比合適。基于此，判斷電廠檢修燃燒器時對濃縮葉片和分流板修復不當，未準確復原其尺寸或位置，導致燃燒器濃淡風速比偏高，鍋爐燃燒不穩(wěn)。

5.處理措施及效果

為解決燃燒不穩(wěn)問題需對燃燒器濃縮葉片、分流板進行準確修復，恢復其原始位置和尺寸，降低燃燒器出口濃淡風速比。

由于機組無法在短期內(nèi)停機檢修，對鍋爐燃燒配風方式進行了調(diào)整，將低負荷鍋爐二次風均等配風調(diào)整為倒寶塔配風方式，提高燃燒穩(wěn)定性，同時適當提升主燃區(qū)氧量加強燃燒。經(jīng)運行調(diào)整，機組在180MW以下可不投油燃燒，汽包水位波動范圍小于±50mm，燃燒穩(wěn)定性增強。

6.結(jié)論

汽包水位波動主要原因為電廠檢修燃燒器時對濃縮葉片和分流板修復不當，未準確復原其尺寸或位置，導致燃燒器濃淡風速比偏高，鍋爐燃燒不穩(wěn)，爐膛燃燒強度波動導致汽包水位波動。

參考文獻：

[1]唐道朋.臺山電廠2號爐汽包水位波動大原因分析及控制措施[J].機電信息，2021，12.009.

[2]白巖.低氮燃燒+SCR技術(shù)在燃煤電廠改造工程實踐[J].山東化工，2015，44（17）：5.

作者簡介：逯朝鋒（1990-1），男，漢族，河南省鞏義市，工程師，碩士研究生，大唐中南電力試驗研究院，研究方向：電站鍋爐試驗、調(diào)試、設備治理改造等。