660 MW超超臨界燃煤電站啟動(dòng)鍋爐試運(yùn)問題綜合治理

王天龍,張夜雨,張哲華,段海洲,張向群

(遼寧東科電力有限公司,遼寧 沈陽 110179)

啟動(dòng)鍋爐屬于工業(yè)鍋爐范疇[1]，是新建火力發(fā)電廠的重要輔助設(shè)備，其主要作用是為除氧器加熱、汽輪機(jī)軸封、汽泵沖轉(zhuǎn)、油槍吹掃及空氣預(yù)熱器吹灰等提供合格的蒸汽，一般在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)階段投入使用[2]。啟動(dòng)鍋爐性能的優(yōu)良直接影響機(jī)組的安全啟動(dòng)[3]。

孟加拉國某660 MW超超臨界燃煤火電廠配備了1臺(tái)天津?qū)毘蓹C(jī)械制造股份有限公司生產(chǎn)的啟動(dòng)鍋爐。在啟動(dòng)鍋爐調(diào)試期間存在燃燒器無法點(diǎn)火、鍋爐升溫過快、除氧器補(bǔ)水困難、安全閥頻繁動(dòng)作及1號(hào)機(jī)組蒸汽吹管期間無法補(bǔ)水等問題。通過對(duì)某新建燃煤火電機(jī)組啟動(dòng)鍋爐調(diào)試過程所遇問題分析，并制定正確處理方法，保證了該啟動(dòng)鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 主機(jī)參數(shù)

本期工程裝備2臺(tái)660 MW超超臨界參數(shù)燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐為超超臨界參數(shù)、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)變壓運(yùn)行直流爐，采用Π型、露天布置鍋爐。鍋爐BMCR工況數(shù)據(jù)：過熱蒸汽流量為2060 t/h；過熱器出口蒸汽壓力為29.3 MPa(g)；過熱器出口蒸汽溫度為605 ℃；再熱蒸汽流量為1735.35 t/h；再熱蒸汽進(jìn)/出口壓力為6.48 MPa(g)/6.28 MPa(g)；再熱蒸汽進(jìn)/出口溫度為369 ℃/613 ℃；給水溫度為305 ℃。上述參數(shù)中“g”表示表壓。

啟動(dòng)鍋爐為KDZS45-1.27/350-Y(Q)Ⅱ型快裝型燃油蒸汽鍋爐，鍋爐額定蒸發(fā)量為45 t/h，額定工作壓力為1.27 MPa，給水溫度為20 ℃/104 ℃，過熱蒸汽溫度為350 ℃，設(shè)計(jì)燃料為0號(hào)輕柴油。啟動(dòng)鍋爐參數(shù)見表1。

啟動(dòng)鍋爐采用微正壓燃燒，前墻布置燃燒器和送風(fēng)機(jī)，燃燒器控制系統(tǒng)為德國西門子有限公司生產(chǎn)。燃燒器采用全自動(dòng)比例燃燒調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)比例可達(dá)1∶4，甚至更高，因此更適合負(fù)荷連續(xù)調(diào)整，使?fàn)t內(nèi)燃燒更加充分、穩(wěn)定、完全。主油槍靠輔助點(diǎn)火槍點(diǎn)燃，燃料為罐裝液化天然氣。

2 問題分析及解決方法

2.1 燃燒器無法點(diǎn)火

2.1.1 問題分析

燃燒器點(diǎn)火順序?yàn)閱?dòng)送風(fēng)機(jī)→風(fēng)門全開，進(jìn)行吹掃→風(fēng)門調(diào)整至點(diǎn)火位→輔助點(diǎn)火槍打火→液化氣電磁閥開→主油槍噴油→點(diǎn)火，點(diǎn)火過程由順控完成，期間若某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題則會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)火失敗[4]。啟動(dòng)鍋爐調(diào)試初期，廠家設(shè)定好液化氣壓力后可以正常點(diǎn)火。但是由于液化天然氣為消耗品，隨著使用次數(shù)增加，導(dǎo)致罐內(nèi)壓力降低無法點(diǎn)燃主油槍，更換新液化天然氣罐后仍然無法點(diǎn)火。經(jīng)與燃燒器廠家溝通后認(rèn)為液化天然氣電磁閥工作壓力在0.04 MPa以內(nèi)，壓力高于0.04 MPa后就無法開啟，但壓力過低又無法順利點(diǎn)燃主油槍。

2.1.2 解決方法

參考家用煤氣灶工作原理，在液化天然氣罐出口加裝減壓閥和就地壓力表，保證出口壓力接近0.4 MPa。定時(shí)巡視壓力表，及時(shí)更換液化氣罐以保證啟動(dòng)鍋爐處于隨時(shí)待命狀態(tài)。

2.2 啟動(dòng)鍋爐升溫過快

2.2.1 問題分析

啟動(dòng)鍋爐首次點(diǎn)火后，爐膛和過熱蒸汽溫度升高過快，18 min后蒸汽溫度達(dá)到380 ℃時(shí)手動(dòng)停爐，因?yàn)槿羧斡善淅^續(xù)升溫至390 ℃就會(huì)觸發(fā)MFT保護(hù)動(dòng)作造成停爐。由經(jīng)驗(yàn)可知，平均溫升接近20 ℃/min，此時(shí)的蒸汽壓力僅為0.5 MPa，與額定值相差甚遠(yuǎn)。重新點(diǎn)火后使減溫水全開，對(duì)于蒸汽溫度快速升高的減緩作用并不明顯。

為解決過熱蒸汽超溫問題，利用進(jìn)、回油流量計(jì)算，得出耗油量與說明書基本吻合。通過降低燃燒器最低出力后，此問題仍然沒有得到有效解決。因此分析認(rèn)為是燃燒器主油槍出力過大。

補(bǔ)救措施：一旦出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，需馬上增加護(hù)筒長度并用機(jī)械壓入。在下壓過程中如遇硬物阻擋無法下壓則應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加大或者縮小孔徑，使護(hù)筒順利下壓，但兩種方案都需重新處理護(hù)筒外的空隙。

2.2.2 解決方法

a.更換主油槍霧化片。用現(xiàn)場制作的8孔3 mm霧化片替換原裝的10孔6 mm霧化片，以減少噴油量。霧化片尺寸如圖1所示。更換霧化片后耗油量由原來的2.3 t/h降至1.5 t/h。

圖1 啟動(dòng)鍋爐原裝霧化片和新霧化片

b.燃燒調(diào)整。利用燃燒器旋流擋板來調(diào)整旋流風(fēng)的角度和力度，進(jìn)而改變主油槍火焰的幾何尺寸。通過調(diào)整可以使火焰形狀由長形逐漸變?yōu)槎檀中危瑫r(shí)配合燃燒器內(nèi)的程序旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)來調(diào)整風(fēng)量，使主油槍能夠穩(wěn)定著火并燃燒充分[5]。調(diào)整火焰形狀后，爐膛煙氣溫度明顯降低，由950 ℃降至740 ℃，過熱器吸熱量減少，對(duì)于降低溫升速率和提高蒸汽壓力起到積極作用。

經(jīng)過改造后的燃燒器主油槍可以實(shí)現(xiàn)順利點(diǎn)火，啟動(dòng)鍋爐能夠連續(xù)不間斷運(yùn)行。過熱蒸汽溫度未再出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，同時(shí)蒸汽壓力也可以達(dá)到額定值。

2.3 除氧器補(bǔ)水困難和安全閥頻繁動(dòng)作

除氧器作為機(jī)組的重要設(shè)備，其作用是去除水中的氧氣及不凝氣體，避免影響發(fā)電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。這是因?yàn)樗械难鯕庖环矫鏁?huì)氧化腐蝕熱力熱備和汽水管道，容易造成腐蝕穿孔引起泄漏爆管，影響發(fā)電廠的安全性；另一方面氧化腐蝕形成的氧化物鹽詬沉積在管道中，妨礙設(shè)備傳熱，影響發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)性[6]。

圖2為啟動(dòng)鍋爐簡圖，啟動(dòng)鍋爐上水流程為水箱→除氧水泵→節(jié)能器→除氧器→給水泵→汽包，常溫除鹽水經(jīng)過節(jié)能器換熱后進(jìn)入除氧器進(jìn)行除氧，再由給水泵送入汽包。

圖2 啟動(dòng)鍋爐結(jié)構(gòu)

2.3.1 問題分析

2.3.2 解決方法

解決上述問題關(guān)鍵在于降低除氧器水溫，但如果水溫過低不僅會(huì)降低啟動(dòng)鍋爐效率，造成燃料浪費(fèi)，而且會(huì)影響除氧效果[7]。經(jīng)過綜合考量決定在節(jié)能器出口水溫達(dá)到95 ℃后，開大再循環(huán)手動(dòng)閥加大循環(huán)水量來為節(jié)能器內(nèi)的介質(zhì)降溫，最終保持節(jié)能器出口水溫在104 ℃[8]。表2為再循環(huán)手動(dòng)閥開啟前后除氧器內(nèi)溫度及壓力變化。

表2 再循環(huán)手動(dòng)閥開啟前后除氧器溫度及壓力變化

采取上述措施后，除氧器未出現(xiàn)安全閥動(dòng)作和無法補(bǔ)水現(xiàn)象，并且除氧器水溫保持在105 ℃左右，在保證除氧效果和經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)也有利于給水泵的保護(hù)。

2.4 1號(hào)機(jī)組蒸汽吹管期間啟動(dòng)鍋爐供水不足

2.4.1 問題分析

1號(hào)機(jī)組蒸汽吹管期間需要消耗大量除鹽水，機(jī)組平均耗水量為150 t/h；啟動(dòng)鍋爐作為輔助蒸汽來源需要連續(xù)運(yùn)行，平均耗水量為30 t/h。由于施工原因，只有1號(hào)除鹽水箱(容量3000 t)具備儲(chǔ)水條件。為保證蒸汽吹管及前期冷、熱態(tài)沖洗用水量，決定將未投入使用的3、4號(hào)非經(jīng)常性廢水池(容量共計(jì)4000 t)作為臨時(shí)除鹽水箱。啟動(dòng)鍋爐水箱補(bǔ)水管道取自主供水母管的支管，當(dāng)凝補(bǔ)水箱與啟動(dòng)鍋爐水箱同時(shí)補(bǔ)水則會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)鍋爐水箱無法上水現(xiàn)象。

啟動(dòng)鍋爐水箱補(bǔ)水管道直徑遠(yuǎn)小于主供水母管直徑，在凝補(bǔ)水箱和啟動(dòng)鍋爐水箱同時(shí)補(bǔ)水時(shí)，由于啟動(dòng)鍋爐補(bǔ)水管路阻力大于凝補(bǔ)水箱補(bǔ)水管路，容易造成“搶水”現(xiàn)象，即水都被送入凝補(bǔ)水箱，如圖3所示。

圖3 啟動(dòng)鍋爐補(bǔ)水系統(tǒng)

2.4.2 解決方法

因?yàn)?號(hào)除鹽水箱頂部施工未完全結(jié)束，無法與大氣完全隔離，且3、4號(hào)工業(yè)廢水池露天布置，使空氣中的二氧化碳和灰塵等與除鹽水接觸，導(dǎo)致除鹽水電導(dǎo)率升高[9]。電導(dǎo)率超標(biāo)的除鹽水進(jìn)入機(jī)組水系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢及積鹽等情況，從而嚴(yán)重?fù)p壞熱力設(shè)備甚至危害機(jī)組的安全運(yùn)行[10]。因此需要投入精處理系統(tǒng)，使進(jìn)入機(jī)組水系統(tǒng)的除鹽水符合要求[11]。

3、4號(hào)廢水池內(nèi)的除鹽水雖然無法用作合格除鹽水進(jìn)入機(jī)組熱力系統(tǒng)，但卻符合運(yùn)行壓力較低的啟動(dòng)鍋爐水質(zhì)要求[12]。表3為工業(yè)廢水池內(nèi)除鹽水電導(dǎo)率。

表3 工業(yè)廢水池內(nèi)除鹽水電導(dǎo)率 單位：μs/cm

以3、4號(hào)工業(yè)廢水池內(nèi)除鹽水作為臨時(shí)水源，用臨時(shí)管路為啟動(dòng)鍋爐水箱單獨(dú)補(bǔ)水。這樣既可以保證大鍋爐蒸汽吹管期間用水，又解決了啟動(dòng)鍋爐水箱補(bǔ)水困難問題，避免了因啟動(dòng)鍋爐無法補(bǔ)水導(dǎo)致輔助蒸汽量不夠用、非正常停機(jī)及蒸汽吹管中斷等后果。

3 結(jié)語

通過對(duì)某新建燃煤火電機(jī)組啟動(dòng)鍋爐調(diào)試過程所遇問題分析，并制定正確處理方法，有效解決了啟動(dòng)鍋爐無法點(diǎn)火、溫升過快、除氧器補(bǔ)水困難及吹管期間供水不足等問題，保證了該啟動(dòng)鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。類似問題在其他機(jī)組調(diào)試過程中也可能會(huì)遇到，本機(jī)組該問題分析和處理方法可為其他機(jī)組提供借鑒。