景昌華--600MW亞臨界“W”火焰鍋爐穩(wěn)燃控制

1、600MW亞臨界亞臨界“W” 火焰鍋爐穩(wěn)燃控制火焰鍋爐穩(wěn)燃控制 景昌華景昌華 華北電力大學工商管理學院 山東中華發(fā)電有限公司聊城發(fā)電廠 山東聊城252033 1 概述 u 聊城發(fā)電廠聊城發(fā)電廠600MW機組鍋爐由英國巴布科克能源有限公司（機組鍋爐由英國巴布科克能源有限公司（Mitsui Babcock） 提供（提供（MBEL-2027/17.30-1型），為亞臨界、型），為亞臨界、“W”火焰、單爐膛、中間一次火焰、單爐膛、中間一次 再再 熱、自然循環(huán)、平衡通風、固態(tài)排渣、懸吊式燃煤汽包爐。熱、自然循環(huán)、平衡通風、固態(tài)排渣、懸吊式燃煤汽包爐。 u 設計燃用山西西山、陽泉的無煙煤和貧瘦煤設計燃用山

2、西西山、陽泉的無煙煤和貧瘦煤,鍋爐效率鍋爐效率92.5%。 u 制粉系統(tǒng)采用正壓直吹式，兩臺一次風機提供一次熱、冷風輸送煤粉。制粉系統(tǒng)采用正壓直吹式，兩臺一次風機提供一次熱、冷風輸送煤粉。6臺雙進臺雙進 雙出筒式中速鋼球磨煤機。雙出筒式中速鋼球磨煤機。 u 爐拱上共布置了爐拱上共布置了24只點火油槍、只點火油槍、12組組48只狹縫式煤粉噴燃器，在前墻布置了只狹縫式煤粉噴燃器，在前墻布置了6 只只 啟動油槍用于鍋爐的冷態(tài)啟動。啟動油槍用于鍋爐的冷態(tài)啟動。 u 點火及助燃用點火及助燃用#0輕柴油，油槍出力設計可帶輕柴油，油槍出力設計可帶30%BMCR負荷。負荷。 2 鍋爐運行穩(wěn)定性與經濟性 200

3、2年年9月投產以來，機組運行情況良好，但是自月投產以來，機組運行情況良好，但是自 2004年以來，因為電廠供煤煤質、鍋爐受熱面積灰、年以來，因為電廠供煤煤質、鍋爐受熱面積灰、 結焦等原因導致鍋爐燃燒不穩(wěn)定的次數達結焦等原因導致鍋爐燃燒不穩(wěn)定的次數達21次，嚴重次，嚴重 威脅著機組的安全運行。從威脅著機組的安全運行。從2004年至年至2006年共發(fā)生鍋年共發(fā)生鍋 爐燃燒不穩(wěn)定次數爐燃燒不穩(wěn)定次數10次，其他影響鍋爐運行穩(wěn)定的情次，其他影響鍋爐運行穩(wěn)定的情 況況9次。鍋爐冷態(tài)啟動一次大約需要燃油次。鍋爐冷態(tài)啟動一次大約需要燃油200噸左右，噸左右， 其每次發(fā)生大的不穩(wěn)定情況時投油助燃需要燃油大約其

4、每次發(fā)生大的不穩(wěn)定情況時投油助燃需要燃油大約 20噸左右，在油價日益高起的今天其與電廠運行經濟噸左右，在油價日益高起的今天其與電廠運行經濟 性關系重大。性關系重大。 3 600MW“W”火焰鍋爐燃燒控制 鍋爐配鍋爐配6臺雙進雙出磨煤臺雙進雙出磨煤 機，每臺磨以熱風調節(jié)門來調機，每臺磨以熱風調節(jié)門來調 整一次風量整一次風量,以冷風門調節(jié)磨煤以冷風門調節(jié)磨煤 機的出口溫度，以給煤機速度機的出口溫度，以給煤機速度 控制來維持磨煤機的料位，以控制來維持磨煤機的料位，以 引風機靜葉調節(jié)爐膛壓力，以引風機靜葉調節(jié)爐膛壓力，以 送風機動調調節(jié)鍋爐送風量。送風機動調調節(jié)鍋爐送風量。 機爐協(xié)調方式采取直接能量平

5、機爐協(xié)調方式采取直接能量平 衡方式。衡方式。 4 對鍋爐穩(wěn)定性的適應對策 鍋爐燃燒是否穩(wěn)定，通常取決于爐膛的溫度、氧量、煤粉濃度及鍋爐的鍋爐燃燒是否穩(wěn)定，通常取決于爐膛的溫度、氧量、煤粉濃度及鍋爐的 燃燒方式，鍋爐在經過燃燒方式，鍋爐在經過168小時滿負荷考驗和各項自動調節(jié)系統(tǒng)的實驗后，小時滿負荷考驗和各項自動調節(jié)系統(tǒng)的實驗后， 各系統(tǒng)都具有了一定的穩(wěn)定性。但是當燃煤質量變化、鍋爐結焦等情況發(fā)生各系統(tǒng)都具有了一定的穩(wěn)定性。但是當燃煤質量變化、鍋爐結焦等情況發(fā)生 后，其運行的穩(wěn)定性容易遭到破壞，發(fā)生停爐事件。后，其運行的穩(wěn)定性容易遭到破壞，發(fā)生停爐事件。 4.1 煤質變化引起的鍋爐不穩(wěn)定性煤質變

6、化引起的鍋爐不穩(wěn)定性 電廠的幾次鍋爐滅火事件發(fā)生時給煤機出口原煤取樣的化學分析看：電廠的幾次鍋爐滅火事件發(fā)生時給煤機出口原煤取樣的化學分析看： 給煤水分超標、煤樣灰份超標、發(fā)熱量偏離設計值、煤樣硫份過高、各給煤水分超標、煤樣灰份超標、發(fā)熱量偏離設計值、煤樣硫份過高、各 煤倉的煤種存在差別時容易造成鍋爐運行時發(fā)生不穩(wěn)定工況。煤倉的煤種存在差別時容易造成鍋爐運行時發(fā)生不穩(wěn)定工況。 煤質嚴重偏離設計值，一定負荷時，給煤量變化會增大，煤粉在爐煤質嚴重偏離設計值，一定負荷時，給煤量變化會增大，煤粉在爐 膛內過早地燃盡造成爐膛壓力波動，這種波動又反作用于入爐煤的燃燒膛內過早地燃盡造成爐膛壓力波動，這種波動

7、又反作用于入爐煤的燃燒 過程，加劇爐內燃燒工況惡化，導致鍋爐不穩(wěn)定情況發(fā)生。過程，加劇爐內燃燒工況惡化，導致鍋爐不穩(wěn)定情況發(fā)生。 三方面的工作三方面的工作 u 在可預知煤質變化時，由運行人員加強對鍋爐運行工況的監(jiān)視和控制；在可預知煤質變化時，由運行人員加強對鍋爐運行工況的監(jiān)視和控制； u 在鍋爐主控器出口增加鍋爐指令的變化速率限制，速率限的定值應參考在鍋爐主控器出口增加鍋爐指令的變化速率限制，速率限的定值應參考 設計工況的負荷擺動試驗時鍋爐指令最大的變化速率來設定并增加一定設計工況的負荷擺動試驗時鍋爐指令最大的變化速率來設定并增加一定 的裕度來滿足鍋爐穩(wěn)定性和負荷變化率的要求；的裕度來滿足鍋爐

8、穩(wěn)定性和負荷變化率的要求； u 增加爐膛壓力波動大解除鍋爐燃料控制系統(tǒng)自動控制至手動控制，將協(xié)增加爐膛壓力波動大解除鍋爐燃料控制系統(tǒng)自動控制至手動控制，將協(xié) 調、磨煤機熱風門、冷風門、磨煤機料位、二次風控制、送風控制切換調、磨煤機熱風門、冷風門、磨煤機料位、二次風控制、送風控制切換 至手動，以期待鍋爐爐內燃燒穩(wěn)定。至手動，以期待鍋爐爐內燃燒穩(wěn)定。 4.2 鍋爐保護系統(tǒng)不完善擴大了鍋爐運行的不穩(wěn)定性鍋爐保護系統(tǒng)不完善擴大了鍋爐運行的不穩(wěn)定性 爐膛壓力保護應首先在爐膛壓力保護應首先在MFT級別動作，而在幾次的鍋爐停爐過程中，級別動作，而在幾次的鍋爐停爐過程中， MBT保護直接停止了送、引風機。因為

9、變送器的采樣時間不如開關量動作迅速，保護直接停止了送、引風機。因為變送器的采樣時間不如開關量動作迅速， 所以在幾次鍋爐出現(xiàn)異常工況時會發(fā)生跳級保護動作的情況，通過會議討論所以在幾次鍋爐出現(xiàn)異常工況時會發(fā)生跳級保護動作的情況，通過會議討論 決定將爐膛壓力低低決定將爐膛壓力低低MBT保護與爐膛壓力低保護與爐膛壓力低MFT保護回路對調，將壓力開關保護回路對調，將壓力開關 動作定值變更為動作定值變更為-2500 Pa用于爐膛壓力低用于爐膛壓力低MFT保護，完善了保護系統(tǒng)的功能。保護，完善了保護系統(tǒng)的功能。 4.3 鍋爐結焦引起的鍋爐不穩(wěn)定性鍋爐結焦引起的鍋爐不穩(wěn)定性 為保證鍋爐燃燒穩(wěn)定性，爐膛中敷設大

10、量衛(wèi)燃帶，以提高爐膛溫度，保為保證鍋爐燃燒穩(wěn)定性，爐膛中敷設大量衛(wèi)燃帶，以提高爐膛溫度，保 證穩(wěn)定燃燒。證穩(wěn)定燃燒。 衛(wèi)燃帶對結焦結渣的影響十分明顯，控制適量的衛(wèi)燃帶不會對燃燒穩(wěn)定衛(wèi)燃帶對結焦結渣的影響十分明顯，控制適量的衛(wèi)燃帶不會對燃燒穩(wěn)定 性產生明顯的影響，但可以使結焦結渣現(xiàn)象大幅度減輕，甚至消失。尤其性產生明顯的影響，但可以使結焦結渣現(xiàn)象大幅度減輕，甚至消失。尤其 是是W火焰鍋爐，燃燒室容積增加，火焰中心高溫燃燒區(qū)與周圍水冷壁的距火焰鍋爐，燃燒室容積增加，火焰中心高溫燃燒區(qū)與周圍水冷壁的距 離大，煙氣層厚度大，輻射熱量能傳遞到水冷壁的相對于爐膛容積小的鍋離大，煙氣層厚度大，輻射熱量能傳遞

11、到水冷壁的相對于爐膛容積小的鍋 爐要少。因此，減少衛(wèi)燃帶面積對火焰中心溫度的影響相對較小。在對衛(wèi)爐要少。因此，減少衛(wèi)燃帶面積對火焰中心溫度的影響相對較小。在對衛(wèi) 燃帶進行改造方面，聊城電廠進行了兩次，第一次將衛(wèi)燃帶面積減少為燃帶進行改造方面，聊城電廠進行了兩次，第一次將衛(wèi)燃帶面積減少為 378 m2，鍋爐消除了產生流焦的現(xiàn)象，但在高負荷時，仍會在下爐膛角部，鍋爐消除了產生流焦的現(xiàn)象，但在高負荷時，仍會在下爐膛角部 積累大量松軟的渣，為此，又進行了第二次改動，將衛(wèi)燃帶的面積減少為積累大量松軟的渣，為此，又進行了第二次改動，將衛(wèi)燃帶的面積減少為 308 m2，消除了鍋爐結焦積渣的現(xiàn)象，提高了鍋爐煤

12、種的適應性，并且鍋，消除了鍋爐結焦積渣的現(xiàn)象，提高了鍋爐煤種的適應性，并且鍋 爐燃燒穩(wěn)定。爐燃燒穩(wěn)定。 u 減少衛(wèi)燃帶面積后，爐膛溫度偏低對于結焦的傾向性來說是降減少衛(wèi)燃帶面積后，爐膛溫度偏低對于結焦的傾向性來說是降 低了，但從另一個角度來講，對于鍋爐的穩(wěn)定燃燒非常不利。鍋爐低了，但從另一個角度來講，對于鍋爐的穩(wěn)定燃燒非常不利。鍋爐 的抗干擾能力尤其是低負荷時的抗干擾能力變得特別脆弱。的抗干擾能力尤其是低負荷時的抗干擾能力變得特別脆弱。 新問題新問題 u 降低一次風原控制速率，保證較高煤粉濃度，實現(xiàn)穩(wěn)定著火；降低一次風原控制速率，保證較高煤粉濃度，實現(xiàn)穩(wěn)定著火； u 控制二次風箱壓力，防止二次

13、風過早混入一次風，降低著火區(qū)的控制二次風箱壓力，防止二次風過早混入一次風，降低著火區(qū)的 溫度；溫度； u 優(yōu)化吹灰方式，控制空預器入口煙溫，保證較高熱一次風溫，減優(yōu)化吹灰方式，控制空預器入口煙溫，保證較高熱一次風溫，減 少一次風進入爐膛后的吸熱量；少一次風進入爐膛后的吸熱量； u 主導火焰?zhèn)葴囟雀?，適當增加主導側二次風量，保證燃燒區(qū)域氧主導火焰?zhèn)葴囟雀?，適當增加主導側二次風量，保證燃燒區(qū)域氧 化性氣氛，防止結焦。化性氣氛，防止結焦。 對策對策 4.4 鍋爐掉焦、掉渣引起的鍋爐不穩(wěn)定性鍋爐掉焦、掉渣引起的鍋爐不穩(wěn)定性 磨煤機的每兩組燃燒器磨煤機的每兩組燃燒器 火焰之間的相互支持能力不火焰之間的相

14、互支持能力不 如四角切圓和前后墻對沖式如四角切圓和前后墻對沖式 燃燒器火焰，影響鍋爐穩(wěn)定燃燒器火焰，影響鍋爐穩(wěn)定 性的主要因素是燃燒器投運性的主要因素是燃燒器投運 數量的對稱性和燃燒器煤粉數量的對稱性和燃燒器煤粉 量的均衡性。量的均衡性。 磨煤機切單端運行的情況，甚至發(fā)生過多臺磨（四臺、五臺）切單端的磨煤機切單端運行的情況，甚至發(fā)生過多臺磨（四臺、五臺）切單端的 事件，嚴重威脅了鍋爐運行的穩(wěn)定性。發(fā)生磨煤機切單端的直接原因是磨煤事件，嚴重威脅了鍋爐運行的穩(wěn)定性。發(fā)生磨煤機切單端的直接原因是磨煤 機燃燒器局部煤火檢信號喪失。機燃燒器局部煤火檢信號喪失。 鍋爐檢修來看，爐上部局部存在著結焦現(xiàn)象和遮

15、焰角處存在著較厚的積灰，鍋爐檢修來看，爐上部局部存在著結焦現(xiàn)象和遮焰角處存在著較厚的積灰， 發(fā)生局部掉焦和大面積掉灰的情況則會在短時間內遮擋相應的燃燒器煤火檢發(fā)生局部掉焦和大面積掉灰的情況則會在短時間內遮擋相應的燃燒器煤火檢 信號從而發(fā)生磨煤機切單端的事件。信號從而發(fā)生磨煤機切單端的事件。 相應對策是加強鍋爐運行管理，防止鍋爐結焦和積灰，可以考慮在鍋爐一相應對策是加強鍋爐運行管理，防止鍋爐結焦和積灰，可以考慮在鍋爐一 定負荷工況下將燃燒器火焰信號喪失時經一定的延時送入磨煤機切單端回路，定負荷工況下將燃燒器火焰信號喪失時經一定的延時送入磨煤機切單端回路， 防止因局部掉焦和大面積掉灰時磨煤機切單端

16、的事件發(fā)生。防止因局部掉焦和大面積掉灰時磨煤機切單端的事件發(fā)生。 4.5 鍋爐輔機設備可靠性減弱引起的鍋爐不穩(wěn)定性鍋爐輔機設備可靠性減弱引起的鍋爐不穩(wěn)定性 鍋爐由眾多輔助設備組成，各個設備的穩(wěn)定運行均影響到鍋爐運行的鍋爐由眾多輔助設備組成，各個設備的穩(wěn)定運行均影響到鍋爐運行的 穩(wěn)定性，但是設備長期運行會使設備的可靠性減弱，從而構成對鍋爐穩(wěn)定穩(wěn)定性，但是設備長期運行會使設備的可靠性減弱，從而構成對鍋爐穩(wěn)定 的威脅。的威脅。 2005年年2月份月份#1爐一次風、二次風、爐膛負壓出現(xiàn)了大幅度波動現(xiàn)象，爐一次風、二次風、爐膛負壓出現(xiàn)了大幅度波動現(xiàn)象， AGC無法投入，風壓調節(jié)處于手動狀態(tài)。無法投入，風

17、壓調節(jié)處于手動狀態(tài)。 A、B空氣預熱器內部檢查，冷端蓄熱元件外側和內側堵灰嚴重，中間區(qū)空氣預熱器內部檢查，冷端蓄熱元件外側和內側堵灰嚴重，中間區(qū) 域相對較輕域相對較輕。 原因為：空氣預熱器冷端低溫腐蝕：燃煤中原因為：空氣預熱器冷端低溫腐蝕：燃煤中S含量超過設計值含量超過設計值。煙氣溫煙氣溫 度低，導致低溫腐蝕加劇，硫酸蒸汽會在波形板受熱面上凝結，并造成大度低，導致低溫腐蝕加劇，硫酸蒸汽會在波形板受熱面上凝結，并造成大 量粘灰，導致蓄熱元件堵灰。量粘灰，導致蓄熱元件堵灰。 后果：后果： 熱工一次風壓自動根本無法投入自動來穩(wěn)定系統(tǒng)一次風壓力，熱工一次風壓自動根本無法投入自動來穩(wěn)定系統(tǒng)一次風壓力， 空預器的周期性轉動讓這種波動成為了一次風壓力自動調節(jié)系統(tǒng)的周期性空預器的周期性轉動讓這種波動成為了一次風壓力自動調節(jié)系統(tǒng)的周期性 擾動，系統(tǒng)無法自動消除。但這種擾動又干擾了其他系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，最擾動，系統(tǒng)無法自動消除。但這種擾動又干擾了其他系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，最 終表現(xiàn)為鍋爐燃燒不穩(wěn)定。終表現(xiàn)為鍋爐燃燒不穩(wěn)定。 5 結論 我廠的我廠的600M