CP0401_FC國(guó)產(chǎn)超臨界630MW鍋爐汽溫大幅波動(dòng)原因分析研究

1、.國(guó)產(chǎn)超臨界630MW鍋爐汽溫大幅波動(dòng)原因分析研究李波（神華國(guó)華太倉(cāng)發(fā)電有限公司，江蘇 太倉(cāng) 215433）摘要： 總結(jié)某國(guó)產(chǎn)超臨界630MW機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，鍋爐側(cè)主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度運(yùn)行情況，從機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)設(shè)置，設(shè)備運(yùn)行方式、設(shè)備缺陷等方面，初步分析國(guó)產(chǎn)超臨界機(jī)組鍋爐主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度汽溫大幅異常波動(dòng)原因。關(guān)鍵詞：機(jī)組協(xié)調(diào)、AGC、主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、波動(dòng)1 概述某發(fā)電公司機(jī)組為超臨界630MW燃煤發(fā)電機(jī)組，鍋爐系上海鍋爐廠引進(jìn)技術(shù)制造的國(guó)產(chǎn)超臨界參數(shù)、變壓運(yùn)行、螺旋管圈直流鍋爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)固態(tài)排渣、全鋼懸吊型結(jié)構(gòu)、露天布置燃煤鍋爐，型

2、號(hào)為SG1913/25.40-M950。鍋爐設(shè)計(jì)（B-MCR工況）參數(shù)如下：過(guò)熱蒸汽流量 1913t/h過(guò)熱蒸汽出口壓力 25.40MPa過(guò)熱蒸汽出口溫度 571再熱蒸汽流量 1586t/h再熱蒸汽進(jìn)口壓力 4.35MPa再熱蒸汽出口壓力 4.16MPa再熱蒸汽進(jìn)口溫度 310再熱蒸汽出口溫度 569鍋爐給水溫度 282鍋爐計(jì)算熱效率 93.52%熱一次風(fēng)溫度 329熱二次風(fēng)溫度 342鍋爐排煙溫度（修正前） 134鍋爐排煙溫度（修正后） 129鍋爐燃料消耗量（設(shè)計(jì)煤種） 250.96t/h鍋爐全爐墻和煙道均采用焊接膜式結(jié)構(gòu)，鍋爐水冷壁由螺旋管圈水冷壁和垂直水冷壁組成。在爐膛上部布置有分隔屏過(guò)

3、熱器和后屏過(guò)熱器，水平煙道內(nèi)沿?zé)煔獾牧鲃?dòng)方向依次布置高溫再熱器和高溫過(guò)熱器，尾部煙道內(nèi)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依次布置低溫再熱器和省煤器。鍋爐設(shè)計(jì)燃燒煤種為神華煤，實(shí)際燃燒煤種主要為神混煤和石炭煤；制粉系統(tǒng)采用正壓直吹式中速磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)，磨煤機(jī)型號(hào)為HP1003。煤粉燃燒器為四角布置、切向燃燒、擺動(dòng)式低氮直流燃燒器，設(shè)計(jì)采用分級(jí)燃燒技術(shù)，可以有效降低氮氧化物排放量。鍋爐主蒸汽溫度調(diào)節(jié)以通過(guò)煤水比調(diào)節(jié)為主，以通過(guò)過(guò)熱器兩級(jí)減溫水量調(diào)節(jié)為輔，鍋爐一級(jí)減溫器布置在分隔屏過(guò)熱器和后屏過(guò)熱器之間，鍋爐二級(jí)減溫器布置在后屏過(guò)熱器與末級(jí)過(guò)熱器之間。再熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)通過(guò)調(diào)整燃燒器的擺動(dòng)角度和改變噴然器的投運(yùn)層別進(jìn)行

4、控制,在低溫再熱器入口管道上布置再熱器微調(diào)噴水減溫器作為輔助調(diào)節(jié)手段。2鍋爐主蒸汽和再熱蒸汽溫度運(yùn)行情況在機(jī)組正常運(yùn)行，機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定情況下，鍋爐側(cè)的主蒸汽和再熱蒸汽溫度能維持穩(wěn)定運(yùn)行，平均溫度約565/562；但是在機(jī)組AGC投入，機(jī)組負(fù)荷來(lái)回波動(dòng)、鍋爐吹灰系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)啟停等異常情況下，鍋爐主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度波動(dòng)幅度較大，特別是再熱汽溫波動(dòng)幅度較大，過(guò)熱汽溫波動(dòng)幅度約10左右，再熱汽溫波動(dòng)幅度約20左右，最高能達(dá)到25。鍋爐過(guò)熱汽溫和再熱汽溫運(yùn)行情況如下圖（選取1周時(shí)間）3鍋爐汽溫大幅波動(dòng)原因分析由于鍋爐末級(jí)過(guò)熱器和高溫再熱器布置在鍋爐水平煙道內(nèi)，主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度主要是采用煙氣

5、對(duì)流換熱，受爐膛出口煙氣溫度和煙氣流量影響較大；同時(shí)，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，為控制過(guò)熱汽溫不發(fā)生超溫情況和控制兩側(cè)汽溫偏差小于15，鍋爐末級(jí)過(guò)熱器一、二級(jí)減溫水都有流量，而再熱器事故減溫水基本不使用，故在爐膛出口煙氣溫度和煙氣流量大幅波動(dòng)情況下，鍋爐主蒸汽和再熱蒸汽溫度均會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，但是末級(jí)過(guò)熱器有減溫水緩沖，而再熱器沒(méi)有減溫水緩沖，故主蒸汽溫度波動(dòng)幅度較小，再熱汽溫波動(dòng)幅度較大。3.1機(jī)組快速升降負(fù)荷時(shí)，主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度波動(dòng)幅度較大。為適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)峰要求，發(fā)電機(jī)組一般要求投入AGC運(yùn)行方式，升降負(fù)荷速率要求設(shè)定大于6MW/min，而為保證快速升降負(fù)荷，滿足電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度要求，目前超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)

6、控制原理一般采取汽機(jī)調(diào)節(jié)負(fù)荷，鍋爐調(diào)節(jié)壓力。機(jī)組負(fù)荷升降由汽機(jī)側(cè)高壓調(diào)門的開關(guān)完成，鍋爐壓力升降通過(guò)燃料量增減完成，鍋爐給水量自動(dòng)跟蹤設(shè)定的煤水比曲線來(lái)調(diào)節(jié)鍋爐汽溫。鍋爐給煤量一般響應(yīng)速度較快，而給水量一般響應(yīng)速度較慢且存在波動(dòng)；同時(shí)，由于鍋爐燃燒發(fā)熱帶有滯后性，超臨界直流爐蓄熱能力較差，鍋爐燃煤煤質(zhì)變化等原因，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行煤水比偏離原設(shè)定曲線；故在機(jī)組快速升降負(fù)荷期間，鍋爐蒸汽溫度存在較大波動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)機(jī)組協(xié)調(diào)控制原理可以看出，當(dāng)機(jī)組降負(fù)荷時(shí)，汽機(jī)側(cè)先關(guān)小調(diào)門，鍋爐側(cè)主蒸汽壓力短暫升高，鍋爐啟動(dòng)分離器出口汽溫升高，鍋爐側(cè)汽溫會(huì)先短暫上升，后鍋爐側(cè)快速降低給煤量，減少風(fēng)量，鍋爐熱負(fù)荷迅速降低，

7、壓力迅速降低，爐膛出口煙溫和煙氣流量迅速下降，鍋爐主蒸汽溫度和再熱汽溫波動(dòng)下降。因此，當(dāng)鍋爐快速降負(fù)荷時(shí)，鍋爐汽溫先短暫上升后迅速下降；反之，鍋爐快速升負(fù)荷時(shí)，鍋爐主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度波動(dòng)上升。3.2鍋爐受熱面吹灰時(shí)，主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度波動(dòng)幅度較大。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，為降低鍋爐受熱面結(jié)焦積灰情況，提高鍋爐效率，鍋爐受熱面必須進(jìn)行吹灰，但是，蒸汽吹灰不可避免會(huì)對(duì)鍋爐受熱面造成影響，主要包括鍋爐受熱面吹損減薄、應(yīng)力拉傷導(dǎo)致泄漏等，特別是鍋爐水冷壁受熱面管、低溫再熱器受熱面管。因此，在確保鍋爐受熱面不發(fā)生大面積結(jié)焦情況下，合理選擇鍋爐水冷壁吹灰周期非常重要，目前，大部分機(jī)組都采用23天對(duì)鍋爐

8、水冷壁受熱面全部吹灰1遍，在計(jì)劃?rùn)z修期間，檢修人員檢查發(fā)現(xiàn)鍋爐水冷壁受熱面吹損減薄較嚴(yán)重，對(duì)鍋爐吹灰程序進(jìn)行優(yōu)化，適當(dāng)延長(zhǎng)鍋爐水冷壁吹灰周期，有效降低了水冷壁受熱面管的受損，也增加了鍋爐水冷壁受熱面的局部結(jié)焦，吹灰期間鍋爐水冷壁吸熱劇變會(huì)導(dǎo)致鍋爐汽溫大幅波動(dòng)。3.2.1鍋爐水冷壁為10天吹灰1次，鍋爐水冷壁吹灰時(shí)，爐膛輻射吸熱量增加，爐膛出口煙氣溫度降低，水平煙道煙氣對(duì)流換熱減少，影響鍋爐主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度降低。3.2.2鍋爐分隔屏、后屏每天白班吹灰1次，吹灰時(shí)，屏式過(guò)熱器輻射吸熱量和對(duì)流吸熱量都增加，導(dǎo)致末級(jí)過(guò)熱器和高溫再熱器對(duì)流換熱量減少，影響主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度降低。3.2.3

9、鍋爐低溫再熱器和省煤器前夜班吹灰，會(huì)導(dǎo)致鍋爐冷再吸熱量增加，冷端再熱蒸汽溫度上升和省煤器入口給水溫度升高，影響再熱汽溫升高。3.3制粉系統(tǒng)啟停時(shí)，主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度波動(dòng)幅度較大。磨煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)需要暖磨，磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)需要吹掃磨內(nèi)存粉，在磨煤機(jī)暖磨和吹掃階段，特別是磨煤機(jī)啟停時(shí)，熱風(fēng)隔絕門和冷熱風(fēng)調(diào)門經(jīng)常出現(xiàn)故障，大量冷風(fēng)長(zhǎng)時(shí)間吹進(jìn)爐膛，導(dǎo)致?tīng)t膛火焰中心上升，爐膛出口煙溫上升和煙氣流量增加，鍋爐再熱汽溫迅速上升。啟停最下層A磨煤機(jī)、最上層F磨煤機(jī)時(shí)，汽溫變化非常明顯，再熱汽溫增加速率非?？欤罡吣苓_(dá)到4/min。3.4鍋爐高溫受熱面進(jìn)行大流量氧化皮沖洗時(shí)，鍋爐汽溫波動(dòng)幅度較大。國(guó)產(chǎn)超臨界鍋爐高

10、溫受熱面管道蒸汽氧化腐蝕問(wèn)題一直存在，在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，受鍋爐啟動(dòng)汽溫、壁溫升溫速率的影響，鍋爐高溫受熱面管道內(nèi)部氧化皮存在脫落現(xiàn)象，在高溫受熱面管道出口彎頭堆積，必須通過(guò)大流量蒸汽吹掃帶走，否則隨著機(jī)組熱負(fù)荷增加，堵塞管道內(nèi)的蒸汽冷卻流量不足，導(dǎo)致管道超溫爆管，造成機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)事故。在機(jī)組并網(wǎng)前，必須利用汽機(jī)高低壓旁路系統(tǒng)進(jìn)行大流量降壓吹管，吹掃期間，鍋爐受熱面管道內(nèi)蒸汽流量瞬間變化較大，引起鍋爐汽溫波動(dòng)，鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度波動(dòng)約8，但是鍋爐屏式過(guò)熱器汽溫和壁溫波動(dòng)幅度較大，約15左右。3.5鍋爐燃燒褐煤磨煤機(jī)吹掃時(shí)，主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度波動(dòng)幅度較大。目前，各發(fā)電公司為緩解

11、經(jīng)營(yíng)壓力，都會(huì)摻燒部分劣質(zhì)煤種，最主要的是褐煤。根據(jù)煤質(zhì)報(bào)告分析，褐煤收到基水份含量大于30%，干燥無(wú)灰基揮發(fā)份含量大于40%，發(fā)熱量3000kCal/kg，磨煤機(jī)干燥出力不夠，磨煤機(jī)出口風(fēng)粉管極易發(fā)生堵塞、積粉、自燃爆炸異常情況。為防止煤粉管道積粉自燃爆炸，每班在低負(fù)荷階段，對(duì)褐煤磨煤機(jī)降煤量進(jìn)行一次風(fēng)管吹掃，降低給煤量至1520t/h，吹掃時(shí)間不少于15分鐘。在磨煤機(jī)降煤量吹掃期間，大量冷一次風(fēng)吹入爐膛，造成爐膛溫度降低，火焰中心上移，鍋爐水冷壁高溫輻射吸熱降低，鍋爐中間點(diǎn)溫度波動(dòng)下降約12，導(dǎo)致鍋爐主蒸汽和再熱蒸汽波動(dòng)幅度較大，約降低1216。3.6鍋爐再熱汽溫會(huì)存在偏高或偏低現(xiàn)象。3.

12、6.1為防止鍋爐受熱面大面積結(jié)焦，機(jī)組需要摻燒15%20%左右高灰熔點(diǎn)的石炭煤，當(dāng)石炭煤量較大時(shí)，鍋爐再熱汽溫偏低運(yùn)行，基本處于550560范圍內(nèi)。石炭煤灰熔點(diǎn)高，發(fā)熱量低，但是揮發(fā)份高，進(jìn)入爐膛后燃燒迅速，燃盡度高，導(dǎo)致?tīng)t膛出口煙溫降低，水平煙道內(nèi)對(duì)流換熱減少，導(dǎo)致鍋爐再熱汽溫一直偏低運(yùn)行。3.6.2鍋爐上五層或上四層制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，鍋爐再熱汽溫偏高運(yùn)行。鍋爐上層制粉系統(tǒng)運(yùn)行，爐膛火焰中心上升，爐膛出口煙氣溫度增大，水平煙道對(duì)流換熱增加，鍋爐主蒸汽和再熱蒸汽溫度會(huì)偏高運(yùn)行，再熱器會(huì)大量使用事故減溫噴水。4結(jié)論國(guó)產(chǎn)超臨界630MW機(jī)組鍋爐主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度波動(dòng)一直存在且幅度大，與機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行方式、設(shè)備異常缺陷等都有關(guān)系。其中主要影響因素是機(jī)組協(xié)調(diào)運(yùn)行情況、鍋爐吹灰方式。為防止鍋爐汽溫大幅波動(dòng)，減少對(duì)鍋爐受熱面影響，必須對(duì)超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)和策略進(jìn)行優(yōu)化，比如采取煤量與水量同時(shí)調(diào)