600mw超臨界鍋爐啟動(dòng)過程中汽溫控制措施

600mw超臨界鍋爐啟動(dòng)過程中汽溫控制措施

沁北工廠2.600mww離心式機(jī)械是國(guó)內(nèi)收割機(jī)的示范裝置。該鍋爐采用東方公司在日本制造的指令裝置、壓力損失和制造直流式鍋爐。這臺(tái)機(jī)組于2004年11月和12月成功交付。在鍋爐的啟動(dòng)調(diào)試過程中,過熱汽溫的超溫影響了機(jī)組安全試運(yùn),直接影響機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷。下面敘述該鍋爐的啟動(dòng)與主蒸汽超溫的原因與處理。1鍋爐再熱汽系統(tǒng)沁北電廠2×600MW機(jī)組的鍋爐為國(guó)產(chǎn)超臨界、一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、平衡通風(fēng)、露天布置鍋爐。過熱器受熱面由4部分組成:頂棚及后豎井煙道四壁及后豎井分隔墻;布置在尾部豎井后煙道內(nèi)的水平對(duì)流過熱器;位于爐膛上部的屏式過熱器;位于折煙角上方的的末級(jí)過熱器。再熱汽系統(tǒng)由低溫再熱器和高溫再熱器組成。該鍋爐的汽水流程見圖1。鍋爐采用前后墻對(duì)沖燃燒方式,布置24只HT-NR3燃燒器,分3層布置在爐膛前、后墻上。在HT-NR3燃燒器中,燃燒用的空氣有3股,它們是:直流一次風(fēng)、二次風(fēng)和旋流三次風(fēng)。燃燒器配風(fēng)見圖2。每只HT-NR3燃燒器裝有1支點(diǎn)火油槍用于點(diǎn)火,在鍋爐前墻中、下層和鍋爐后墻中層共裝有12只蒸汽霧化啟動(dòng)油槍,用于暖爐和低負(fù)荷穩(wěn)燃。點(diǎn)火油槍位于三次風(fēng)通道中,啟動(dòng)油槍位于煤粉燃燒器中心。2儲(chǔ)水罐及回采系統(tǒng)鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)為日本BHK公司技術(shù)的361閥啟動(dòng)系統(tǒng),通過361閥進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)的排污、工質(zhì)回收及控制儲(chǔ)水罐的水位。該鍋爐的啟動(dòng)過程如下。2.1%mcr鍋爐清洗分冷態(tài)清洗和熱態(tài)清洗2個(gè)階段,清洗水量推薦按最小直流負(fù)荷(25%MCR)時(shí)的流量。鍋爐點(diǎn)火前進(jìn)行冷態(tài)清洗,當(dāng)省煤器入口水的電導(dǎo)率小于1μS/cm、含鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于100×10-6、pH為9.3~9.5時(shí),冷態(tài)清洗完成。然后鍋爐點(diǎn)火,進(jìn)行熱態(tài)清洗。2.2進(jìn)水水質(zhì)流量冷態(tài)清洗完成后,啟動(dòng)燃油系統(tǒng),啟動(dòng)二次風(fēng)機(jī)使通風(fēng)量為35%BMCR時(shí)的風(fēng)量;調(diào)節(jié)給水使工質(zhì)流量為25%BMCR的水量。鍋爐點(diǎn)火,當(dāng)啟動(dòng)分離器出口蒸汽溫度達(dá)到190℃時(shí),停止升溫、升壓,進(jìn)行鍋爐熱態(tài)清洗。此時(shí),應(yīng)認(rèn)真監(jiān)測(cè)循環(huán)水的水質(zhì),當(dāng)省煤器入口水的含鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于50×10-6時(shí),熱態(tài)清洗完成,鍋爐可繼續(xù)升溫、升壓。2.3沖轉(zhuǎn)、暖機(jī)當(dāng)啟動(dòng)分離器壓力上升到一定值后,對(duì)蒸汽管道進(jìn)行預(yù)熱。當(dāng)汽輪機(jī)前蒸汽參數(shù)達(dá)到規(guī)定數(shù)值時(shí),可對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行沖轉(zhuǎn)、暖機(jī)。逐步增加燃料,啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī),對(duì)磨煤機(jī)進(jìn)行暖機(jī),進(jìn)入投磨前的準(zhǔn)備。制粉系統(tǒng)啟動(dòng)后,由燃油系統(tǒng)過渡到給煤系統(tǒng),協(xié)調(diào)控制HP、LP旁路調(diào)節(jié)閥及分離器儲(chǔ)水罐水位調(diào)節(jié)閥,使工質(zhì)逐步由濕態(tài)向干態(tài)轉(zhuǎn)換,進(jìn)入直流運(yùn)行狀態(tài)。2.4鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)機(jī)組完成并網(wǎng)后,負(fù)荷升到一定值時(shí),鍋爐由循環(huán)轉(zhuǎn)為直流運(yùn)行,至此啟動(dòng)過程結(jié)束。鍋爐的啟動(dòng)系統(tǒng)如圖3所示。圖3中,鍋爐給水調(diào)節(jié)閥的作用是給水流量控制;啟動(dòng)分離器貯水罐水位調(diào)節(jié)閥的作用是貯水罐水位控制;高壓汽機(jī)旁路閥的作用是主蒸汽壓力控制;低壓汽機(jī)旁路閥的作用是再熱蒸汽壓力控制。3啟動(dòng)時(shí)過度蒸汽加熱的現(xiàn)象和原因3.1降低增溫水溫度在沁北1號(hào)機(jī)組的試運(yùn)過程中,鍋爐啟動(dòng)初期,主汽溫度較難控制,出現(xiàn)了多次超溫現(xiàn)象。尤其是在安全門整定及并網(wǎng)期間,在主蒸汽壓力為7MPa左右時(shí),屏式過熱器及高溫過熱器溫度都曾達(dá)到560℃。此時(shí),曾試圖通過增加減溫水量來控制過熱汽溫,但由于噴水量太少,降溫效果甚差,對(duì)鍋爐的升溫、升壓及汽機(jī)沖轉(zhuǎn)造成了影響。以再熱器安全閥整定工況為例,超溫工況時(shí)主要情況如下。再熱器安全閥整定采用不帶負(fù)荷、通過調(diào)節(jié)旁路門的開度來調(diào)整蒸汽壓力的整定方式,其主要參數(shù)為:主汽壓力6.95MPa;主汽溫度560℃;分離器壓力6.3MPa;減溫水調(diào)節(jié)門前壓力5MPa;水冷壁出口聯(lián)箱溫度286.4℃;給水溫度67℃;給水流量675t/h。過熱器減溫水總門和調(diào)節(jié)門均全開,一級(jí)減溫水量小于10t/h,二級(jí)減溫水量小于1t/h。3.2減水溫管路系統(tǒng)過熱器的蒸汽溫度是由水煤比和2級(jí)噴水減溫來控制。水煤比的控制溫度取自汽水分離器前、水冷壁出口集箱上的3個(gè)溫度測(cè)點(diǎn),通過三取二進(jìn)行控制。減溫水取自省煤器出口連接管,減溫水總管設(shè)置有電動(dòng)閘閥作為減溫水管路總門?？傞T后分為2路,一路至一級(jí)減溫器,另一路至二級(jí)減溫器。減溫水管路系統(tǒng)見圖4。2路減溫器均布置在鍋爐的爐頂罩殼內(nèi),一級(jí)減溫器位于低溫過熱器出口集箱與屏式過熱器進(jìn)口集箱的連接管上,二級(jí)減溫器位于屏式過熱器與末級(jí)過熱器進(jìn)口集箱的連接管上。每一級(jí)各有2個(gè)減溫器,左、右兩側(cè)分別噴入,可左、右分別調(diào)節(jié),以減少煙氣偏差的影響。3.3主要蒸汽溫度超溫的原因3.3.1次風(fēng)創(chuàng)新的二次風(fēng)系統(tǒng)鍋爐點(diǎn)火后,由于霧化蒸汽壓力低,燃燒不好,煙色較黑。調(diào)試人員為改善燃燒,增加了啟動(dòng)油槍的根部風(fēng),啟動(dòng)了一次風(fēng)機(jī),并提高了二次風(fēng)的流量。雖然煙囪排煙煙色有所改善,但使得總風(fēng)量大大超過35%BMCR的燃燒要求,使得爐膛火焰中心后移,減少了火焰在爐膛的停留時(shí)間,水冷壁的輻射吸熱減少,蒸發(fā)量降低,而對(duì)流受熱面的吸熱量增加,從而使主蒸汽溫度上升過快。3.3.2主蒸汽溫度上升過快啟動(dòng)初期的油量控制不合理,投入的油槍數(shù)量較多,油量大,且由于油槍投運(yùn)的程序未能有效貫徹,短時(shí)間內(nèi)的燃料量投入太多,造成主蒸汽溫度上升過快。3.3.3增加了減水溫調(diào)節(jié)的能力由于無同類型鍋爐的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),在啟動(dòng)初期出現(xiàn)溫度偏高后,調(diào)試單位采取提高給水流量的方法,將給水流量從475t/h的啟動(dòng)流量最大提高到750t/h,目的是提高減溫水與主蒸汽的壓差,增加減溫水的調(diào)節(jié)能力。但由于給水流量大,通過361閥(啟動(dòng)分離器貯水罐溢流調(diào)節(jié)閥)排到凝汽器的水量較大,熱損失增多。另一方面,給水量增加后,相應(yīng)的燃料量增加,但鍋爐實(shí)際產(chǎn)生的蒸汽量并沒有相應(yīng)增加,大部分熱量都由進(jìn)入啟動(dòng)分離器儲(chǔ)水罐的水帶入了凝汽器。由于燃料量增加,對(duì)流受熱面的吸熱量增加,造成主蒸汽溫度升得更高。3.3.4減少過熱汽溫根據(jù)鍋爐廠設(shè)計(jì),過熱汽減溫水取自省煤器出口,可減少汽水混合后焓損失。但在低負(fù)荷時(shí),由于減溫水取水點(diǎn)與噴入點(diǎn)間壓降太小,致使減溫水量太小,不足以降低過熱汽溫。對(duì)比鍋爐吹管時(shí)的工況,鍋爐吹管時(shí),過熱汽系統(tǒng)與再熱汽系統(tǒng)通過臨時(shí)管道串聯(lián)在一起吹管,此時(shí)鍋爐吹管參數(shù)為:主汽壓力7MPa,溫度450℃。由于過熱器及再熱器與大氣串通,減溫水噴入點(diǎn)處背壓小,通過調(diào)節(jié)噴水量可輕易將過熱汽溫控制在500℃以下。3.3.5減水溫管道系統(tǒng)清洗不到位根據(jù)超溫時(shí)過熱器一、二級(jí)減溫水量的情況,減溫水管道系統(tǒng)雖然調(diào)試中進(jìn)行過清洗,但仍可能不太干凈,減溫器可能有輕微堵情況,這可能是導(dǎo)致過熱器減溫水量過低的原因之一。4啟動(dòng)時(shí)超過熱敏溫度和超過溫度的處理措施4.1反復(fù)開關(guān)減溫器沖通在鍋爐再熱器安全閥整定時(shí),通過提高參數(shù)、反復(fù)開關(guān)減溫器入口門等措施,對(duì)過熱汽一、二級(jí)減溫器進(jìn)行沖通。停爐后,對(duì)減溫水管道系統(tǒng)進(jìn)行檢查,對(duì)閥門開關(guān)等情況進(jìn)行核對(duì)、調(diào)整。4.2熱器主減水溫的備用管路為保證啟動(dòng)初期,減溫水能快速調(diào)節(jié)汽溫,增加1條過熱器主減溫水的備用管路,即從省煤器前的給水管道上另增加1條?108mm×20mm的減溫水管路,專用于啟動(dòng)初期過熱汽溫的調(diào)整。改造后的減溫水系統(tǒng)如圖5所示。4.3冷態(tài)清洗效果降低鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火時(shí)的給水流量。點(diǎn)火時(shí),給水流量由冷態(tài)清洗時(shí)的25%BMCR(475t/h)降到21%BMCR(400t/h)。減少通過分離器儲(chǔ)水罐的熱損失,以提高蒸發(fā)量。4.4減少啟動(dòng)油量的影響控制總風(fēng)量不超過35%BMCR時(shí)的總風(fēng)量,同時(shí)相應(yīng)減少啟動(dòng)過程中投入的油量,降低啟動(dòng)油槍壓力,減少啟動(dòng)初期投入的燃料量。在啟動(dòng)油槍的投運(yùn)中,應(yīng)防止油料輸入過快引起超溫現(xiàn)象。5增加了減水溫處理壓力5.1沁北電廠首臺(tái)國(guó)產(chǎn)超臨界變壓直流鍋爐啟動(dòng)初期超溫的原因主要是調(diào)整不當(dāng),按本文進(jìn)行調(diào)整,可有效防止過熱汽溫超溫。5.2在新增設(shè)的過熱汽減溫水管道中,增加了減溫水取水點(diǎn)與噴入點(diǎn)間的壓差。機(jī)組啟動(dòng)初期,如因調(diào)整不當(dāng)出現(xiàn)超溫時(shí),如投入該條減溫