超臨界直流鍋爐啟動超溫控制措施

超臨界直流鍋爐啟動超溫控制措施

1鍋爐啟動誤動控制湖南湘潭發(fā)電有限公司二期工程為23000噸臨床制品鍋爐，是由某廠生產(chǎn)的dg1900、25.4-1號臨壓參數(shù)的變壓直接生產(chǎn)工具。根據(jù)日本bhk公司的技術(shù)設(shè)計，鍋爐具有一次加熱、單通道、雙彈簧結(jié)構(gòu)、香煙墊、再熱汽溫、固體排渣、全鋼框架、懸臂結(jié)構(gòu)、平衡通風(fēng)和配置、內(nèi)外墻對面的燃燒。在鍋爐的整套啟動調(diào)試初期,出現(xiàn)了過熱汽溫偏高、與汽機沖轉(zhuǎn)參數(shù)不匹配的問題,直接影響到機組空負荷和帶初始負荷的安全運行。在調(diào)試過程中,通過運行調(diào)整手段成功解決了啟動過程汽溫高的問題,該方法對于同類型的鍋爐啟動具有很高的參考價值以及可操作性。2凝汽器、鍋爐疏水罐該鍋爐采用了帶有啟動分離器的啟動旁路系統(tǒng),不帶爐水循環(huán)泵。啟動分離器分離出來的水流到儲水罐,再通過361閥排到凝汽器或鍋爐疏水?dāng)U容器。鍋爐啟動系統(tǒng)見圖1,啟動過程如下:2.1鍋爐點火及熱態(tài)清洗鍋爐清洗分為冷態(tài)清洗和熱態(tài)清洗2個階段,清洗水量推薦按最小直流負荷流量(25%MCR)。當(dāng)省煤器入口水的電導(dǎo)率<1μS/cm、含鐵量≤100×10-6、pH9.3～9.5時,冷態(tài)清洗完成,然后可以進行鍋爐點火、熱態(tài)清洗。冷態(tài)清洗完成后,啟動燃油系統(tǒng),啟動二次風(fēng)機使通風(fēng)量維持在35%BMCR;調(diào)節(jié)給水使工質(zhì)流量維持在21%BMCR,將361閥投入自動運行。鍋爐點火后,調(diào)整燃油量,控制升溫升壓速度,當(dāng)啟動分離器出口蒸汽溫度達到190℃時,停止升溫升壓,進入鍋爐熱態(tài)清洗,當(dāng)省煤器入口水的含鐵量≤50×10-6時,熱態(tài)清洗完成,鍋爐繼續(xù)升溫升壓。2.2再蒸汽參數(shù)達到規(guī)定數(shù)值時,駁岸總參數(shù)可加汽參數(shù)不足時當(dāng)啟動分離器壓力上升到一定值后,對蒸汽管道進行預(yù)熱,當(dāng)汽輪機前蒸汽參數(shù)達到規(guī)定數(shù)值時,進行汽輪機沖轉(zhuǎn)、暖機、并網(wǎng);并網(wǎng)后將給水流量加大到25%BMCR,逐步增加燃料,啟動一次風(fēng)機,投入制粉系統(tǒng),控制燃料量和機組負荷。2.3鍋爐直流運行狀態(tài)當(dāng)并網(wǎng)完成,隨著燃料量和蒸發(fā)量的增加,361閥逐漸關(guān)小,工質(zhì)由濕態(tài)向干態(tài)轉(zhuǎn)換,當(dāng)361閥全部關(guān)閉后,鍋爐進入直流運行狀態(tài),至此啟動過程結(jié)束。3沖轉(zhuǎn)過程中蒸汽溫度變化機組在首次整套啟動沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)過程中出現(xiàn)主蒸汽溫度偏高的問題,第一次沖轉(zhuǎn)前主蒸汽溫度達到470℃,沖轉(zhuǎn)過程中主蒸汽溫度仍在上升,達到510℃,全開過熱器一、二級減溫水沒有起到減溫效果;在后來的熱態(tài)開機過程中,主蒸汽溫度為495℃,沖到3000rpm后蒸汽溫度升至565℃～570℃。幾次沖轉(zhuǎn)時參數(shù)見表1。從表1可見機組在冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)啟動下均不同程度出現(xiàn)了主蒸汽溫度偏高的問題。4超臨界鍋爐汽溫高引進日立技術(shù)生產(chǎn)的DG1900/25.4-Ⅱ1型超臨界鍋爐,從已投產(chǎn)的鍋爐試運情況來看,普遍存在沖轉(zhuǎn)時汽溫高的現(xiàn)象,與汽機要求的參數(shù)不匹配。從鍋爐結(jié)構(gòu)特點來看,造成超溫的原因主要有以下幾方面:4.1飽和水回用,導(dǎo)致熱汽溫度高鍋爐不帶爐水循環(huán)泵,鍋爐啟動流量402t/h左右,飽和水通過361閥排至凝汽器或鍋爐疏水?dāng)U容器,熱損失大,產(chǎn)生的蒸汽量低、受熱面得不到有效冷卻,這是造成過熱蒸汽溫度高的根本原因。4.2啟動油槍的布置鍋爐設(shè)計前后墻各三排火嘴,每個火嘴配一支出力250kg/h的點火油槍,前后墻中層各火嘴配有一支出力4700kg/h的啟動油槍,啟動油槍布置在中心(一次風(fēng)風(fēng)道內(nèi))。啟動過程中主要通過啟動油槍升溫升壓,由于啟動油槍單支出力大且沒有根部風(fēng),油槍霧化效果不理想、著火遲,且沿爐膛寬度方向熱負荷不均勻,造成爐膛出口局部溫度過高。4.3熱表面、吸熱層啟動初期鍋爐全燒油運行,水冷壁的輻射吸熱少,過熱受熱面尤其是屏式過熱器吸熱量過大,屏式過熱器管壁和出口蒸汽溫度過高。4.4冷壁控制溫度由于進入省煤器的給水溫度低,使得進入水冷壁的水溫就低,欠焓大,從而降低了水冷壁的產(chǎn)汽量,進入過熱器的(冷卻)蒸汽量減少,從而使得過熱器出口主蒸汽溫度上升。4.5器出口蒸汽控制由于過熱器一、二級減溫水取自省煤器出口(見圖1),在啟動初期蒸汽流量低、減溫水與過熱蒸汽之間壓差小,減溫水投不進,主蒸汽溫度難以控制。5解決加熱問題的預(yù)防措施5.1綜合分析的主要方法和影響在機組整套啟動調(diào)試初期,鍋爐專業(yè)人員提出了防止超溫措施,主要措施和效果分析如下:5.1.1鍋爐的耗水流量降低由475t/h降到402t/h或更低,降低給水流量可減少排水造成的熱量損失,提高蒸發(fā)量,對降低汽溫有一定作用。5.1.2降低燃料量,提高蒸發(fā)量開大除氧器輔汽加熱調(diào)門,提高給水溫度,可以降低水冷壁中工質(zhì)的欠焓,提高蒸發(fā)量相應(yīng)降低燃料量,其效果與降低給水流量相似。日立公司提供的啟動曲線沒有提供啟動過程給水溫度的要求,實際冷態(tài)啟動過程中由于給水流量較大,輔汽加熱的效果只能保證給水溫度在60℃左右。5.1.3解決超溫問題降低總風(fēng)量,增加燃盡風(fēng)流量。理論上講,降低總風(fēng)量對降低汽溫有一定作用,但實踐證明總風(fēng)量由40%降到30%后超溫的問題并沒有明顯改善。增大風(fēng)量至35%左右屏過出口和主汽溫度反倒有所下降。分析原因是啟動初期超溫的部位主要是屏式過熱器,總風(fēng)量過低造成爐膛溫度高,屏過輻射吸熱量反而增大而加劇了超溫?？偟膩碚f,采取以上措施后主汽溫度有一定程度的降低,但效果不理想。5.2只有降低汽溫，減少燃料消耗和降低水溫5.2.1鍋爐燃油不能滿足沖轉(zhuǎn)需要這是最理想的降低汽溫的方法。但燃油量降低必須在保證沖轉(zhuǎn)壓力和用汽量前提下。根據(jù)日立公司提供的啟動曲線,在沖轉(zhuǎn)時鍋爐燃油量12～13t/h,汽溫在380℃左右,但鍋爐實際運行情況來看,鍋爐需16～18t/h的燃油才能滿足沖轉(zhuǎn)需要,否則轉(zhuǎn)速難以維持。因此采取減少燃油量方法降低汽溫是不可行的。5.2.2水投不進問題由于以上措施效果不佳,投用減溫水成了解決汽溫高問題的最后一個方法。針對低蒸汽流量下減溫水投不進的問題,個別電廠調(diào)試過程中在主給水門前增加了一路減溫水。鍋爐專業(yè)人員分析了鍋爐減溫水系統(tǒng)的設(shè)計特點,認為在不增加這一路減溫水的情況下,通過改變鍋爐廠提供的啟動曲線,采用加大高低旁路開度、提高蒸汽流量來增加省煤器出口與過熱器之間壓差的方法可以投入減溫水。6具體的操作方法和效果6.1高旁減溫汽機沖轉(zhuǎn)的控制策略鍋爐點火后暫不開高低旁路,先按鍋爐廠曲線升壓,壓力升至1.5MPa左右后將高壓旁路開至10%,低壓旁路開至20%,進行暖管疏水;燃油量維持11～12t/h,鍋爐升壓至6.5MPa,將低旁投入自動,壓力設(shè)定0.4MPa,同時以每次10%的幅度開大高旁,高旁開度30%左右后全開過熱器一、二級減溫水,5min內(nèi)高旁開至60%左右(視減溫水效果定),將給水流量加至450t/h,此過程中密切監(jiān)視減溫器后的溫度,如溫度下降時關(guān)小減溫水調(diào)閥開度以避免汽溫劇降。當(dāng)減溫水有效果后加大燃油量至18～22t/h,以維持壓力穩(wěn)定,同時調(diào)節(jié)減溫水量,使參數(shù)達到?jīng)_轉(zhuǎn)要求。達到汽機沖轉(zhuǎn)參數(shù)、汽機開始沖轉(zhuǎn)后,高壓旁路的開度根據(jù)主蒸汽壓力進行調(diào)節(jié),同時投入高旁壓力自動。由于此階段蒸汽流量低,應(yīng)防止蒸汽帶水或汽溫劇降,當(dāng)減溫水起作用后立即將調(diào)閥關(guān)小,控制原則是汽溫下降速度低于5℃/min、減溫器后溫度高于飽和溫度40℃。再熱汽溫通過高旁減溫水和事故噴水控制,高旁減溫后溫度250℃～280℃。將啟動油槍壓力調(diào)低到1.0～1.2MPa,降低單支油槍出力,增加投運的啟動油槍數(shù)量,一方面改善霧化效果,另一方面使沿爐膛寬度熱負荷均勻。這樣有利于增加水冷壁吸熱、降低火焰中心。6.2減水溫調(diào)閥的開度主蒸汽溫度仿真采用以上啟動控制方式,在高旁開度58%～62%左右減溫水開始起作用,減溫器后的溫度下降,通過調(diào)節(jié)減溫水調(diào)閥的開度主蒸汽溫度可以控制在400℃左右,能很好地滿足汽機沖轉(zhuǎn)參數(shù)的要求(見表2)。與采取增加一路減溫水的方法相比:一方面系統(tǒng)簡單、節(jié)省了系統(tǒng)改造的費用(每臺爐約80萬元)和工期;另一方面減溫水由省煤器出口來,避免了低溫減溫水對減溫器以及聯(lián)箱