CP0401_FC國產(chǎn)超臨界630MW鍋爐汽溫大幅波動原因分析研究

1、.國產(chǎn)超臨界630MW鍋爐汽溫大幅波動原因分析研究李波（神華國華太倉發(fā)電有限公司，江蘇 太倉 215433）摘要： 總結(jié)某國產(chǎn)超臨界630MW機組投產(chǎn)以來，鍋爐側(cè)主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度運行情況，從機組協(xié)調(diào)系統(tǒng)設置，設備運行方式、設備缺陷等方面，初步分析國產(chǎn)超臨界機組鍋爐主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度汽溫大幅異常波動原因。關(guān)鍵詞：機組協(xié)調(diào)、AGC、主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、波動1 概述某發(fā)電公司機組為超臨界630MW燃煤發(fā)電機組，鍋爐系上海鍋爐廠引進技術(shù)制造的國產(chǎn)超臨界參數(shù)、變壓運行、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、號為SG1913/25.40-M950。鍋爐設計（B-MCR工況）參數(shù)如下：過熱蒸汽流量 1913t/h過熱蒸汽出口壓力 25.40MPa過熱蒸汽出口溫度 571再熱蒸汽流量 1586t/h再熱蒸汽進口壓力 4.35MPa再熱蒸汽出口壓力 4.16MPa再熱蒸汽進口溫度 310再熱蒸汽出口溫度 569鍋爐給水溫度 282鍋爐計算熱效率 93.52%熱一次風溫度 329熱二次風溫度 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（設計煤種） 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

3、熱器和后屏過熱器，水平煙道內(nèi)沿煙氣的流動方向依次布置高溫再熱器和高溫過熱器，尾部煙道內(nèi)沿煙氣流動方向依次布置低溫再熱器和省煤器。鍋爐設計燃燒煤種為神華煤，實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制粉系統(tǒng)，磨煤機型號為HP1003。煤粉燃燒器為四角布置、切向燃燒、擺動式低氮直流燃燒器，設計采用分級燃燒技術(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)以通過煤水比調(diào)節(jié)為主，以通過過熱器兩級減溫水量調(diào)節(jié)為輔，鍋爐一級減溫器布置在分隔屏過熱器和后屏過熱器之間，鍋爐二級減溫器布置在后屏過熱器與末級過熱器之間。再熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)通過調(diào)整燃燒器的擺動角度和改變噴然器的投運層別進行

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行情況在機組正常運行，機組負荷穩(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)定運行，平均溫度約565/562；但是在機組AGC投入，機組負荷來回波動、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幅度較大，特別是再熱汽溫波動幅度較大，過熱汽溫波動幅度約10左右，再熱汽溫波動幅度約20左右，最高能達到25。鍋爐過熱汽溫和再熱汽溫運行情況如下圖（選取1周時間）3鍋爐汽溫大幅波動原因分析由于鍋爐末級過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、對流換熱，受爐膛出口煙氣溫度和煙氣流量影響較大；同時，機組正常運行時，為控制過熱汽溫不發(fā)生超溫情況和控制兩側(cè)汽溫偏差小于15，鍋爐末級過熱器一、二級減溫水都有流量，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情況下，鍋爐主蒸汽和再熱蒸汽溫度均會出現(xiàn)波動，但是末級過熱器有減溫水緩沖，而再熱器沒有減溫水緩沖，故主蒸汽溫度波動幅度較小，再熱汽溫波動幅度較大。3.1機組快速升降負荷時，主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度波動幅度較大。為適應電網(wǎng)調(diào)峰要求，發(fā)電機組一般要求投入AGC運行方式，升降負荷速率要求設定大于6MW/min，而為保證快速升降負荷，滿足電網(wǎng)負荷調(diào)度要求，目前超臨界機組協(xié)調(diào)

6、控制原理一般采取汽機調(diào)節(jié)負荷，鍋爐調(diào)節(jié)壓力。機組負荷升降由汽機側(cè)高壓調(diào)門的開關(guān)完成，鍋爐壓力升降通過燃料量增減完成，鍋爐給水量自動跟蹤設定的煤水比曲線來調(diào)節(jié)鍋爐汽溫。鍋爐給煤量一般響應速度較快，而給水量一般響應速度較慢且存在波動；同時，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，導致實際運行煤水比偏離原設定曲線；故在機組快速升降負荷期間，鍋爐蒸汽溫度存在較大波動現(xiàn)象。根據(jù)機組協(xié)調(diào)控制原理可以看出，當機組降負荷時，汽機側(cè)先關(guān)小調(diào)門，鍋爐側(cè)主蒸汽壓力短暫升高，鍋爐啟動分離器出口汽溫升高，鍋爐側(cè)汽溫會先短暫上升，后鍋爐側(cè)快速降低給煤量，減少風量，鍋爐熱負荷迅速降低，

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下降。因此，當鍋爐快速降負荷時，鍋爐汽溫先短暫上升后迅速下降；反之，鍋爐快速升負荷時，鍋爐主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度波動上升。3.2鍋爐受熱面吹灰時，主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度波動幅度較大。機組正常運行時，為降低鍋爐受熱面結(jié)焦積灰情況，提高鍋爐效率，鍋爐受熱面必須進行吹灰，但是，蒸汽吹灰不可避免會對鍋爐受熱面造成影響，主要包括鍋爐受熱面吹損減薄、應力拉傷導致泄漏等，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，大部分機組都采用23天對鍋爐

8、水冷壁受熱面全部吹灰1遍，在計劃檢修期間，檢修人員檢查發(fā)現(xiàn)鍋爐水冷壁受熱面吹損減薄較嚴重，對鍋爐吹灰程序進行優(yōu)化，適當延長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導致鍋爐汽溫大幅波動。3.2.1鍋爐水冷壁為10天吹灰1次，鍋爐水冷壁吹灰時，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，屏式過熱器輻射吸熱量和對流吸熱量都增加，導致末級過熱器和高溫再熱器對流換熱量減少，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，會導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，主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度波動幅度較大。磨煤機啟動時需要暖磨，磨煤機停運時需要吹掃磨內(nèi)存粉，在磨煤機暖磨和吹掃階段，特別是磨煤機啟停時，熱風隔絕門和冷熱風調(diào)門經(jīng)常出現(xiàn)故障，大量冷風長時間吹進爐膛，導致爐膛火焰中心上升，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、最上層F磨煤機時，汽溫變化非常明顯，再熱汽溫增加速率非常快，最高能達到4/min。3.4鍋爐高溫受熱面進行大流量氧化皮沖洗時，鍋爐汽溫波動幅度較大。國產(chǎn)超臨界鍋爐高

10、溫受熱面管道蒸汽氧化腐蝕問題一直存在，在機組啟動過程中，受鍋爐啟動汽溫、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，必須通過大流量蒸汽吹掃帶走，否則隨著機組熱負荷增加，堵塞管道內(nèi)的蒸汽冷卻流量不足，導致管道超溫爆管，造成機組非計劃停機事故。在機組并網(wǎng)前，必須利用汽機高低壓旁路系統(tǒng)進行大流量降壓吹管，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，鍋爐過熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度波動約8，但是鍋爐屏式過熱器汽溫和壁溫波動幅度較大，約15左右。3.5鍋爐燃燒褐煤磨煤機吹掃時，主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度波動幅度較大。目前，各發(fā)電公司為緩解

11、經(jīng)營壓力，都會摻燒部分劣質(zhì)煤種，最主要的是褐煤。根據(jù)煤質(zhì)報告分析，褐煤收到基水份含量大于30%，干燥無灰基揮發(fā)份含量大于40%，發(fā)熱量3000kCal/kg，磨煤機干燥出力不夠，磨煤機出口風粉管極易發(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，每班在低負荷階段，對褐煤磨煤機降煤量進行一次風管吹掃，降低給煤量至1520t/h，吹掃時間不少于15分鐘。在磨煤機降煤量吹掃期間，大量冷一次風吹入爐膛，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，鍋爐中間點溫度波動下降約12，導致鍋爐主蒸汽和再熱蒸汽波動幅度較大，約降低1216。3.6鍋爐再熱汽溫會存在偏高或偏低現(xiàn)象。3.

12、6.1為防止鍋爐受熱面大面積結(jié)焦，機組需要摻燒15%20%左右高灰熔點的石炭煤，當石炭煤量較大時，鍋爐再熱汽溫偏低運行，基本處于550560范圍內(nèi)。石炭煤灰熔點高，發(fā)熱量低，但是揮發(fā)份高，進入爐膛后燃燒迅速，燃盡度高，導致爐膛出口煙溫降低，水平煙道內(nèi)對流換熱減少，導致鍋爐再熱汽溫一直偏低運行。3.6.2鍋爐上五層或上四層制粉系統(tǒng)運行時，鍋爐再熱汽溫偏高運行。鍋爐上層制粉系統(tǒng)運行，爐膛火焰中心上升，爐膛出口煙氣溫度增大，水平煙道對流換熱增加，鍋爐主蒸汽和再熱蒸汽溫度會偏高運行，再熱器會大量使用事故減溫噴水。4結(jié)論國產(chǎn)超臨界630MW機組鍋爐主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度波動一直存在且幅度大，與機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、設備運行方式、設備異常缺陷等都有關(guān)系。其中主要影響因素是機組協(xié)調(diào)運行情況、鍋爐吹灰方式。為防止鍋爐汽溫大幅波動，減少對鍋爐受熱面影響，必須對超臨界機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)和策略進行優(yōu)化，比如采取煤量與水量同時調(diào)