超臨界600mw超臨界機組直流鍋爐運行的動態(tài)特性

超臨界600mw超臨界機組直流鍋爐運行的動態(tài)特性

0直流方式運行穩(wěn)定性差根據(jù)華源動力龍門有限公司2.600mww離心式裝置的運行特性和運行中的一些問題，尤其是由于現(xiàn)有的低流量列方式的運行經(jīng)驗，在運行過程中，很難理解直式中動態(tài)運行的特征。在從循環(huán)方式向直式轉變的過程中，燃燒不穩(wěn)定，水冷壁、熱源壁溫度和焦墻等。本文從超臨界直流鍋爐運行特性與循環(huán)爐的區(qū)別入手,通過5個方面的分析和探討,得出與循環(huán)方式運行的區(qū)別,總結經(jīng)驗,為以后大型超臨界機組的調(diào)試及運行提供條件,為機組移交節(jié)省時間,為機組的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行提供保證。1溫度調(diào)整1.1爐稈火焰中心變化循環(huán)方式的主汽溫主要從2個方面調(diào)整:一是通過投運不同高度的燃燒器來調(diào)整爐膛火焰中心,如果燃燒調(diào)整不好,燃燒中心上移時,不僅造成過熱器、再熱器壁溫超溫,還造成減溫水需求量大;二是通過改變氧量調(diào)整過剩空氣系數(shù),因為過?？諝庀禂?shù)偏大或偏小,將造成對流換熱和輻射傳熱的比例變化。1.2調(diào)整煤水比,降低主汽溫直流運行方式下主汽溫主要靠調(diào)整給水量、給水溫度、燃料量、中間點溫度、減溫水協(xié)調(diào)控制等,表1介紹了哈爾濱鍋爐廠設計的600MW超臨界機組調(diào)整情況。煤水比失調(diào)會引起主汽溫度偏離設計值,因此要根據(jù)煤質(zhì)情況確定合理的煤水比。中間溫度點選為分離器出口溫度,中間點溫度比主汽溫度更靈敏地反映煤水比,中間點溫度反映了鍋爐蒸發(fā)和過熱吸熱的比例,改變中間點溫度也可以影響主汽溫度。因此,根據(jù)主汽溫度曲線高低確定合適的中間點溫度,在中間點溫度合適的情況下,如果主汽溫仍偏高,只有通過減溫水來調(diào)節(jié),投減溫水時應注意減溫水后蒸汽溫度不能低于該壓力下的飽和溫度,避免造成水沖擊;升負荷時,先加水再按比例加煤。中間點溫度設定值是根據(jù)壓力自動給出的,也就是分離器出口溫度減去該點壓力對應的飽和溫度,即該點的過熱度,一般取20~30℃,這與每個鍋爐熱平衡設計有關。在正常運行中,當中間點溫度偏離設定值時,應立即調(diào)整給水量使實際溫度恢復到設定值。在調(diào)試過程中根據(jù)主汽溫度曲線高低確定合適的中間點溫度,有時中間點溫度已符合設定值,但主汽溫度仍然偏離設計值,這時需要對中間點溫度設定值進行修正,主汽溫度仍然偏離設計值說明鍋爐水冷壁等蒸發(fā)吸熱和過熱吸熱的比例不合適。因此,控制中間溫度關鍵要調(diào)整好煤水比,影響煤水比的主要因素有3點:一是煤質(zhì)的變化,需要定期進行煤質(zhì)化驗;二是給水溫度變化,需要運行人員注意給水溫度,特別是高低加投退,給水溫度變化,水冷壁熱負荷加重,避免超溫,在滿負荷遇到高加退出時,應立即退出上層燃燒器,并適當降低負荷,以避免主汽溫超溫;三是受熱面污染,例如,水冷壁表面結焦,過熱器積灰嚴重等,影響熱吸收,造成吸熱比例變化,導致調(diào)節(jié)失控。2給排水檢測2.1液-汽兩相分界面循環(huán)鍋筒爐給水量的調(diào)節(jié)和汽溫調(diào)節(jié)相關不大,因為過熱器受熱面是固定的,以及鍋爐蓄熱量大,汽溫調(diào)節(jié)方便,鍋筒中有較大的工質(zhì)容積及能量儲存,有明顯的液-汽兩相分界面。因此,循環(huán)鍋筒爐主要控制蒸汽壓力和水位的變化,給水流量通過水位變化保持與蒸發(fā)量平衡。2.2水流量的影響直流運行方式下鍋爐的加熱、蒸發(fā)和過熱各區(qū)段之間無固定界限,一種擾動將對各種被調(diào)參數(shù)起作用,因為沒有鍋筒,直流鍋爐的總蓄熱量約為同容量鍋筒爐的1/4~1/2。在直流運行方式下,采用強迫流動,給水流量變化將影響系統(tǒng)壓力、蒸汽溫度、蒸汽流量。如圖1所示,給水量增加擾動時的動態(tài)特性(燃料量不變),由于需要加熱的工質(zhì)增加,使加熱區(qū)段增長,過熱區(qū)段縮短,同時蒸汽流量增加,均造成過熱汽溫下降。但蒸發(fā)量及汽溫的變化均延遲一段時間t再上升,又由于增加的給水量變成蒸汽要經(jīng)歷工質(zhì)流動及傳熱過程,蒸汽量的上升是逐漸的。由于大型直流鍋爐的汽水流程長度很大,因此采用中間點溫度來調(diào)整給水流量與燃料的比值。3壓力配置3.1循環(huán)鍋爐壓力調(diào)節(jié)方法循環(huán)鍋筒爐壓力變化主要反映系統(tǒng)入爐煤量的熱量和輸出蒸汽的能量平衡,壓力調(diào)節(jié)主要靠入爐煤量的調(diào)節(jié)。3.2系統(tǒng)動態(tài)時鍋爐負荷的變化直流運行方式下鍋爐壓力調(diào)節(jié)的實質(zhì)就是保持鍋爐負荷與汽輪機所需的蒸汽量相等。直流運行鍋爐的蒸汽量等于進水量,單純鍋爐燃料量的變化,除了在動態(tài)過程中蒸發(fā)量有所變化外,不能引起鍋爐負荷的改變,只有改變給水量才能改變鍋爐負荷。壓力調(diào)節(jié)時,用給水量穩(wěn)定汽壓。負荷變動時,增減給水量的同時,相應調(diào)整燃料量和風量。4從濕態(tài)轉變?yōu)楦蓱B(tài)超臨界直流鍋爐啟動系統(tǒng)配置爐水循環(huán)泵,與鍋爐水冷壁最低質(zhì)量流量相匹配。采用爐水循環(huán)泵,可以將再循環(huán)流量與給水混合后進入省煤器,從而節(jié)省由于此部分流量進入擴容器后膨脹、蒸發(fā)而損失的工質(zhì),且完成鍋爐啟動從亞臨界到超臨界直流的轉變。啟動初期,汽水分離器中保持一定的水位,汽水分離器的作用相當于鍋筒,處于濕態(tài),存在兩相區(qū)。隨著燃燒率的增加,產(chǎn)汽量逐漸增加,分離器內(nèi)水越來越少,35%左右負荷時,產(chǎn)汽量與進入省煤器的給水量相等,汽水分離器已無水位,由濕態(tài)轉變?yōu)楦蓱B(tài),因水的飽和溫度隨壓力的提高相應升高,汽化潛熱相應減少。當壓力高于臨界點時,汽化潛熱等于0,水在臨界壓力22.12MPa下被加熱至臨界溫度374.15℃時,即全部從液相轉為蒸汽,不存在兩相區(qū),即水變成蒸汽是連續(xù)的,并以單相運行。在超臨界壓力下,水到蒸汽的變化只經(jīng)歷加熱階段和過熱階段,而無飽和蒸汽區(qū),圖2是轉直流運行時,循環(huán)流量與給水流量的關系。5入爐內(nèi)煤炭量5.1煤粉細度檢查循環(huán)鍋筒爐因鍋爐蓄熱量大,入爐煤量的波動對運行參數(shù)受干擾小,相對穩(wěn)定。燃燒穩(wěn)定性調(diào)整主要是通過對煤質(zhì)分析報告進行審查,核對是否與設計煤種相符,化驗煤粉細度是否符合要求。煤粉顆粒大,造成燃燒中心上移,調(diào)整鋼球配比,增大球徑小的裝球量及調(diào)整分離器的角度。送風量大也造成燃燒中心上移,后屏過熱器、再熱器對流傳熱增加,造成過熱器、再熱器壁溫超溫,因此控制總風量,通過測量灰渣未完全燃燒損失和排煙損失,省煤器出口氧量最佳控制點,得出最佳風量。5.2風煤比和風壓對鍋爐穩(wěn)定運行的影響直流鍋爐的入爐煤量波動對運行參數(shù)干擾大,因此制粉系統(tǒng)直接影響著鍋爐的穩(wěn)定運行,風量調(diào)整不好會造成給粉管堵煤、給粉管超溫、爆燃等現(xiàn)象,風煤比控制不好造成燃燒不穩(wěn)定等。下面介紹600MW超臨界直流鍋爐制粉系統(tǒng)的優(yōu)化控制。5.2.1磨煤機的出力同其他類型的磨煤機不同,雙進雙出鋼球磨煤機的出力不是靠調(diào)節(jié)給煤機的輸煤速度,而是靠調(diào)節(jié)輸入磨煤機輸送煤粉的一次風量。而給煤機轉速控制由磨煤機內(nèi)煤位控制。5.2.2旁路風的作用磨煤機的總風量是指進入磨煤機的一次風流量與進入混煤箱的旁路風流量的總和。在低負荷情況下,只依靠一次風不能提供足夠的風速來輸送煤粉,增加旁路風后能保證在任何出力的情況下,保持煤粉管中具有足夠的輸送煤粉的風速。旁路風的另一作用是當旁路風進入混煤箱中可對原煤進行預烘干,當磨煤機的風粉出口溫度偏低時,可調(diào)節(jié)旁路風量,使風粉溫度維持在要求的范圍內(nèi)。通?？傦L量的最低限值限定在滿風量的80%左右。5.2.3壓力和壓力磨煤機的一次風為1臺鍋爐的磨煤機合用2臺一次風機。一次風除了滿足調(diào)節(jié)出力所需要的流量,還必須在任意出力下滿足一定的壓力,以保證磨煤機在任何負荷下,一次風壓力維持在所需范圍內(nèi),保證煤粉輸出磨煤機。一次風的壓力控制是通過調(diào)節(jié)風機動葉開啟角度來實現(xiàn)的,一次風壓力的設定值將由全部磨煤機的入口風擋板開度決定,同時增加了煤流量的修正補償量及最小限制值,設定的一次風壓力值同實際的一次風壓力值通過PI控制器比較后,最終調(diào)節(jié)風機動葉,以滿足所需要的一次風壓力。5.2.4溫度調(diào)節(jié)磨煤機出口端風/煤粉溫度應維持在工藝所規(guī)定的要求,磨煤機出口溫度設定在70℃。溫度的調(diào)節(jié)是通過調(diào)整一次風的熱風和冷風的混合比例實現(xiàn)的。冷風擋板調(diào)溫,熱風擋板調(diào)風量;當