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600MW超临界锅炉启动初期分隔屏出口汽温超限分析与控制 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|30码期期必中 / 13-10-23

1、设备概况
    湖北华电襄阳发电有限公司二期工程(2×600MW燃煤发电机组)锅炉为超临界直流锅炉,锅炉型号为SG1913/25. 40 - M957。锅炉燃烧系统为中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统,每台锅炉配6台磨煤机(5台运行,1台备用),24个直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部四角,煤粉和空气从四角送入,在炉膛中呈顺时针切圆方式燃烧,其中最下层的A层燃烧器采用等离子点火燃烧器。锅炉燃烧器喷嘴从下至上依次编号为A,B,C,D,E,F,对应的制粉系统编号与燃烧器喷嘴编号一致。
    锅炉的汽水流程以内置式汽水分离器为界设计成双流程,从冷灰斗进口一直到折焰角前的中间混合集箱为螺旋管圈,再连接至炉膛上部垂直上升的水冷壁,后引入汽水分离器,从汽水分离器出来的蒸汽引至后部流程的炉顶及后包覆系统,再进入前屏过热器、后屏过热器及高温过热器,汽水分离器分离的水通过疏水泵回收至凝汽器。6片前屏过热器和20片后屏过热器依次布置在炉膛上部。锅炉一次汽系统布置有两级喷水减温系统,其中:一级减温系统布置在分隔屏过热器出口与后屏过热器人口之间,二级减温系统布置在后屏过热器出口与高温过热器人口之间。
    分隔屏过热器炉内段采用了SA213 - T12,SA213 - T23,SA213 - T91 3种管材,分别适用于≤540℃,≤580℃,≤650℃的运行环境。湖北华电襄阳发电有限公司分隔屏过热器未设计壁温测点,高温过热器出口汽温与壁温之间的差值一般在30℃左右,所以,额定工况下分隔屏出口蒸汽温度为478℃,相应的管壁温度应该在508℃左右。30码期期必中生产销售生物质锅炉,生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料,同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
2、启动初期分隔屏出口汽温超限原因分析
2.1设备固有特性
    (1)该锅炉燃烧器采用四角切圆燃烧,气流顺时针旋转。由于烟气出口气流的残余旋转造成屏式过热器两侧汽温偏差,一般右侧汽温较左侧高5—20℃。
    (2)锅炉湿态运行时,汽水分离器分离的水通过疏水泵回收至凝汽器。大量的汽水通过凝汽器冷却凝结,导致锅炉热损失大,炉膛出口烟气放热量与蒸汽吸热量不匹配。
    (3)在低负荷运行时,蒸汽流量小、流速低,换热能力差。
    (4)分隔屏过热器人口未设计减温水,无法通过蒸汽减温调节汽温。
    (5)分隔屏过热器布置在炉膛上部,此处的烟气温度较其他过热器受热面处的烟气温度高。
    (6)锅炉启动初期由于一次风温低,受磨煤机出口温度限制,磨煤机出力只能维持在30.0t/h(额定出力为58.5t/h)左右,相同负荷下制粉系统设备运行台数增加,火焰中心上移。
2.2运行调整不当
    (1)锅炉冷态启动采用等离子无油点火方式,由于煤粉燃尽时间长,造成水冷壁区域辐射吸热量明显减少,启动初期出现“只涨汽温不涨汽压”的现象。
    (2)锅炉启动升温、升压速率过快。启动制粉、系统后给煤量增加过快,水冷壁管产生的蒸汽量跟不上烟气流量和烟气温度增加的速度,使过热器管壁冷却条件恶化,分隔屏出口汽温短时间内(壁温)急剧升高。
    (3)锅炉配风不合理。锅炉启动初期,炉膛上部燃尽风(SOFA)(减少气流旋转)风量过小,炉膛出口消旋力量弱,导致煤粉在炉膛停留时间过短。
    (4)在启动初期,汽轮机高压旁路开度过小,锅炉出口蒸汽流量低,过热器冷却条件差。
2.3结合现场实际超温情况分析
    分隔屏出口汽温严重超限时的机组启动曲线如图l所示。在机组冲转前,启动B制粉系统,煤量直接增加至18.0t/h,同时关小高压旁路至30%,导致分隔屏出口汽温(趋势图中“过热一级减温器前蒸汽温度”实际上就是“分隔屏出口汽温”)急剧升高至557℃,对应的管壁温度为587℃,超过SA213 - T12管材容许温度47℃。最后逐步开大高压旁路、降低制粉系统总煤量,分隔屏出口汽温才逐步下降。
3、针对措施
3.1烟气侧调整
    (1)锅炉点火前,锅炉总风量维持在额定风量的35%左右(800.0t/h),为了防止风量波动使“风量低”保护动作而导致锅炉主燃料跳闸MFT(MainFuel Trip),短时退出锅炉“风量低”保护;另外,采取适当降低燃烧器摆角、开大上层辅助风门或燃尽风门等措施来降低火焰中心。
    (2)冷态启动锅炉起压前,A磨煤机煤量控制在20.0~25.0t/h,
    (3)B制粉系统启动前应查看分隔屏出口汽温,高压旁路开度必须在50%以上,严禁关小高压旁路。启动后应略减A磨煤机煤量,由最低煤量(8.0t/h)逐步增加,避免总煤量突变,同时应密切监视汽温变化,冲转前控制总煤量在40.0 ~45.Ot/h。
    (4)在并网后启动C磨煤机前,应提前开大汽轮机调门(不超过50%)以增加蒸汽流量,启动后缓慢增加燃料量,逐步升负荷。
    (5)制粉系统断煤或故障造成制粉系统隔层燃烧时,应特别注意监视屏式过热器汽温,发现汽温无法控制时应果断停运上层制粉系统。
    (6)锅炉极热态恢复时,A磨煤机煤量控制在30.0~35.0t/h,汽温回升后启动第2套制粉系统,控制总煤量在45.00t/h左右,逐步增加煤量。
3.2蒸汽侧调整
    (1)锅炉启动初期给水流量控制在580.0t/h(锅炉厂要求最低给水流量为573.0t/h),尽量开大除氧器加热门,随机投入高压加热器运行,以提高给水温度,减少热损失,增加蒸汽流量。
    (2)严格控制蒸汽升温、升压速度,并网前汽温温升率≤2℃/min.升压速度≤0.1 MPa/min。
    (3)锅炉起压后,及时开启高压旁路到20%开度,低压旁路到50%开度,压力达到1.0 MPa后逐步开大高压旁路至50%开度以上。
    (4)控制冲转压力在3.0~4.0 MPa,高压旁路开度在50%以上,以增加蒸汽流量。
    (5)并网后控制升负荷速率在3.0MW/min以内。随着炉膛温度逐步升高,一次风温逐步增加,制粉系统出力相应增加,机组负荷在制粉系统设备运行台数相同的情况下相应增加,避免火焰中心过度上移。30码期期必中生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
4、运行检验
    2011年1月8日,机组冷态启动。此次启动,运行人员从烟气侧与蒸汽侧采取了相应的措施,特别是保持高压旁路开度在50%以上,逐步增加B制粉系统煤量、开大SOFA风量等措施,达到了预期的效果。在机组冲转前,分隔屏出口汽温最高为442℃,机组冲转后,由于蒸汽流量增加,分隔屏出口汽温逐步下降。
5、结束语
    由上述分析可知,对于分隔屏过热器入口未设计喷水减温系统的超临界锅炉,在机组启动时通过烟气侧与蒸汽侧的共同调整,完全可以控制分隔屏出口汽温不超限。

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