国产超临界锅炉启动初期主汽超温问题处理

第 1 9 卷第2 期 2 0 0 5 年6 月 东方电气评论 D O N G F A N G D I A N Q I P I N G L U N V o l . 1 9 N o . 2 J u n . 2 0 0 5 文章编号:1 0 0 1 一 9 0 0 6 ( 2 0 0 5 ) 0 2 一 0 1 0 1 一 0 5 国产超临界锅炉启动初期主汽超温问题处理 霍东方 ，王军2 ， 何维2 ( 1 . 华能沁北电厂.河南 济源 4 5 4 6 6 2 ; 2 . 东方锅炉( 集团) 股份有限公司，四川 自 贡 6 4 3 0 0 1 ) 摘要:分析造成超临界锅护启动过程中主汽沮偏高的原因，并从设计、安装及运行的角度提出解决的方法，并经过了实 戏的 检脸.可为同类型锅炉的启动运行及调试提供有益的参考。表 1 图6 关挂词: 超临界; 锅炉; 启动; 汽温控制 中圈分类号: T K 2 2 7 ; T K 2 2 3 . 7 “ ，文献标识码: B 的中心。 1 前言 沁北电厂2 x 6 0 0 M W超临界机组是国产超临界 示范机组，锅炉采用东方锅炉按日 本 B H K公司技术 设计制造的超临界本生型直流锅炉，两台机组分别 于2 0 0 4 年1 1 月和1 2 月顺利投产。在锅炉的启动调 试过程中，汽温的控制是反映较多的问题，直接影 响到机组并网带负荷。 2 锅炉简介 沁北电厂锅炉为一次再热，单炉膛，尾部双烟 道结构，全钢构架，全悬吊结构，平衡通风，露天 布置。 锅炉主要参数见表 t o 过热器受热面由4 部分组成:顶棚、后竖井烟 道四壁及后竖井分隔墙;布置在尾部竖井后烟道内 的水平对流过热器; 位于炉膛上部的屏式过热器; 位于折烟角上方的末级过热器。再热汽系统由低温 再热器和高温再热器组成。汽水流程见图 t o 锅炉采用前后墙对冲 燃烧方式， 2 4 只H T 一 N R 3 燃烧器分3 层布置在炉膛前后墙上。在H T 一 N R 3 燃 烧器中， 燃烧的空气被分为3 股:直流一次风、直 流二次风和旋流三次风。燃烧器配风示意图见图 2 c, 每只H T 一 N R 3 燃烧器装有 1 支点火油枪用于点 火， 在锅炉前墙中、 下层和锅炉后墙中层共装有 1 2 只蒸汽雾化启动油枪用于暖炉和低负荷稳燃。点火 油枪位于三次风通道中，启动油枪位于煤粉燃烧器 3 锅炉启动旁路系统特点 锅炉启动系统为日 本B H K公司的3 6 1 阀启动系 统， 通过3 6 1 阀进行启动排污、工质回收及控制启 动分离器的水位。启动过程见3 . 1 一 3 . 4 0 3 . 1 锅炉清洗 锅炉清洗分为冷态清洗和热态清洗两个阶段， 清洗水量推荐按最小直流负荷流量( 2 5 % M C R ) 。锅 炉点火前进行冷态冲洗，当省煤器人口水的电导率 1 P S / c m ，含铁量鉴1 0 0 x 1 0 一 ，P H 9 . 3 一 9 . 5 时， 冷态清洗完成; 然后进行锅炉点火， 热态清洗。 3 . 2 锅炉点火及热态清洗 冷态清洗完成后， 启动燃油系统， 启动二次风 机使通风量维持在 3 5 % B M C R ;调节给水使工质流 量维持在2 5 % M C R ， 锅炉点火。当启动分离器出口 蒸汽温度达到 1 9 0 时，停止升温升压，进人锅 炉热态清洗。认真监测循环水的水质，当省煤器 人口水的含铁量鉴5 0 x 1 0 - 时，热态清洗完成， 锅炉可以继续升温升压。 3 . 3 汽轮机冲转、暖机 当启动分离器压力上升到一定值后，对蒸汽 管道进行预热。当汽轮机前蒸汽参数达到规定数 值时，就可对汽轮机进行冲转、暖机，逐步增加 燃料，启动一次风机，对磨煤机进行暖机，进人 投磨前的准备。制粉系统启动后，燃油系统过渡 到给煤系统，协调控制H P 和L P 旁路调节阀以及 分离器储水罐水位调节阀，工质逐步由湿态向干 东方电气评论第 1 9 卷 表 1 锅炉主要参数( 不同负荷) 项 目高加切除 7 5 % B MCR 5 0 9 6 B MC R 3 0 % B MC R 过热器蒸汽出口流量/ th 一 过热器蒸汽出口 压力/ M P a 过热器蒸汽出口 温度/ 再热蒸汽流量/ t h 一 再热器蒸汽进口压力/ M P a 再热器蒸汽出口 压力/ M P a 再热器蒸汽进口 温度/ 再热器蒸汽出口 温度/ 给水温度/ 过热器一级喷水 过热器二级喷水 ( 取自省煤器出口) / t h 一 B MC R 1 9 0 0 . 0 2 5 . 5 5 7 1 1 6 0 7 . 6 4 . 7 1 4 . 5 2 3 2 2 5 6 9 2 8 4 7 6 . 0 7 6 . 0 0 2 2 4 . 3 5 . 0 8 9 2 2 4 . 3 1 6 6 0 . 8 2 5 . 2 5 7 1 1 41 4 . 1 4 . 1 5 3 . 9 8 3 0 7 5 6 9 2 7 5 6 6 . 4 6 6 . 4 0 2 0 1 . 0 4 . 5 7 9 2 01 1 8 0 7 . 9 2 5 . 4 5 7 1 1 5 2 5 . 5 4 . 4 7 4 . 2 9 3 1 6 5 6 9 2 8 0 7 2 . 3 7 2 . 3 再热器喷水量( 取自给水泵抽头) / t “ h 一 实际嫩料消耗量/ t h 一 炉膛截面热负荷/ m w M - 2 炉膛容积热负荷/ w m “ 3 炉膛有效热投影辐射受热面热负荷( E P R R S ) / k w m一 2 燃烧器区域面积热负荷/ m w M - 2 N O : 排放浓度( 以。 : 二 6 %计) m g / N 一 m 一 ， 锅炉计算热效效率( 按低位发热量) / % 0 2 1 6 . 2 4 . 8 8 5 2 1 6 . 2 1 4 7 0 . 2 2 5 . 0 5 7 1 1 4 7 0 . 2 4 . 2 4 4 . 0 6 3 1 4 5 6 9 1 8 9 5 8 . 9 5 8 . 7 0 2 1 1 . 1 4 . 6 8 1 2 1 1 . 1 1 4 2 5 . 0 2 2 . 9 5 7 1 1 2 2 5 . 6 3 . 5 9 3 . 5 4 3 0 5 5 6 9 2 6 6 5 7 . 0 7 1 . 3 0 1 7 7 . 1 3 . 9 4 8 1 7 7 . 1 9 5 0 . 0 1 5 . 5 5 7 1 8 3 6 . 4 2 . 4 5 2 . 3 4 3 1 3 5 6 9 2 4 2 3 8 . 0 4 7 . 6 0 1 2 4 . 6 2 . 8 4 9 1 2 4 . 6 5 7 0 . 0 9 . 1 5 6 9 5 1 1 . 9 1 . 5 1 . 4 2 3 2 4 5 3 9 2 1 5 3 4 . 2 2 2 . 8 0 8 0 . 6 1 . 8 3 1 7 8 1 . 0 6 5 0 0 9 3 . 0 7 0 . 9 5 5 0 0 9 3 . 3 1 1 . 0 2 5 0 0 9 3 . 3 0 0 . 9 7 5 0 0 9 3 . 3 5 0 . 8 2 5 0 0 9 3 . 3 4 0 . 3 8 5 0 0 9 2 . 5 5 态转换，进人直流运行状态。 3 . 4直流运行 当并网完成，负荷升到一定范围内时，从循 环转为直流运行，至此启动过程结束。 4 过热蒸汽温度调节 过热器的蒸汽温度是由水/ 煤比和两级喷水 减温来控制。水/ 煤比的控制温度取 自设置在汽 水分离器前的水冷壁出口集箱上的 3个温度测 点，通过 “ 三取中”进行控制。 减温水取自省煤器出口连接管。减温水总管 设置有电动闸阀作为减温水管路总门。总门后分 为两路，一路至一级减温器，一路至二级减温 器。减温水管路系统见图4 0 两级减温器均布置在锅炉的炉顶罩壳内，第 一级减温器位于低温过热器出口集箱与屏式过热 器进口集箱的连接管上，第二级减温器位于屏式 过热器与末级过热器进口集箱的连接管上。每一 级各有2 只减温器，分左右两侧分别喷人，可分 左右分别调节，减少烟气偏差的影响。 是在安全门整定及并网期间，在主蒸汽压力为 7 M P a 左右时，屏式过热器及高温过热器温度都 曾达到过5 6 0 C，此时，曾试图通过增加减温水 量来控制过热汽温， 但由于喷水量太少，而降温 效果甚差，对锅炉的升温升压及汽机的冲转造成 了影响。 以再热器安全阀整定工况为例，超温工况时 再热器安全阀整定采用的不带负荷、通过调节旁 路门的开度来调整蒸汽压力的整定方式。主要参 数:主汽压力6 . 9 5 M P a ;主汽温度5 6 0 ;分离 器压力6 . 3 M P a ;减温水调节门前后压力 5 M P a ; 水冷壁出口联箱温度2 8 6 . 4 9 C ;给水温度6 7 9 C ; 给水流量6 7 5 t / h 。过热器减温水总门和调节门均 全开，一级减温水量小于 1 0 t / h ，二级减温水量 小于1 t / h o 5 锅炉启动过程中出现的过热蒸汽 超温现象 在沁北 1 机组的试运过程中，锅炉启动初期 主汽温度较难控制，出现了多次超温现象，尤其 6 超温的原因分析 6 . 1 运行调整方面的原因 6 . 1 . 1 风量偏大 锅炉点火后由于雾化蒸汽压力低，燃烧不 好，烟色比较黑，调试人员为了改善燃烧，增加 启动油枪的根部风，启动了一次风机，并提高二 次风的流量。虽然烟囱的排烟烟色有所改善，但 却使得总风流量大大的超过了3 5 % B M C R的燃烧 要求，使得炉膛火焰中心靠后，减少了火焰在炉 膛的停留时间，水冷壁的辐射吸热减少，蒸发量 第 2 期霍东方等国产超临界锅炉启动初期主汽超温问题处理 来自高压加热器 省煤器; 炉膛; 低温过热器; 屏式过热器; 末级过热 器; 低温再热器; 高温再热器; 汽水分离器; 贮水罐 图 1 锅炉汽水流程 点火油枪 启动油枪 m= R - 一次风 火焰稳燃环 图2 燃烧器配风示意 降低，而对流受热面的吸热量增加，从而使得主 蒸汽温度上升过快。 6 . 1 . 2燃料量不匹配 启动过程中的油量控制不合理，投人的油枪 数量较多，油量大，且由于油枪投运的程序未能 有效的贯彻，短时间内的燃料量投人多，造成主 蒸汽温度上升过快。 6 . 1 . 3给水流量大 由于无同类型锅炉的运行经验，在启动过程 中出现了温度偏高的现象后，调试单位采取的是 提高给水流量的方法。将给水流量从4 7 5 t / h 的 启动流量最高提高到了7 5 0 t / h ，目 的是想提高减温 水与主蒸汽的压差， 增加减温水的调节能力。但由 于给水流量大， 通过3 6 1 阀( 启动分离器贮水罐溢流 调节阀) 排到凝汽器的水量就大， 热损失增多。另一 方面，给水量增加后， 相应的燃料量增加， 锅炉实 际产生的蒸汽量并没有相应增加，大部分的热量都 由进人启动分离器储水罐的水带人了凝汽器， 并且 由于燃料量增加， 对流受热面的吸热量同时增加， 造成主蒸汽温度升得更高。 6 . 2 设计与安装方面的原因 6 . 2 . 1 减温水设计 根据锅炉厂设计， 过热汽减温水取省煤器出口 以使减少汽水混合后焙损失， 但在低负荷时由于减 温水取水点与喷人点间压降太小，致使减温水量太 小，不足以满足降低过热汽温的要求。因此，在 B H K的设计思路上，过热器减温水在启动投油枪阶 锅炉给水泵 用于给水流量控制; 用于贮水皓水位控制; 用于主蒸汽压力控制; 用于再热蒸汽压力 控制 图3 锅炉启动系统 东方电气评论第 1 9 卷 屏过入口 高过入口 图4 过热汽减温水管路系统 二 门口 勺 口 L 尸 图5 过热汽减温器结构 段是不用投人的，只需对燃烧工况进行调整，并且 控制好给水/ 燃料的比率，就完全能够避免超温现 象，这一点在沁北 2 “ 机组上得到了验证。 6 . 2 . 2 减温水管安装 根据超温时过热器一、二级减温水量的情况， 减温水管道系统虽然调试过程中进行过清洗， 但仍 可能不太洁净，减温器有可能出现轻微堵的情况， 这也可能是导致过热器减温水量过低的原因之一。 7启动初期过热汽温超温处理措施 7 . 1 减温水管道系 统检查 在锅炉再热器安全阀整定时，通过提高参数、 反复开关减温器人口门等措施，对过热汽一、二级 减温器进行了冲通。停炉后， 对减温水管道系统进 行了检查，对阀门的开关及反馈情况进行了核对、 调整。 7 . 2 减温水系统改造 为保证启动初期减温水能起到快速调节汽温的 作用，作为过热器主减温水的备用管路，从省煤器 前的给水管道上另增加了一路 币 1 0 8 x 2 0 m m的减温 水管路， 专用于启动初期对异常工况下的过热汽温 调整。改造后减温水系统如图6 所示。 7 . 3 运行调整 7 . 3 . 1 降低启动点火给水流量 点火时， 将给水流量由冷态清洗时的2 5 % B M - C R ( 4 7 5 t / h ) 降到点火时的2 1 %B M C R ( 4 0 0 t / h ) ， 减 少通过分离器储水罐的热损失， 提高蒸发量。 7 . 3 . 2 减少燃料输入量 控制总风量不超过3 5 %，同时相应减少启动过 程中的油量投人， 降低启动油枪压力，减少初期投 人的燃料量。在启动油枪的投运过程中精心操作， 防止燃料输人过快引起超温现象。 g 结束语 通过上述措施，在各方对锅炉启动特性不熟悉 的情况下，改造后的减温水管路投人避免了 1 炉再 第2 期段东方等国产超临界锅炉启动初期主汽超温问题处理1 0 5 锅炉炉膛 一级减温水总门 屏过入口 过 热器减温水总门 二级减温水总门 高过入口 省煤器 图6 改造后过热汽减沮水系统 次出现过热蒸汽超温现象。在2 “ 炉的启动过程中， 由于运行控制得当，避免了超温现象，因此改造后 的减温水并没有投人使用，超温现象得到了完全消 除。 作者简介: 粗东方( 1 9 7 2 -) ，男，1 9 9 7 年毕业于浙江大学，工学硕士。现 为华能沁北电厂工程部锅炉专工。 收稿日 期:2 0 0 5 - 0 3 - 0 7 ) A n a l y s i s a n d D i s p o s a l o f H i g h e r S t e a m T e mp e r a t u r e f o r S u p e r c r i t i c a l B o i l e r S t a r t - u p P r o c e d u r e H U O D o n g f a n g , W A N G九n ，H E W e i ( H u a n e n g Q i n b e iP l a n t , i y u a n , H e r a n , 4 5 4 6 6 2 ) A b s t r a c t : D e s c r i b e s t h e r e a s o n c a u s i n g h i g h e r s t e a m t e m p e r a t u r e d u r i n g t