300MW机组锅炉主汽温、再热汽温的调整.pdf

第 3 3卷 第 6期 2 0 1 1年 6月 华 电技 术 Hua d i a n Te c h n o l o g y V0 1 3 3 No 6 J u n 2 0 1 l 3 0 0 MW 机组锅炉 主汽温 、 再热汽温 的调整 胡志杰 ( 华电青岛发电有限公司， 山东 青岛2 6 6 0 3 1 ) 摘要： 介绍了机组正常运行和锅炉启、 停过程中影响主汽温、 再热汽温的主要因素， 重点论述了汽温过高和过低情况下 可能导致的事故并分析了产生事故的原因， 给出了具体的调节方法 ， 供处理同类问题时参考。 关键词： 主汽温； 再热汽温； 燃烧； 调整 中图分类号 ： T K 2 2 7 1 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 1 ) 0 6 0 0 5 90 4 0 引言 华 电青 岛发电有限公司 1 ， 2机组 3 0 0 MW 锅 炉为亚临界一次中间再热控制循环 、 四角切圆燃烧 、 摆动摆嘴调温、 平衡透风、 单炉膛锅炉， 制粉系统为 配有 4台钢球磨煤机 的中间储仓式系统 ， 过热器采 用辐射 一 对流组合布置。过热器 由顶棚过热器、 包 覆过热器 、 低温过热器、 分隔屏过热器、 后屏过热器 及末级过热器等组成 ； 再热器由墙式再热器 ， 屏式再 热器和末级再热器组成 ； 过热器调温除受燃烧器摆 角摆动影响外 ， 主要靠喷水调温。一级减温水为粗 调 ， 布置于分隔屏式过热器进 口管道上 ； 二级减温水 为细调 ， 布置于末级过热器进 口管道上 。再热器调 温主要采用摆动喷燃器摆角来改变火焰 中心高度 ， 从而改变炉膛出 口烟温 ； 同时在再热器进 口处布置 事故喷水减温装置 ， 在事故情况下备用。 对 电厂集控运行人员而言 ， 锅炉运行过程 中主 汽温、 再热汽温度的调节一直是 比较复杂和棘手的 问题 ， 现对华 电青岛发 电有限公司 3 0 0 MW 亚临界 机组 主汽温 、 再热汽温调节过程进行系统 的分析 ， 对其中常见的问题进行相应的分析和调整 。 1 影响主汽温、 再热汽温的因素 1 1 影响主汽温的因素 在锅炉运行过程中， 对过热汽温的要求十分严 格 ： 过热汽温过高会影 响过热器和汽轮机 的安全运 行 ； 过热汽温过低会影 响蒸汽循环效率并增大汽机 的进汽量 ， 从而影响汽轮机的安全 。从经济角度讲 ， 为了提高蒸汽的循环热效率， 应在许可范围内尽可 能维持较高的汽温， 但要留有一定的安全裕量。 影响汽温变动 的原 因很 多 ， 下面分析几种主要 原因。 收稿 日期 ： 2 0 1 01 21 2 ； 修回日期： 2 0 1 0 1 23 0 1 1 1 锅炉增负荷太快或者汽压上升太快的影响 在机组启动过程中， 一般采取滑压运行方式 ， 机 组升负荷 的过程也就是锅炉主汽压上升的过程。汽 压升高时， 饱和汽温也随着升高 ， 蒸发量升高则给水 变成蒸汽所需要的吸热量增多 ， 为了满足锅炉升负 荷 的需要 ， 必须进 行燃烧调 整 ， 增加燃 料量 和通 风 量 。当燃烧率调整过快 时， 锅 炉蒸发量 的增加量始 终跟不上燃料量和通风量 的增加量 ， 此时水冷壁的 相对吸热量减少 ， 而对流受热面的相对吸热量增多 ， 从而导致过热汽温上升过快 ， 形成汽温过高的现象 。 1 1 2 风量调整不 当的影响 锅炉安全 、 经济运行需要适宜的过量空气系数 。 锅炉运行 中炉膛过剩空气系数增大时 ， 由于大量低 温空气进入炉膛吸热， 将使炉膛内的温度水平下降， 从而引起辐射传热减弱 ， 水冷壁的蒸发量有所减弱 ， 锅炉负荷有所下降。同时 ， 由于进入炉膛的空气量 增多 ， 则相应的炉膛 出口烟气量增大 。此时 ， 尽管炉 膛 出口烟气温度 可能有所下降 ， 但对流受热面 内单 位工质 的吸热量相对大大提高 ， 从而使蒸汽温度升 高。另外 ， 当炉 内过量空气系数减少时 ， 即炉内燃烧 风量不足时 ， 会使炉内燃烧不好 ， 机械不完全燃烧损 失增大 ， 即飞灰 中可燃物 的质量分数增大 。当飞灰 沉积在尾部烟道时， 很容易发生尾部二次燃烧事故 ， 此时 ， 蒸汽温度将大幅度升高。 1 1 3 火焰 中心的影响 火焰 中心偏 高会 引起蒸汽温度升高 ， 主要原因 是火焰 中心的提高会 引起炉膛 出口烟气温度升高。 对于四角切圆燃烧 、 通过摆动燃烧器摆角调温的锅 炉 ， 引起火焰中心上移的最直接原 因是燃 烧器的摆 角向上摆动过量 ； 其次是火嘴运行方式不同， 投上层 燃烧器或者上层燃烧器出力过大而使下层燃烧器出 力过小 ； 另外 ， 在锅炉运行时 ， 二次风的配风方式一 般采用倒塔型配风。这种配风方式不但有利于燃烧 的稳定性 ， 同时可压低火焰中心 ， 增加气粉在炉膛 内 6 0 华 电技 术 第3 3卷 的停留时间。如果运行中二次风配风采用塔形配风 则易引起汽温过高。另外 ， 当送风和引风配合不 当 而引起炉膛负压过高时 ， 相 当于提高了二次风和一 次风的风速和风率 ， 迫使火焰 中心上移 ， 导致汽温 升高 。 1 1 4 燃料性质的影响 燃料水分过高会吸收大量汽化潜热 ， 因此 ， 对绝 热燃烧的影响很大。在一定负荷下 ， 煤 中水分含量 增加 ， 为了保证负荷 ， 煤 的耗量将适当增加 ， 从 而使 汽温升高。 煤 中挥发分增加和煤粉细度变细的影响是相似 的， 即辐射吸热量相对增加而对流吸热量相对减少 ， 汽温将下降。 1 1 5 给水温度的影响 给水温度降低会使汽温升高。对于单元制机组 而言 ， 当高压加热器故障而引起解列时 ， 给水温度将 大幅度下降， 当给水温度下降时， 从给水变为饱和蒸 汽的吸热量将增多 ， 此时如燃料量不变 ， 蒸发量就要 减少 ， 而过热器总的吸热量虽略有减少但基本不变 ， 单位质量的蒸汽在过热器 中所 吸收的热量必然增 加 ， 使汽温升高 ， 这是蒸汽侧扰动的结果。如果恢复 蒸发量 以满足汽机 的需要 ， 就必须增加燃料量 。燃 料量增加不但使总的辐射吸热量增加， 同时也使总 的对流传热量增加 ， 导致汽温进一步升高 。 1 1 6 锅炉吹灰的影响 安装在不同地点的吹灰器进行吹灰时对汽温的 影响不 同。当炉膛进行吹灰 时， 由于水冷壁得到清 洁 ， 水冷壁的幅射吸热量增加 ， 对流吸热量相对减少 使汽温下降； 当过热器对流受热面进行吹灰时 ， 虽然 炉膛 的辐射吸热量没有改变 ， 但过热器对流 的吸热 量增加使汽温上升 ； 当省煤器进行吹灰 ， 由于省煤器 吸热量增加 ， 相当于提高给水温度 而使汽温有所下 降， 但影响不大。 1 1 7 制粉系统启停对汽温的影响 制粉系统采用中储式热风送粉系统 。制粉系统 的三次风要带 1 0 左右的煤粉进人锅炉 中， 而三次 风 口布置在喷燃器最上层 ， 因而当制粉系统启动时， 炉膛里不但增加 了燃料和空气量 ， 而且还使火焰 中 心上移， 因而制粉系统启动时使汽温上升。 1 2 影响再热汽温变化的因素 ( 1 ) 再热器进 口工质状态取决于汽轮机的高压 缸排汽， 其参数随着汽轮机运行方式及负荷的高低 而变化 。当汽轮机负荷降低时再热器进 口汽温相应 降低 ， 其调温幅度也随之增大 。 ( 2 ) 再热器蒸汽压力低 ， 等量 的蒸 汽在改变相 同的吸热量时 ， 再热汽温的变化就 比过热蒸汽大 。 ( 3 ) 再热器人 口设 有喷水 减温器 ， 但它 只是在 非常情况下使用 ， 正常运行 时不使用。如果使用再 热器人 口喷水调温 ， 再热器人 口喷水 的加入使得机 组整个循环效率下降， 煤耗增加 。 ( 4 ) 当运行工况变化时将使受热面的吸热量发 生相应变化 ， 从而使出 口蒸汽温度发生变化。 2 正常运行中主汽温、 再热汽温的调节方法 锅炉主要采用喷水减温和燃烧器上下摆动等方 法作为正常汽温调节手段 。在非正常工况下 ， 运行 人员通过燃烧调整 ( 如提高或 降低炉膛 火焰 中心 、 增加或减少送 引风量 、 增加或减少锅炉的负荷等 ) 影响汽温的变化来调整汽温。 要控制好汽温 ， 首先应监视好汽温 ， 要对汽温的 变化趋势随时进行分析 ， 以便采用适当的调整措施 。 运行人员在运行中不但要监视出 口汽温 ， 而且要监 视蒸汽流程中任何一点 的汽温 ， 汽温调整中最直接 的监视点是喷水后 的汽温 ， 虽然从喷水 点到蒸汽 出 口还有很长一段蒸汽流程 ， 但如果能够控制喷水后 的汽温恒定 ， 则蒸汽出口汽温虽可能发生变化 ， 但变 化幅度不会很大。 运行人员不但要监视汽温的变化 ， 同时还要掌 握 自动调节阀开度与喷水量之问的关系。否则当 自 动失灵时， 若运行人员不能及时发现 ， 就会造成汽温 过高或过低。在手动调节时 ， 如果不了解喷水调节 阀的特性 ， 也会使喷水量 时多时少而造成波动。 在锅炉运行 中， 要控制好再热汽温就必须对其 进行监视， 根据再热汽温的变化趋势正确地判断引 起再热汽温变化的各种因素， 及时调整， 从而使再热 汽温控制在规定范围内并保持稳定。再热汽温的控 制同样需要超前意识 ， 即不 等再热汽温超过规定值 就加 以调整 ， 否则会造成汽温大幅度地上 、 下波动。 另外 ， 在调整过程 中， 要力求稳调 、 勤调， 即调节幅度 要尽 量 小 。 锅炉在正常运行中， 主要采用改变燃烧器倾角 的方法来调节再热汽温 ， 而入 口喷水只在异常情况 下用来保护再热器。 下面根据 以上分析对汽温调节方法进行总结。 2 1 正常运行中的汽温调节 在正常运行 中， 负荷波动相对较小 ， 给粉机下粉 比较均匀 ， 主汽压 、 炉膛负压波动较小 ， 根据当时负 荷要求， 应保持一级减温器具有一定的开度， 二级减 温器基本关闭不开 ； 如果一级减温器开度 已经关得 很小 ， 应及时对燃烧进行调整 ， 使汽温 回升 ， 减温器 开启 ， 在吹灰过程中出现汽温低时 ， 应先停止吹灰 ， 使汽温 回升稳定后再考虑是否继续吹灰。如果各级 第6 期 胡志杰： 3 0 0 M W机组锅炉主汽温、 再热汽温的调整 6 1 减温器开度均 比较大 ， 应从燃烧侧调整 ， 或对炉膛进 行吹灰 ， 以关小各级 减温器。当负荷降至 2 0 0 MW 以下时， 二次风门、 喷燃器摆角 、 风量调整完毕 ， 若汽 温仍低 ， 应采用滑压运行方式降低主汽压 ， 逐步提高 汽温。当负荷升至 2 1 0 M W 以上 时， 尽量采用定 压 运行 ， 辅助其他手段调节汽温在规定值 ， 减少减温水 量 ， 提高机组热效率。 2 2 变工况时的汽温调节 变工况时汽温波动大， 影响因素众多 ， 监盘人员 在操作过程中应分清主次因素， 及早动手， 提前预 防 ， 必要时采取过调手段进行处理 。在正常加负荷 时， 在调门开度保持不变 的情况下 ， 当燃烧加强后 ， 蒸汽侧的蒸发量要滞后 于燃烧侧 的热负荷 的加强。 对过热器来说 ， 由于蒸发量逐渐增加 ， 对汽温还有一 定 的补偿能力 ， 而对于再热器来说 ， 则没有这种补偿 能力。因此 ， 在加负荷过程 中， 再热汽温的上升速度 要 比过热汽温的上升速度快 。此时可以采用开大汽 轮机调 门或适当开启减温水 的办法来调节汽温。减 负荷过程与此相反。快速减负荷 ( R B) 是指机侧 由 于某种原因使汽轮机主汽门关闭或调门迅速关小， 锅炉侧发生 R B。汽轮机的用汽量迅速减少 ， 汽压升 高 ， 燃料量 、 风量减少迟延 ， 过热汽温 、 再热汽温的上 升速度 比较快。因此 ， 应立即投油稳燃 ， 切掉上两层 给粉机。在开大减温水 的同时 ， 应根据负荷减少情 况停运 1 到 2台磨煤 机( 正常顺序应该是在决定 快 减负荷时首先停磨 ) 。在旁路投运正常情况下， 可 先开启旁路( 此时应注意旁路减温水情况， 防止对 再热汽温造成冲击) ， 若旁路不能正常投运， 应采用 手拉 P C V阀的方法 向空排汽来降压力 ， 控制汽温。 2 3 制粉系统启动时的汽温调节 在制粉 系统启动时 ， 相 当于燃烧侧负荷突然加 强 ， 因此 ， 过热汽温 、 再热汽温一般为上升趋势并有 可能超温 ， 故而在启动排粉机前可先适当降低汽温。 启动磨煤机后适 当降低给粉 机的 出力或停 运给粉 机 ， 保持进入炉膛的总煤量在小范围内变化 ， 并注意 风量的调整 ， 防止缺风运行 ， 保 持氧 的质量 分数为 4 一 6 。 2 4吹灰过程中的汽温调节 吹灰时汽温的调节 ： 短吹是清除水冷壁受热面 上 的积灰 ， 这样水冷壁吸收热量增 加 ， 在负荷 、 燃料 量不变的情况下， 烟气温度降低， 过热器、 再热器吸 收热量减少 ， 主热汽温 、 再热汽温随之降低。吹灰前 应先增大炉膛负压， 适当增加送风量， 提高主热汽 温 、 再热汽温设定值 ， 减少减温水量。根据负荷适 当 调整二次风门及喷燃器摆角 的开度。长吹的 目的是 清除烟道内过热器 、 再热器受热面上的积灰 ， 包括折 烟角前壁式再热器、 分隔屏 过热器 、 后屏 过热器 、 末 级过热器 ， 折烟角上方及水平烟道布置屏式再热器 、 末级再热器 、 低温过热器及省煤器 布置后烟井。根 据吹灰器的布置情况 ， 1一 1 8吹灰器吹屏式再热 器和末级再 热器 ， 1 9 3 O吹灰器吹低温过热器 和省煤器。通过分析吹灰对汽温的影响发现 ， 吹灰 开始时主汽温大波动上升， 接着主汽温逐渐降低 ， 再 热汽温逐渐升高， l 8吹灰器吹灰结束， 汽温基本稳 定。一级减温水在整个过程 中减少 1 5 t 左 右， 人 口 温度降低 l 0左右， 再热汽入 口温度升高 8 左 右 ， 减温水增加 2 0t 左右 。若负荷较高 ， 制粉系统运 行 2套或 3套 ， 吹灰前应先增大炉膛负压， 1一 1 8 吹灰器吹灰器 吹灰时 ( 隔天全 吹 1 3 0吹灰器 ) 对主汽温 、 再热 汽温影 响大 ， 一级减 温水设定温度 5 1 2 ， 再热汽减温水设定温度为 5 3 5 ， 加强监视 主汽温 、 再热汽 温变化 ， 若 无法控制应 立 即停止 吹 灰 ， 待汽温正常后再进行。长 吹对再热器受热面冲 刷严重 ， 所 以， 再热器吸热量增加 ， 过热器吸热量减 少 ， 造成主汽温降低和再热汽温升高。 2 5 事故情况下的汽温调节 事故情况下调节主汽温 、 再热汽温的方法 ： ( 1 ) 调节系统失灵 ， 发现主汽温 、 再热汽温调 门 卡涩 ， 汽温有可能超高温或超低温 ， 立即派人到就地 手动打开或关小调门， 稳定机组负荷和压力 ， 尽量减 少其他设备操作 ， 及时联系检修人员进行处理。 ( 2 ) 若给水系统发生故障或其他原 因造成汽包 水位满水 ， 立 即解 除给水 自动 ， 手动调节 ， 打开定期 排污一次、 二次门 ， 稳定机组燃烧 ， 减少减温水量 ； 若 造成汽包缺水 ， 立 即解除给水 自动 ， 手动调节 ， 必要 时启动电动给水泵上水 ， 注意观察炉水泵 电流， 变化 较大时应停运 ， 增加减温水流量 ， 防止汽温超限。 ( 3 ) 过热器、 再热器泄漏。若过热器发生泄漏 ， 炉膛负压波动 ， 汽压下降 ， 给水流量不正常大于主汽 流量 ， 过热汽温和减温水流量变化大， 立即降负荷 、 降低汽压运行 ， 增加减温水流量 ， 控制汽温。若再热 器发生泄漏 ， 炉膛负压波动 ， 再热器进 、 出口压力 下 降， 立即减负荷， 增加减温水流量， 若汽温无法维持， 应申请停炉。 2 6 高压加热器解列工况下的汽温调节 当高压加热器解列 ， 给水温度大幅度下降， 会造 成把单位工质 由给水加热到额定状态的过热蒸汽所 需热量的改变 ， 因而必须重新调整燃料与给水 的比 例， 否则将引起过热汽温的大幅度变化。因此， 当发 生这种情况 时， 应立即投油， 停用上层 给粉机 ， 降低 锅炉的燃料和给水量 ， 将机组功率降低至规定 的范 围内， 然后保持给水流量和负荷不变 ， 相应改变燃料 6 2 华 电技 术 第 3 3卷 及风量来调整燃料与给水之 比， 以适应工况变化的 需要。在给水温度发生大幅度变化时 ， 还应通过开 大一级 、 二级减温水及再热汽减温水进行调节 ， 方能 保证过热汽温 、 再热汽温的稳定 。高压加热器解列 后 由于给水温度降低 ， 要维持蒸发量就必须增加燃 料量， 故过热汽温为上升趋势。但由于高压加热器 解列后 I， ， 段抽汽要进入汽轮机做功 ， 会使机 组负荷突然增加 ， 尤其是在 3 0 0 MW 时有可能使锅 炉超压而导致安全门动作 ， 故此时不宜增加煤量 ， 而 应适当减小燃料量 ， 待负荷和压力下降后再加燃料 量 。同时， 应加强对过热、 再热汽温 的调整 ， 以防超 温； 投入高压加热器时应缓慢投入 ， 以防产生较大的 扰动。高压加热器解列后对再热汽温的影响与过热 汽温有所不 同， 由于抽汽量减少 ， 使再热 汽压力升 高， 流量增大 ， 在燃烧还未变化时 ， 再热汽温暂 时下 降( 51 0 ) ， 但随着机组工况趋于稳定 ， 再热汽温 随即会迅速上升 ， 监盘人员要做好预想工作 ， 及时进 行调整。 3 机组启 、 停时调节主汽温、 再热汽温 的操作 机组启动 、 停止是一个很不稳定的阶段 ， 存在很 多发生事故 的机会 ， 控制 主汽 温、 再 热汽温度和升 温、 升压速 度就更 加 重要。一般应 注 意 以下 几个 方面 ： ( 1 ) 在机组启动过程中， 严格执行规程 ， 严格按 照启动曲线控制升温升压速度。 ( 2 ) 油枪要从 底层投入并应定期 切换 ， 采取多 油枪少油量的燃烧方式 ， 同时保 障油枪 的雾化效果 良好 ， 保证空气预热器正常吹灰。 ( 3 ) 在机组启动过程 中， 机组采用滑压方式运 行， 机组载负荷的过程也就是主汽压上升的过程 ， 汽 压升高时， 饱和汽温也随着升高 ； 蒸发量升高则给水 变成蒸汽所需要的吸热量增多 ， 为满足锅炉升负荷 的需要 ， 必须进行燃烧调整。当燃烧率调整过快时 ， 锅炉蒸发量的增加量始终跟不上燃料量和通风量的 增加量 ， 此时水冷壁的相对吸热量减少 ， 而对流受热 面的相对吸热量增多 ， 从而造成过热汽温上升很快。 ( 4 ) 机组并 网后 ， 在启动制粉系统前要联 系热 工专业人员将过热器一 级减温水 门强制打开 ， 保证 有减温水。同时， 制粉系统的启动会使汽温快速上 升， 此时要进行燃烧调整 ， 尽快提高负荷和主汽压 ， 同时要提高给水压力和流量 ( 可通过开锅炉定排换 水来提高流量) 来确保过热器一级减温水流量。当 汽温上升速度快超限时 ， 应立即停止制粉系统运行 。 ( 5 ) 在汽轮机冲转前 ， 再热器没有蒸汽流过 ( 干 烧 ) ， 所 以要控制炉膛 出口烟温在 5 4 0 q C以下， 避免 管壁超温而造成设备损坏。 ( 6 ) 机组在滑缸温停机时 ， 一般 维持 汽轮机调 门开度不变 ， 由炉侧降低燃烧率来减负荷。在滑参 数过程中，