600mw超临界锅炉启动过程中汽温控制措施

600mw超临界锅炉启动过程中汽温控制措施

沁北工厂2.600mww离心式机械是国内收割机的示范装置。该锅炉采用东方公司在日本制造的指令装置、压力损失和制造直流式锅炉。这台机组于2004年11月和12月成功交付。在锅炉的启动调试过程中,过热汽温的超温影响了机组安全试运,直接影响机组并网带负荷。下面叙述该锅炉的启动与主蒸汽超温的原因与处理。1锅炉再热汽系统沁北电厂2×600MW机组的锅炉为国产超临界、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。过热器受热面由4部分组成:顶棚及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。该锅炉的汽水流程见图1。锅炉采用前后墙对冲燃烧方式,布置24只HT-NR3燃烧器,分3层布置在炉膛前、后墙上。在HT-NR3燃烧器中,燃烧用的空气有3股,它们是:直流一次风、二次风和旋流三次风。燃烧器配风见图2。每只HT-NR3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12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中心。2储水罐及回采系统锅炉启动系统为日本BHK公司技术的361阀启动系统,通过361阀进行启动时的排污、工质回收及控制储水罐的水位。该锅炉的启动过程如下。2.1%mcr锅炉清洗分冷态清洗和热态清洗2个阶段,清洗水量推荐按最小直流负荷(25%MCR)时的流量。锅炉点火前进行冷态清洗,当省煤器入口水的电导率小于1μS/cm、含铁质量分数不大于100×10-6、pH为9.3~9.5时,冷态清洗完成。然后锅炉点火,进行热态清洗。2.2进水水质流量冷态清洗完成后,启动燃油系统,启动二次风机使通风量为35%BMCR时的风量;调节给水使工质流量为25%BMCR的水量。锅炉点火,当启动分离器出口蒸汽温度达到190℃时,停止升温、升压,进行锅炉热态清洗。此时,应认真监测循环水的水质,当省煤器入口水的含铁质量分数不大于50×10-6时,热态清洗完成,锅炉可继续升温、升压。2.3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,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,进入投磨前的准备。制粉系统启动后,由燃油系统过渡到给煤系统,协调控制HP、LP旁路调节阀及分离器储水罐水位调节阀,使工质逐步由湿态向干态转换,进入直流运行状态。2.4锅炉启动系统当机组完成并网后,负荷升到一定值时,锅炉由循环转为直流运行,至此启动过程结束。锅炉的启动系统如图3所示。图3中,锅炉给水调节阀的作用是给水流量控制;启动分离器贮水罐水位调节阀的作用是贮水罐水位控制;高压汽机旁路阀的作用是主蒸汽压力控制;低压汽机旁路阀的作用是再热蒸汽压力控制。3启动时过度蒸汽加热的现象和原因3.1降低增温水温度在沁北1号机组的试运过程中,锅炉启动初期,主汽温度较难控制,出现了多次超温现象。尤其是在安全门整定及并网期间,在主蒸汽压力为7MPa左右时,屏式过热器及高温过热器温度都曾达到560℃。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,降温效果甚差,对锅炉的升温、升压及汽机冲转造成了影响。以再热器安全阀整定工况为例,超温工况时主要情况如下。再热器安全阀整定采用不带负荷、通过调节旁路门的开度来调整蒸汽压力的整定方式,其主要参数为:主汽压力6.95MPa;主汽温度560℃;分离器压力6.3MPa;减温水调节门前压力5MPa;水冷壁出口联箱温度286.4℃;给水温度67℃;给水流量675t/h。过热器减温水总门和调节门均全开,一级减温水量小于10t/h,二级减温水量小于1t/h。3.2减水温管路系统过热器的蒸汽温度是由水煤比和2级喷水减温来控制。水煤比的控制温度取自汽水分离器前、水冷壁出口集箱上的3个温度测点,通过三取二进行控制。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2路,一路至一级减温器,另一路至二级减温器。减温水管路系统见图4。2路减温器均布置在锅炉的炉顶罩壳内,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,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个减温器,左、右两侧分别喷入,可左、右分别调节,以减少烟气偏差的影响。3.3主要蒸汽温度超温的原因3.3.1次风创新的二次风系统锅炉点火后,由于雾化蒸汽压力低,燃烧不好,烟色较黑。调试人员为改善燃烧,增加了启动油枪的根部风,启动了一次风机,并提高了二次风的流量。虽然烟囱排烟烟色有所改善,但使得总风量大大超过35%BMCR的燃烧要求,使得炉膛火焰中心后移,减少了火焰在炉膛的停留时间,水冷壁的辐射吸热减少,蒸发量降低,而对流受热面的吸热量增加,从而使主蒸汽温度上升过快。3.3.2主蒸汽温度上升过快启动初期的油量控制不合理,投入的油枪数量较多,油量大,且由于油枪投运的程序未能有效贯彻,短时间内的燃料量投入太多,造成主蒸汽温度上升过快。3.3.3增加了减水温调节的能力由于无同类型锅炉的运行经验,在启动初期出现温度偏高后,调试单位采取提高给水流量的方法,将给水流量从475t/h的启动流量最大提高到750t/h,目的是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361阀(启动分离器贮水罐溢流调节阀)排到凝汽器的水量较大,热损失增多。另一方面,给水量增加后,相应的燃料量增加,但锅炉实际产生的蒸汽量并没有相应增加,大部分热量都由进入启动分离器储水罐的水带入了凝汽器。由于燃料量增加,对流受热面的吸热量增加,造成主蒸汽温度升得更高。3.3.4减少过热汽温根据锅炉厂设计,过热汽减温水取自省煤器出口,可减少汽水混合后焓损失。但在低负荷时,由于减温水取水点与喷入点间压降太小,致使减温水量太小,不足以降低过热汽温。对比锅炉吹管时的工况,锅炉吹管时,过热汽系统与再热汽系统通过临时管道串联在一起吹管,此时锅炉吹管参数为:主汽压力7MPa,温度450℃。由于过热器及再热器与大气串通,减温水喷入点处背压小,通过调节喷水量可轻易将过热汽温控制在500℃以下。3.3.5减水温管道系统清洗不到位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中进行过清洗,但仍可能不太干净,减温器可能有轻微堵情况,这可能是导致过热器减温水量过低的原因之一。4启动时超过热敏温度和超过温度的处理措施4.1反复开关减温器冲通在锅炉再热器安全阀整定时,通过提高参数、反复开关减温器入口门等措施,对过热汽一、二级减温器进行冲通。停炉后,对减温水管道系统进行检查,对阀门开关等情况进行核对、调整。4.2热器主减水温的备用管路为保证启动初期,减温水能快速调节汽温,增加1条过热器主减温水的备用管路,即从省煤器前的给水管道上另增加1条ϕ108mm×20mm的减温水管路,专用于启动初期过热汽温的调整。改造后的减温水系统如图5所示。4.3冷态清洗效果降低锅炉启动点火时的给水流量。点火时,给水流量由冷态清洗时的25%BMCR(475t/h)降到21%BMCR(400t/h)。减少通过分离器储水罐的热损失,以提高蒸发量。4.4减少启动油量的影响控制总风量不超过35%BMCR时的总风量,同时相应减少启动过程中投入的油量,降低启动油枪压力,减少启动初期投入的燃料量。在启动油枪的投运中,应防止油料输入过快引起超温现象。5增加了减水温处理压力5.1沁北电厂首台国产超临界变压直流锅炉启动初期超温的原因主要是调整不当,按本文进行调整,可有效防止过热汽温超温。5.2在新增设的过热汽减温水管道中,增加了减温水取水点与喷入点间的压差。机组启动初期,如因调整不当出现超温时,如投入该条减温