超临界直流锅炉启动超温控制措施

超临界直流锅炉启动超温控制措施

1锅炉启动误动控制湖南湘潭发电有限公司二期工程为23000吨临床制品锅炉，是由某厂生产的dg1900、25.4-1号临压参数的变压直接生产工具。根据日本bhk公司的技术设计，锅炉具有一次加热、单通道、双弹簧结构、香烟垫、再热汽温、固体排渣、全钢框架、悬臂结构、平衡通风和配置、内外墙对面的燃烧。在锅炉的整套启动调试初期,出现了过热汽温偏高、与汽机冲转参数不匹配的问题,直接影响到机组空负荷和带初始负荷的安全运行。在调试过程中,通过运行调整手段成功解决了启动过程汽温高的问题,该方法对于同类型的锅炉启动具有很高的参考价值以及可操作性。2凝汽器、锅炉疏水罐该锅炉采用了带有启动分离器的启动旁路系统,不带炉水循环泵。启动分离器分离出来的水流到储水罐,再通过361阀排到凝汽器或锅炉疏水扩容器。锅炉启动系统见图1,启动过程如下:2.1锅炉点火及热态清洗锅炉清洗分为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流量(25%MCR)。当省煤器入口水的电导率<1μS/cm、含铁量≤100×10-6、pH9.3～9.5时,冷态清洗完成,然后可以进行锅炉点火、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35%BMCR;调节给水使工质流量维持在21%BMCR,将361阀投入自动运行。锅炉点火后,调整燃油量,控制升温升压速度,当启动分离器出口蒸汽温度达到190℃时,停止升温升压,进入锅炉热态清洗,当省煤器入口水的含铁量≤50×10-6时,热态清洗完成,锅炉继续升温升压。2.2再蒸汽参数达到规定数值时,驳岸总参数可加汽参数不足时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,进行汽轮机冲转、暖机、并网;并网后将给水流量加大到25%BMCR,逐步增加燃料,启动一次风机,投入制粉系统,控制燃料量和机组负荷。2.3锅炉直流运行状态当并网完成,随着燃料量和蒸发量的增加,361阀逐渐关小,工质由湿态向干态转换,当361阀全部关闭后,锅炉进入直流运行状态,至此启动过程结束。3冲转过程中蒸汽温度变化机组在首次整套启动冲转并网过程中出现主蒸汽温度偏高的问题,第一次冲转前主蒸汽温度达到470℃,冲转过程中主蒸汽温度仍在上升,达到510℃,全开过热器一、二级减温水没有起到减温效果;在后来的热态开机过程中,主蒸汽温度为495℃,冲到3000rpm后蒸汽温度升至565℃～570℃。几次冲转时参数见表1。从表1可见机组在冷态、温态、热态启动下均不同程度出现了主蒸汽温度偏高的问题。4超临界锅炉汽温高引进日立技术生产的DG1900/25.4-Ⅱ1型超临界锅炉,从已投产的锅炉试运情况来看,普遍存在冲转时汽温高的现象,与汽机要求的参数不匹配。从锅炉结构特点来看,造成超温的原因主要有以下几方面:4.1饱和水回用,导致热汽温度高锅炉不带炉水循环泵,锅炉启动流量402t/h左右,饱和水通过361阀排至凝汽器或锅炉疏水扩容器,热损失大,产生的蒸汽量低、受热面得不到有效冷却,这是造成过热蒸汽温度高的根本原因。4.2启动油枪的布置锅炉设计前后墙各三排火嘴,每个火嘴配一支出力250kg/h的点火油枪,前后墙中层各火嘴配有一支出力4700kg/h的启动油枪,启动油枪布置在中心(一次风风道内)。启动过程中主要通过启动油枪升温升压,由于启动油枪单支出力大且没有根部风,油枪雾化效果不理想、着火迟,且沿炉膛宽度方向热负荷不均匀,造成炉膛出口局部温度过高。4.3热表面、吸热层启动初期锅炉全烧油运行,水冷壁的辐射吸热少,过热受热面尤其是屏式过热器吸热量过大,屏式过热器管壁和出口蒸汽温度过高。4.4冷壁控制温度由于进入省煤器的给水温度低,使得进入水冷壁的水温就低,欠焓大,从而降低了水冷壁的产汽量,进入过热器的(冷却)蒸汽量减少,从而使得过热器出口主蒸汽温度上升。4.5器出口蒸汽控制由于过热器一、二级减温水取自省煤器出口(见图1),在启动初期蒸汽流量低、减温水与过热蒸汽之间压差小,减温水投不进,主蒸汽温度难以控制。5解决加热问题的预防措施5.1综合分析的主要方法和影响在机组整套启动调试初期,锅炉专业人员提出了防止超温措施,主要措施和效果分析如下:5.1.1锅炉的耗水流量降低由475t/h降到402t/h或更低,降低给水流量可减少排水造成的热量损失,提高蒸发量,对降低汽温有一定作用。5.1.2降低燃料量,提高蒸发量开大除氧器辅汽加热调门,提高给水温度,可以降低水冷壁中工质的欠焓,提高蒸发量相应降低燃料量,其效果与降低给水流量相似。日立公司提供的启动曲线没有提供启动过程给水温度的要求,实际冷态启动过程中由于给水流量较大,辅汽加热的效果只能保证给水温度在60℃左右。5.1.3解决超温问题降低总风量,增加燃尽风流量。理论上讲,降低总风量对降低汽温有一定作用,但实践证明总风量由40%降到30%后超温的问题并没有明显改善。增大风量至35%左右屏过出口和主汽温度反倒有所下降。分析原因是启动初期超温的部位主要是屏式过热器,总风量过低造成炉膛温度高,屏过辐射吸热量反而增大而加剧了超温。总的来说,采取以上措施后主汽温度有一定程度的降低,但效果不理想。5.2只有降低汽温，减少燃料消耗和降低水温5.2.1锅炉燃油不能满足冲转需要这是最理想的降低汽温的方法。但燃油量降低必须在保证冲转压力和用汽量前提下。根据日立公司提供的启动曲线,在冲转时锅炉燃油量12～13t/h,汽温在380℃左右,但锅炉实际运行情况来看,锅炉需16～18t/h的燃油才能满足冲转需要,否则转速难以维持。因此采取减少燃油量方法降低汽温是不可行的。5.2.2水投不进问题由于以上措施效果不佳,投用减温水成了解决汽温高问题的最后一个方法。针对低蒸汽流量下减温水投不进的问题,个别电厂调试过程中在主给水门前增加了一路减温水。锅炉专业人员分析了锅炉减温水系统的设计特点,认为在不增加这一路减温水的情况下,通过改变锅炉厂提供的启动曲线,采用加大高低旁路开度、提高蒸汽流量来增加省煤器出口与过热器之间压差的方法可以投入减温水。6具体的操作方法和效果6.1高旁减温汽机冲转的控制策略锅炉点火后暂不开高低旁路,先按锅炉厂曲线升压,压力升至1.5MPa左右后将高压旁路开至10%,低压旁路开至20%,进行暖管疏水;燃油量维持11～12t/h,锅炉升压至6.5MPa,将低旁投入自动,压力设定0.4MPa,同时以每次10%的幅度开大高旁,高旁开度30%左右后全开过热器一、二级减温水,5min内高旁开至60%左右(视减温水效果定),将给水流量加至450t/h,此过程中密切监视减温器后的温度,如温度下降时关小减温水调阀开度以避免汽温剧降。当减温水有效果后加大燃油量至18～22t/h,以维持压力稳定,同时调节减温水量,使参数达到冲转要求。达到汽机冲转参数、汽机开始冲转后,高压旁路的开度根据主蒸汽压力进行调节,同时投入高旁压力自动。由于此阶段蒸汽流量低,应防止蒸汽带水或汽温剧降,当减温水起作用后立即将调阀关小,控制原则是汽温下降速度低于5℃/min、减温器后温度高于饱和温度40℃。再热汽温通过高旁减温水和事故喷水控制,高旁减温后温度250℃～280℃。将启动油枪压力调低到1.0～1.2MPa,降低单支油枪出力,增加投运的启动油枪数量,一方面改善雾化效果,另一方面使沿炉膛宽度热负荷均匀。这样有利于增加水冷壁吸热、降低火焰中心。6.2减水温调阀的开度主蒸汽温度仿真采用以上启动控制方式,在高旁开度58%～62%左右减温水开始起作用,减温器后的温度下降,通过调节减温水调阀的开度主蒸汽温度可以控制在400℃左右,能很好地满足汽机冲转参数的要求(见表2)。与采取增加一路减温水的方法相比:一方面系统简单、节省了系统改造的费用(每台炉约80万元)和工期;另一方面减温水由省煤器出口来,避免了低温减温水对减温器以及联箱