300mw直接空冷燃煤发电机组的特点

300mw直接空冷燃煤发电机组的特点

山西省漳泽煤矿一期扩建项目建设规模600mw，直接空冷能源装置300mw。锅炉主设备采用武汉锅炉股份有限公司的WGZ1045/17.5-1型亚临界一次中间再热自然循环汽包炉,采用单炉膛、倒U型布置、四角切圆燃烧、平衡通风、全钢架悬吊结构、半露天布置、固态排渣、燃用贫煤。制粉系统采用中储式钢球磨、冷一次风机、热风送粉。根据本工程采用直接空冷机组背压高的特点,通过对汽轮机各热力工况进行详细的研究,为保证直接空冷汽轮机夏季满发出力不低于湿冷机组,按照以汽轮机为中心的炉—机—电匹配原则,将锅炉最大连续出力适当加大,经过与锅炉厂协商,确定锅炉最大连续出力(B-MCR)为1045t/h。和国内其它同容量的机组相比,本工程热机部分具有如下特点:(1)本工程是国内首次采用300MW级直接空冷汽轮机。根据优化比较,回热系统由湿冷机组的8级改为7级,采用了3台50%容量电动给水泵,凝结水与疏水系统与湿冷机组相比略有不同。(2)是国内300MW机组中第一个采用中贮式3台钢球磨的工程;(3)是国内300MW机组第一个采用干法脱硫的工程;(4)是国内300MW机组第一个采用主厂房不等柱距单框架布置的工程;(5)是国内300MW机组第一个完全采用三维设计手段设计的工程,基本实现了三维设计二维出图的革命性变革;主要软件为AVEVAEngineeringIT(原CADCENTRE)的PDMS。本文将主要围绕上述特点中的第2条进行介绍。1锅炉配煤机的设备配置从国内已投运的钢球磨煤机中储式制粉系统的电厂来看,单机容量300MW等级的机组绝大多数均采用1台炉配4套制粉系统的配置方式(以下简称“四磨方案”),这种80、90年代300MW机组的典型设计存在着厂房体积大、占地多、投资高等缺点,另外4套制粉系统中经常只有3套在运行,这也导致了设备的利用率不高,经济性差,在今天厂网分开、竞价上网的大环境下,严重地制约着电厂投运后的上网竞争能力。现在执行的《火力发电厂设计技术规程》DL5000—2000第8.2.3条中,要求钢球磨煤机储仓式制粉系统的磨煤机台数不少于2台,且不设备用。由此可以看出,磨煤机的台数不是一成不变的,而是可以根据不同的工程情况,采用不同的配置方式,1台炉配3台磨煤机也是符合规程要求的。漳泽三期工程是国内第一个采用的1台锅炉配3套制粉系统(以下简称“三磨方案”)的电厂,与四磨方案相比煤仓间在厂房格局、设备管道布置及层高等方面都有较大的变化,充分体现了在安全运行的前提下,尽量节省投资,降低工程造价的原则,较好地贯彻了2000年燃煤示范电厂的思想。两个方案主要数据比较见表1。2磨煤机不设备采用三磨方案磨煤机是锅炉制粉系统中的关键设备,只有合理选择磨煤机才能够保证制粉系统运行的安全性、经济性。钢球磨煤机是一种性能稳定、运行可靠、故障停运率低、维护工作量较小的一种磨煤机,运行中很少由于磨煤机原因造成事故停机,因此《火力发电厂设计技术规程》(DL5000—2000)规定磨煤机不设备用。但从表1可看出,为了进一步提高机组的安全性,三磨方案的出力裕量系数相对于四磨方案又有一定的提高。在三磨方案中,如果1套制粉系统故障停运,若按最佳钢球装载量和设计煤种计算,则其余的2套制粉系统可带锅炉负荷约为880t/h,该工况汽轮机可以带负荷约为252～277MW,占额定出力的84.2%;若按最大钢球装载量计算,则其余的2套制粉系统可带锅炉负荷约为945t/h,该工况汽轮机可以带负荷约为271～300MW,占额定出力的90.4%。可见在事故状态下该制粉系统满足机组带负荷的要求是没有问题的。四磨方案虽然在事故状态下比三磨方案的备用系数略高,但这是以增加初期投资和磨煤机空载电耗为代价的,从发展趋势看,竞价上网已成为必然,提高电厂的经济性十分重要,所以,两者相比,三磨方案是合理的。3独立布置方式在四磨方案中,煤仓间零米通常有两个深约2m的油站坑,每个坑中分别布置2台油站。对三磨方案,有两种方式可供选择:(1)采用2台集中布置,1台独立布置;(2)3台分别独立布置。经过与磨煤机厂充分沟通,我们认为2台集中布置,1台独立布置的方式有配套管材耗量比较大、回油管坡度一定的情况下油站坑比较深等缺点,最终本工程采用了3台分别独立布置的方式。还有一个问题是采用深坑布置还是浅坑布置。磨煤机厂认为只要回油管路坡度不小于1:40,并不一定要做2m的深坑,况且深坑不利于油污水的排出。借助PDMS,我们进行了精确的计算,最终确定采用0.5m的浅坑,同时油污水管线也实现了自流排放。4煤仓间输粉机的布置在国内现有的单机容量为300MW的电厂中,凡采用4台钢球磨煤机中间储仓制粉系统的机组,其煤斗、粉斗的布置顺序绝大多数均按照煤斗、粉斗、煤斗、粉斗、煤斗的方式排列,为使每台磨煤机磨制的煤粉能分别进入左右两个粉仓,在煤粉仓的上部,细粉分离器下粉管处设输粉机以联络两个粉仓,这样;在停掉1台或2台磨煤机时,启动输粉机,仍能保证两个粉仓来粉均匀,不致单侧粉仓断粉。经过数10台投产机组的运行实验证明,这种布置在技术上是成熟的。但螺旋式或刮板式输粉机在使用过程中也存在着如故障率较高、系统连接复杂、运行操作复杂、布置困难、环境污染较严重等许多问题。在三磨方案中,采用的煤仓间布置格局为煤仓—粉仓—煤仓—粉仓—煤仓,中间1台细粉分离器抬高约5m,布置在中间煤仓的中央,下粉管道分叉,分别连接两侧的粉仓,通过挡板的调节,可单独也可同时向两侧粉仓供粉。由于细粉分离器结构简单,无易损及转动部件,所以故障率极低,运行安全可靠。焦作电厂200MW机组和石门电厂300MW机组都采用了与本工程一样的煤粉仓集中、细粉分离器落粉管分叉布置的方式,取消了输粉机,运行良好。因此,本工程取消了输粉机。5次风系统投运方案锅炉的8只三次风喷口每角布置2只,这就要求在锅炉三次风的配置上尽量考虑各种运行工况下配风的平衡。对四磨方案而言,4台排粉风机每台出两根管分别接入对角同一层的三次风喷口。这样,在1台排粉风机停运时,锅炉两个对角三次风的比例为2∶1。当2台排粉风机停运时,锅炉四角各有1个三次风喷口运行,配风均匀,当然,运行中应尽量避免出现同一对角的2台排粉风机停运的情况。以上模式在已投运的300MW机组中广泛采用。但本工程由于采用了3套制粉系统,故1台炉8个三次风喷口对应3台排粉风机,经多方案比较,采用如下布置方式:锅炉每角的下层设大口径、上层设小口径燃烧器三次风喷口,两侧2台排粉风机共4根大口径管对角接入燃烧器下层的三次风喷口,中间1台排粉风机分4路小口径管进入燃烧器上层三次风喷口,当3台排粉风机运行时,全部三次风投运,当两侧2台排粉风机运行时,底层大口径三次风喷口全部投运,配风均匀。当两侧其中任1台与中间1台排粉风机运行时,一对角二层、另一对角一层小口径三次风投运,锅炉两个对角三次风的比例为3∶1。由于目前已投运的300MW机组中还没有这样的配置方式,且投产后,常有2台排粉风机运行的工况,因此我们对三次风不平衡影响锅炉燃烧的问题很重视。我们与锅炉厂有关技术人员进行充分的讨论并调研了已投运的同类型电厂。锅炉厂技术人员认为:1台炉配置3套制粉系统的方案是可行的,也是比较先进的,我们提出的三次风管道布置是合理的,对锅炉的影响最小。由于三次风所占风量的比例较小及所含煤粉量少,故锅炉三次风的不平衡不会影响锅炉的稳定燃烧。至于对主汽、再热汽温的影响,由于锅炉厂已采取了将顶部二次风和三次风同时与主气流反切10°的措施,所以对汽温的影响很小。通过对青岛发电厂和太原第一热电厂六期的调研,我们发现尽管这两个厂都采用4套制粉系统,但由于市场原因,实际燃煤的发热量常常大于设计煤种,因而经常运行3台磨即可满足汽轮机带300MW负荷的需要。机组降负荷运行,大部分时间为2台或3台磨煤机运行,有时甚至1台磨煤机运行,三次风的不平衡是很平常的事。运行人员在实际运行中,对锅炉三次风的平衡并不做刻意的调整,即运行中会出现同一对角的4个三次风喷口工作,而另一对角的4个三次风喷口停运的最不利工况,但该工况下锅炉的正常燃烧并不受影响,主蒸汽、再热蒸汽的温度偏差也不明显。综上所述,我们认为,1台炉配3套制粉系统的优化方案中,当1套或2套制粉系统故障或计划停运时,锅炉三次风的不平衡对锅炉的燃烧及主蒸汽、再热蒸汽的温度等产生的影响很小,本方案的配置方式是完全可靠的。6制粉系统的设计由于本工程厂房体积较小,空间紧张,再加上制粉系统管道的立体角也比较多,特别是采用三磨方案后,3套制粉系统都不一样,如果用常规的二维方法进行设计,不但费时费力,而且准确度也不高。但由于本工程采用了三维