謝國鴻，黃偉，彭敏，徐湘滬，陳文，楊劍鋒，朱光明

(湖南省電力公司試驗研究院，湖南長沙 410007）

1000 MW超超臨界塔式爐整套啟動調(diào)試關(guān)鍵技術(shù)分析與對策

謝國鴻，黃偉，彭敏，徐湘滬，陳文，楊劍鋒，朱光明

(湖南省電力公司試驗研究院，湖南長沙 410007）

介紹華潤彭城電廠三期擴(kuò)建工程1000 MW超超臨界塔式鍋爐的主要特點(diǎn)及其設(shè)計參數(shù)，從并網(wǎng)前后的參數(shù)調(diào)整與控制、干/濕態(tài)轉(zhuǎn)換、低NOx燃燒優(yōu)化調(diào)整、汽溫偏差的調(diào)整和消除等幾個方面進(jìn)行重點(diǎn)分析，并提出相應(yīng)的解決辦法和對策。

1000 MW塔式爐;超超臨界;調(diào)試關(guān)鍵技術(shù);對策

華潤彭城電廠三期擴(kuò)建工程建設(shè)2×1000 MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組 (廠內(nèi)編號分別為5和6號)，其中5號機(jī)組于2010年6月22日完成168 h滿負(fù)荷試運(yùn)行，從機(jī)組首次并網(wǎng)到完成168 h滿負(fù)荷試運(yùn)行用時16 d。6號機(jī)組在總結(jié)5機(jī)組調(diào)試運(yùn)行的基礎(chǔ)上，總啟動時間進(jìn)一步縮短至13 d，于2007年7月6日順利完成168 h滿負(fù)荷試運(yùn)行，實現(xiàn)了1月內(nèi)2臺百萬機(jī)組雙投的良好試運(yùn)成績。

1 1000 MW超超臨界塔式鍋爐特點(diǎn)

1.1 鍋爐主要技術(shù)參數(shù)

鍋爐由上海鍋爐廠有限公司設(shè)計生產(chǎn)，為超超臨界壓力參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流鍋爐，單爐膛塔式布置形式、一次中間再熱、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊構(gòu)造、露天布置。BMCR工況下過熱蒸汽流量為3 044 t/h，過熱蒸汽出口壓力為27.46 MPa，過熱蒸汽出口溫度為605℃，再熱蒸汽出口壓力為5.76 MPa，再熱蒸汽出口溫度為 603℃〔1〕。

1.2 鍋爐結(jié)構(gòu)布置

鍋爐鋼架為全鋼構(gòu)架，整個鋼架高度分成5層剛性平面。主鋼架由4根面積為2 500 mm×2 500 mm的大立柱構(gòu)成，柱間距離深度為31.5 m，寬度為30.5 m。爐膛寬度21 480 mm，爐膛深度21 480 mm，水冷壁下集箱標(biāo)高為4 m，爐頂管中心標(biāo)高為111.275 m。大板梁頂標(biāo)高120.73 m。爐膛由管子膜式壁組成，水冷壁采用螺旋管加垂直管的布置方式。從爐膛冷灰斗進(jìn)口標(biāo)高4 450 mm到標(biāo)高61 013 mm處爐膛四周采用螺旋管圈，在此上方為垂直管圈，鍋爐上部沿著煙氣流動方向依次分別布置有一級過熱器、三級過熱器、二級再熱器、二級過熱器、一級再熱器、省煤器。鍋爐上部的爐內(nèi)受熱面全部為水平布置，穿墻結(jié)構(gòu)為金屬全密封形式。所有受熱面能夠完全疏水干凈。

1.3 鍋爐燃燒系統(tǒng)

鍋爐配置6臺ZGM133N中速磨煤機(jī)，其中5臺運(yùn)行，1臺備用。燃燒器共設(shè)置12層煤粉噴嘴，燃燒方式采用低NOx擺動式四角切圓燃燒技術(shù)，采用低NOx同軸燃燒系統(tǒng)。在煤粉噴嘴四周布置有燃料風(fēng) (周界風(fēng))。燃燒器風(fēng)箱分成獨(dú)立的3組，下面2組風(fēng)箱各有6層煤粉噴嘴，對應(yīng)3臺磨煤機(jī)，在每相鄰2層煤粉噴嘴之間布置有1層燃油輔助風(fēng)噴嘴。每相鄰2層煤粉噴嘴的上方布置了1個組合噴嘴，其中預(yù)置水平偏角的輔助風(fēng)噴嘴(CFS)和直吹風(fēng)噴嘴各占約50%出口流通面積。在主風(fēng)箱上部布置有6層可水平擺動的分離燃盡風(fēng)SOFA(Separated OFA)燃燒器二次風(fēng)噴嘴。

2 并網(wǎng)前后的參數(shù)調(diào)整與控制

并網(wǎng)前鍋爐主要通過燃煤量、高低旁開度、儲水箱溢流流量等來控制升溫升壓的速度。冷態(tài)啟動時，控制沖轉(zhuǎn)參數(shù)主汽壓力為6 MPa左右，主汽溫度在400～420℃，汽輪機(jī)可開始沖轉(zhuǎn)。在啟動初期，由于采用微油點(diǎn)火技術(shù)，試運(yùn)期間ZGM133G型中速磨的初始煤量需最低控制在30 t/h左右，此時爐膛溫度短時間內(nèi)升高較快，需要保證溢流流量在200～250 t/h來控制水冷壁的壁溫增長低于3℃/min以下，爐膛二次風(fēng)風(fēng)量在1 100～1 200 t/h之間。

在汽輪機(jī)定速3 000 r/min并網(wǎng)之前，在調(diào)整汽溫汽壓的同時，需注意控制最小燃料量，從運(yùn)行情況來看，并網(wǎng)之前需確保有2套制粉系統(tǒng)運(yùn)行，最低煤量控制在105～110 t/h，高旁開度在30%左右，并網(wǎng)后SGC走步可直接帶80 MW以上負(fù)荷運(yùn)行，此時鍋爐啟動儲水箱水位可維持正常運(yùn)行。若燃料量過低導(dǎo)致熱負(fù)荷不足和升負(fù)荷速率過快，可能導(dǎo)致啟動儲水箱水位高而MFT觸發(fā)動作。由于SGC自定的并網(wǎng)后的目標(biāo)負(fù)荷為150 MW，且升負(fù)荷速率為10 MW/min，鍋爐的熱負(fù)荷很難與機(jī)組電負(fù)荷匹配，因此并網(wǎng)前需要根據(jù)鍋爐的熱負(fù)荷情況對目標(biāo)負(fù)荷和升負(fù)荷速率進(jìn)行合理設(shè)定，也可以在并網(wǎng)后適時對目標(biāo)負(fù)荷和升負(fù)荷速率調(diào)整，避免由于熱負(fù)荷嚴(yán)重不足而導(dǎo)致電/熱負(fù)荷比列的嚴(yán)重失調(diào)而導(dǎo)致不可控。

3 干/濕態(tài)轉(zhuǎn)換的要點(diǎn)剖析

鍋爐設(shè)計最低直流負(fù)荷為30%BMCR，此時對應(yīng)的給水流量約913.2 t。下部水冷壁質(zhì)量流速直流負(fù)荷起點(diǎn)為758 kg/(m2·s)，上部水冷壁垂直管圈1和2所需的質(zhì)量流速直流負(fù)荷起點(diǎn)分別為384，81 kg/(m2·s)。

為確保水冷壁壁溫及分離器出口過熱度的平穩(wěn)，在濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)時，維持高加出口的給水流量在1000～1 100 t/h不變，逐步增加燃料量，根據(jù)爐水循環(huán)泵進(jìn)出口差壓和運(yùn)行電流逐步關(guān)小出口調(diào)節(jié)門，省煤器出口流量不高于1 400 t/h，需注意省煤器進(jìn)口給水的過冷度控制在30℃以上，避免因過冷度低而導(dǎo)致省煤器出口給水汽化使得給水流量計顯示不準(zhǔn)導(dǎo)致MFT動作。此時溢流全關(guān)、分離器出口的過熱度緩慢提升，當(dāng)過熱度增加至6～10℃，此時需要根據(jù)水煤比同時增加燃料量和給水，期間根據(jù)主汽壓力增加機(jī)組的電負(fù)荷，機(jī)組負(fù)荷基本維持在300～360 MW之間，在過熱度平穩(wěn)后濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)過程結(jié)束，爐水循環(huán)泵退出運(yùn)行。

在干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)時，機(jī)組負(fù)荷在300～350 MW之間，2～3套制粉系統(tǒng)運(yùn)行，此時給水流量在1000 t/h左右，分離器出口的過熱度在15～20℃，緩慢減少燃料量，分離器出口的過熱度逐漸降低，隨著過熱度的緩慢降低至1℃以下時，儲水箱開始逐漸建立水位，在儲水箱有可見水位時，啟動爐水循環(huán)泵運(yùn)行，根據(jù)水位升高情況調(diào)整爐水循環(huán)泵出口的再循環(huán)門的開度，需根據(jù)溢流量及時調(diào)整給水流量，此時在減燃料量的時候不可速度過快，避免因電負(fù)荷快速下降導(dǎo)致高加過早解列。各參數(shù)基本平穩(wěn)后干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)結(jié)束。

4 低NOx燃燒優(yōu)化調(diào)整措施

鍋爐燃燒器通過采取帶同心切圓燃燒方式(CFS)和強(qiáng)化著火 (EI)煤粉噴嘴設(shè)計來使NOx排放濃度≤450 mg/Nm3，同時采用了 CCOFA和SOFA實現(xiàn)對燃燒區(qū)域過量空氣系數(shù)的多級控制。在滿負(fù)荷試運(yùn)下，調(diào)整前脫硝裝置入口的NOx測量裝置DCS顯示的NOx濃度為550～600 mg/Nm3。將SOFA風(fēng)的開度由50%～60%開大至90%～100%，CCOFA風(fēng)的開度由50% ～60%調(diào)整至80%左右，同時將投運(yùn)火嘴對應(yīng)的輔助二次風(fēng)風(fēng)門開度關(guān)小10%左右，維持二次風(fēng)箱與爐膛的差壓在0.6 kPa左右，調(diào)整后該測量裝置DCS顯示的NOx濃度降低為450～480 mg/Nm3，可見實現(xiàn)燃燒區(qū)域二次風(fēng)的多級控制對氮氧化物的影響較大。

5 汽溫偏差的調(diào)整和消除

汽溫偏差主要通過SOFA風(fēng)的水平擺角來實現(xiàn)，擺角可水平調(diào)整+25°到-25°，方向與火球旋轉(zhuǎn)方向相反。試運(yùn)期間發(fā)現(xiàn)再熱器出口汽溫A/C側(cè)偏高于B/D5～10℃，比較高溫再熱器的壁溫測點(diǎn)，也發(fā)現(xiàn)爐左側(cè)約高10～15℃，可見火焰略有向爐左側(cè)靠后3號角傾斜。將3號角SOFA風(fēng)擺角調(diào)整約10°(朝內(nèi)側(cè)及火球旋轉(zhuǎn)相反方向)，再熱器的溫度偏差得到了減少，4個出口A/B/C/D的溫度偏差基本控制在3℃左右。從二次風(fēng)的配風(fēng)調(diào)整來看，其余二次風(fēng)擋板開度大小的調(diào)整對汽溫偏差的調(diào)整有限，而SOFA風(fēng)的水平擺角調(diào)整對汽溫偏差的調(diào)整較為明顯，但是需要注意根據(jù)汽溫偏差的情況對水平擺角的方向進(jìn)行正確調(diào)整，因為1，3號角與2，4號角的手動調(diào)整內(nèi)外方向正好相反。

6 結(jié)論

塔式爐由于具有占地面積小、對流受熱面煙氣流場均勻分布、煙氣流動阻力較小、優(yōu)異的備用和快速啟動等優(yōu)點(diǎn)〔2-3〕，目前在國內(nèi)1000 MW超超臨界機(jī)組已成功投用8臺。文中從調(diào)試和運(yùn)行的角度對1000 MW超超臨界塔式爐的幾個關(guān)鍵運(yùn)行技術(shù)參數(shù)控制進(jìn)行了詳盡分析，對同類型機(jī)組的調(diào)試和生產(chǎn)運(yùn)行具有借鑒意義。

〔1〕上海鍋爐廠有限公司.3 044 t/h超超臨界壓力直流鍋爐產(chǎn)品說明書〔S〕.

〔2〕謝國鴻，黃偉，彭敏，朱光明.1000 MW超超臨界鍋爐設(shè)計特點(diǎn)與選型分析〔J〕.湖南電力，2010，(1):30-32.

〔3〕馬新立.1000 MW超超臨界塔式鍋爐特點(diǎn)及調(diào)試技術(shù)〔J〕.能源研究與利用，2009，(1):35-38.

The key technology analysis and countermeasures of start-up commissioning on 1000 MW ultra-supercritical tower-type boilers

XIE Guo-hong，HUANG Wei，PENG Min，XU Xiang-hu，CHEN Wen，YANG Jian-Feng，ZHU Guang-ming

(Hunan Electric Power Test＆ Research Institute，Changsha 410007，China)

The main technical characteristics and design parameter of 1000 MW unit ultra-supercritical tower boilers in Xuzhou Pengcheng Power PlantⅢ project is introduced.Parameter control before and after synchronization，conversion between dry and wet status，combustion optimization of low NOx，steam temperature deviation adjustment are described in detail，moreover corresponding solutions are put forward in the paper.

1000 MW tower-type boiler;ultra-supercritical;the key commissioning technology;countermeasure

TM216

B

1008-0198(2010)Z1-0019-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2010.Z1.004

2010-08-06

謝國鴻(1979— )，男，湖南婁底人，碩士，工程師，從事鍋爐基建調(diào)試、鍋爐故障診斷、節(jié)能和生產(chǎn)試驗研究院。