歐一順

(華能東方電廠，海南 東方572600)

0 概述

華能東方電廠一期工程2×350MW燃煤機(jī)組，采用哈爾濱鍋爐廠制造的HG-1100/25.4-YM1型超臨界直流鍋爐，型式為單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)、∏型、露天布置。采用中速磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配置2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)和5臺(tái)HP803/Dyn型中速磨煤機(jī)。在BMCR工況下，磨煤機(jī)采用4運(yùn)1備方式。鍋爐設(shè)計(jì)煤種為山西平朔煤，校核煤種為印尼燃煤，采用前后墻對(duì)沖燃燒方式，一臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)一層燃燒器，共布置5層燃燒器(前墻3層，后墻2層，前墻從下至上分別是A、B、C層，后墻從下至上分別是E、D層)，每層布置4只低NOX軸向旋流煤粉燃燒器。

鍋爐的汽水系統(tǒng)(見圖1)以內(nèi)置式啟動(dòng)分離器為界設(shè)計(jì)成雙流程，從冷灰斗進(jìn)口一直到中間混合集箱之間為螺旋管圈水冷壁，再連接至爐膛上部的水冷壁垂直管屏和后水冷壁吊掛管，匯集后經(jīng)下降管引入折焰角、水平煙道底包墻和水平煙道側(cè)墻，再引入汽水分離器。從汽水分離器出來的蒸汽引至頂棚和包墻系統(tǒng)，再進(jìn)入低溫過熱器中，然后再流經(jīng)屏式過熱器和末級(jí)過熱器。從汽水分離器分離出來的水經(jīng)沖洗、溢流調(diào)節(jié)閥至疏水?dāng)U容器、疏水箱再排至污水池或當(dāng)水質(zhì)合格后經(jīng)疏水泵回收到凝汽器熱井中(見圖2)。為控制過熱汽溫，除調(diào)節(jié)鍋爐的煤水比外，設(shè)置兩級(jí)噴水減溫器，一級(jí)減溫器布置在低溫過熱器和屏式過熱器之間，二級(jí)減溫器布置在屏式過熱器和末級(jí)過熱器之間。減溫水取自省煤器入口處的給水管道。

1 屏式過熱器出現(xiàn)的超溫情況

東方電廠1#、2#機(jī)組為國產(chǎn)350MW超臨界機(jī)組中首批投產(chǎn)的機(jī)組，分別于2009年6月和12月試運(yùn)168 h后投入正式運(yùn)營。在運(yùn)行過程中，1#、2#鍋爐的屏式過熱器曾多次發(fā)生超溫現(xiàn)象，輕微超溫時(shí)在屏過出口230個(gè)壁溫測點(diǎn)中出現(xiàn)1～5點(diǎn)超溫，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)5～10點(diǎn)超溫，更嚴(yán)重的情況出現(xiàn)10～20點(diǎn)及更多點(diǎn)的超溫情況，嚴(yán)重影響了鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 鍋爐汽水系統(tǒng)

圖2 汽水分離器水側(cè)系統(tǒng)圖

2 屏式過熱器超溫的原因分析

2.1 煤水比嚴(yán)重失調(diào)

直流鍋爐在控制過熱汽溫的過程中，以調(diào)節(jié)煤水比作為“粗調(diào)”，保證中間點(diǎn)溫度(鍋爐汽水分離器出口汽溫)的過熱度在10℃ ～20℃的范圍內(nèi)，再以一、二級(jí)減溫水作為調(diào)節(jié)過熱汽溫的“細(xì)調(diào)”，將末級(jí)過熱器出口汽溫控制在570±5℃的范圍內(nèi)。但在實(shí)際運(yùn)行過程中，因煤水比的計(jì)算問題及一次風(fēng)壓大幅波動(dòng)等原因，致使實(shí)際的煤水比嚴(yán)重失調(diào)，使中間點(diǎn)溫度的過熱度很快偏離正常值，導(dǎo)致屏式過熱器出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。此種情況下，即使全開一級(jí)減溫水也不能很好地控制屏過壁溫。因?yàn)橹绷鳡t在干態(tài)時(shí)，總的蒸汽流量與進(jìn)入水冷壁的給水所產(chǎn)生的蒸汽量與過熱器減溫水汽化后產(chǎn)生的蒸汽量之和相等。當(dāng)鍋爐負(fù)荷不變時(shí)，總的蒸汽流量和總的給水流量也基本保持不變。當(dāng)開大減溫水時(shí)，相當(dāng)于減少了進(jìn)入水冷壁的給水流量，在給煤量不變的情況下，煤水比會(huì)增大，反而會(huì)使中間點(diǎn)溫度的過熱度升高，對(duì)控制屏過壁溫不利。

2.1.1 煤水比的計(jì)算問題

磨煤機(jī)故障跳閘后重新啟動(dòng)的過程中，因?yàn)槟ッ簷C(jī)故障跳閘時(shí)不會(huì)執(zhí)行對(duì)磨煤機(jī)的吹掃程序，導(dǎo)致磨煤機(jī)內(nèi)部以及輸粉管道內(nèi)積存大量煤粉。DCS控制邏輯在進(jìn)行煤水比計(jì)算時(shí)，“煤”只包括各給煤機(jī)的煤量與油槍耗油所折算的煤量之和，所以在故障跳閘磨煤機(jī)檢查結(jié)束后重新啟動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部積存的大量煤粉不能計(jì)算在總煤量之中，此時(shí)在DCS監(jiān)視系統(tǒng)中所計(jì)算出的煤水比遠(yuǎn)小于實(shí)際值，致使中間點(diǎn)溫度的過熱度很快偏離正常值，導(dǎo)致屏式過熱器發(fā)生超溫。

2.1.2 一次風(fēng)壓大幅波動(dòng)

當(dāng)一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)處于運(yùn)行，另一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)檢修結(jié)束后恢復(fù)運(yùn)行時(shí)，若進(jìn)行兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)的并列操作中調(diào)整操作不當(dāng)，會(huì)造成一次風(fēng)壓突然升高;加上磨煤機(jī)冷、熱風(fēng)擋板調(diào)節(jié)的滯后性，此時(shí)，會(huì)使各運(yùn)行磨煤機(jī)一次風(fēng)速增大，將磨煤機(jī)及輸粉管內(nèi)的大量煤粉瞬間吹進(jìn)爐膛。此時(shí)被多帶進(jìn)爐內(nèi)的煤粉也不能計(jì)算在煤水比的“總煤量”之中，使DCS監(jiān)視系統(tǒng)所計(jì)算的煤水比遠(yuǎn)小于實(shí)際值，導(dǎo)致中間點(diǎn)溫度的過熱度很快偏離正常值，致使屏式過熱器發(fā)生超溫。

2.2 煤質(zhì)變化大

由于市場煤價(jià)上漲，為控制燃料成本，入廠煤除了采購平朔煤(設(shè)計(jì)煤種)外，還大量進(jìn)口印尼煤、菲律賓煤。印尼煤、菲律賓煤煤質(zhì)波動(dòng)大，發(fā)熱量在3500 Kcal/kg至5000Kcal/kg不等;又加上原煤場設(shè)計(jì)偏小，難以實(shí)現(xiàn)合理配煤，致使入爐煤的煤質(zhì)波動(dòng)較大。在鍋爐燃燒過程中，常因配煤不合理，遇到兩臺(tái)或三臺(tái)磨煤機(jī)同時(shí)變煤種的情況。當(dāng)由高熱值煤種變?yōu)榈蜔嶂得悍N的時(shí)候，為保證負(fù)荷不變，控制系統(tǒng)會(huì)使總給煤量在1～2分鐘內(nèi)自動(dòng)增加15t/h～20t/h。由于進(jìn)入爐內(nèi)的總煤量增加，爐內(nèi)會(huì)產(chǎn)生額外的大量煙氣，將多余部分熱量帶到屏過處，使屏過煙氣側(cè)吸熱增強(qiáng)。但由于直流爐的慣性，當(dāng)鍋爐燃料量增加后需要3～5分鐘的時(shí)間，蒸汽量才會(huì)有明顯的增加。因鍋爐產(chǎn)生蒸汽的滯后性，導(dǎo)致屏過對(duì)煙氣的吸熱量大于同一時(shí)間內(nèi)蒸汽對(duì)其進(jìn)行的冷卻量，在減溫水未及時(shí)調(diào)整的情況下，造成屏式過熱器超溫。

2.3 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)不完善

在機(jī)組加負(fù)荷時(shí)，控制系統(tǒng)中的負(fù)荷指令會(huì)去執(zhí)行加風(fēng)、加煤、加水的相應(yīng)操作，但因協(xié)調(diào)系統(tǒng)不完善，往往會(huì)使煤量增加速度較快。爐內(nèi)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生額外的大量煙氣，將部分多余熱量帶到屏過處，使屏過煙氣側(cè)吸熱增強(qiáng)。同樣因?yàn)橹绷麇仩t產(chǎn)生蒸汽的滯后性，導(dǎo)致屏過對(duì)煙氣的吸熱量大于同一時(shí)間內(nèi)蒸汽對(duì)其進(jìn)行的冷卻量，在減溫水未及時(shí)調(diào)整的情況下，造成屏式過熱器超溫。

2.4 爐膛火焰中心上移

爐底撈渣機(jī)水封嚴(yán)重漏風(fēng);燃燒器組合方式不合理，主要是在低負(fù)荷情況下，因下層燃燒器對(duì)應(yīng)的制粉系統(tǒng)故障檢修，而采用投用中、上層燃燒器的方式時(shí)，均會(huì)造成爐膛火焰中心上移。從而造成屏過的吸熱量大于蒸汽對(duì)其的冷卻量，致使屏式過熱器發(fā)生超溫。

2.5 屏過管子內(nèi)積有雜質(zhì)

在安裝、檢修過程中，因施工原因殘留了部分雜質(zhì)在屏式過熱器局部管子內(nèi)，屏過因局部冷卻不均發(fā)生超溫現(xiàn)象。1#、2#爐在2010年發(fā)生的兩次屏過爆管，最終檢查結(jié)果都發(fā)現(xiàn)爆管處殘留了焊條、螺帽等雜質(zhì)。

2.6 減溫器噴嘴堵塞

1#、2#爐投產(chǎn)初期，在鍋爐減溫水調(diào)節(jié)閥全開的情況下，減溫水流量能達(dá)到40t/h以上。但隨著運(yùn)行時(shí)間增長，在相同給水壓力、相同減溫水調(diào)節(jié)閥門開度的情況下，減溫水流量逐漸減小，甚至在減溫水調(diào)節(jié)閥全開時(shí)，流量仍小于10 t/h以下。當(dāng)需要通過減溫水來控制屏過壁溫時(shí)，因減溫水流量受限而導(dǎo)致屏過超溫。

2.7 屏式過熱器局部受熱面積灰、結(jié)渣嚴(yán)重，吹灰不及時(shí)

因印尼煤、菲律賓煤灰熔點(diǎn)較低，通常在1200℃以下，鍋爐在燃燒這兩種煤時(shí)受熱面的積灰很容易結(jié)渣。如果吹灰不及時(shí)，就會(huì)造成屏過局部受熱面積灰、結(jié)渣，導(dǎo)致屏過吸熱不均，局部受熱面吸熱增強(qiáng)，使屏過發(fā)生個(gè)別溫度點(diǎn)超溫的情況。

2.8 人員操作經(jīng)驗(yàn)欠缺

在加/減負(fù)荷、啟/停制粉系統(tǒng)、煤質(zhì)發(fā)生突變的情況下，因協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)不完善，會(huì)出現(xiàn)中間點(diǎn)溫度無過熱度的情況，使鍋爐汽水分離器的儲(chǔ)水罐內(nèi)出現(xiàn)水位。當(dāng)儲(chǔ)水罐內(nèi)的水位升高，為防止汽水分離器進(jìn)水，操作人員會(huì)將給水調(diào)節(jié)由自動(dòng)切為手動(dòng)，人為減少給水流量。若控制不及時(shí)，儲(chǔ)水罐內(nèi)的水位會(huì)繼續(xù)升高，為防止蒸汽帶水，操作人員會(huì)打開沖洗或溢流水閥進(jìn)行排水。排水過程中因帶走了爐水部分熱量，會(huì)減少鍋爐的產(chǎn)汽量。另外，如果沖洗或溢流水閥關(guān)閉不及時(shí)，會(huì)造成部分蒸汽短路，致使流過屏式過熱器的蒸汽量不足，發(fā)生屏過壁溫超限的情況。

3 控制屏式過熱器超溫的措施

針對(duì)引起屏式過熱器超溫的以上原因，需分別采取措施，加以控制。

3.1 嚴(yán)格控制煤水比在正常范圍

磨煤機(jī)故障跳閘后重新啟動(dòng)前，先適當(dāng)降低過熱度設(shè)定值，即提前適當(dāng)減小煤水比;另外，在對(duì)磨煤機(jī)及輸粉管道進(jìn)行通風(fēng)吹掃時(shí)，需根據(jù)過熱度上漲趨勢，緩慢增加一次風(fēng)量，必要時(shí)可采取逐一打開磨煤機(jī)出口關(guān)斷閥進(jìn)行吹掃的方式。

在啟動(dòng)第二臺(tái)一次風(fēng)機(jī)時(shí)，可根據(jù)一次風(fēng)母管壓力，緩慢增加剛啟動(dòng)的一次風(fēng)機(jī)的出力，適當(dāng)減小先前運(yùn)行的一次風(fēng)機(jī)的出力，以保證一次風(fēng)壓不發(fā)生大幅升高的情況。另外，為避免一次風(fēng)壓大幅升高導(dǎo)致煤水比嚴(yán)重失調(diào)的情況，在操作前可適當(dāng)降低過熱度設(shè)定值，提前適當(dāng)減小煤水比。

3.2 加強(qiáng)燃料管理，保證入爐煤質(zhì)穩(wěn)定

根據(jù)煤場存煤情況，完善配煤工作，盡量保證入爐煤質(zhì)穩(wěn)定。根據(jù)調(diào)度下達(dá)的計(jì)劃負(fù)荷曲線和煤倉存煤情況，提前變更上煤方式，避免2臺(tái)以上的磨煤機(jī)同時(shí)更換煤種的情況發(fā)生。加強(qiáng)與燃料部門的溝通工作，嚴(yán)格執(zhí)行配煤調(diào)度單的上煤方式，防止發(fā)生上錯(cuò)煤的情況。在更換煤種時(shí)，燃料部門應(yīng)及時(shí)將煤種變更時(shí)間及煤倉的存煤情況通報(bào)給集控人員，以便集控人員提前做好監(jiān)視工作，根據(jù)煤種變化情況及時(shí)做出相應(yīng)的燃燒調(diào)整。

3.3 優(yōu)化和完善自動(dòng)控制系統(tǒng)

通過優(yōu)化和完善DCS控制系統(tǒng)中的各參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組在加負(fù)荷時(shí)，能夠控制好煤量增加的速度和幅度，消除屏式過熱器吸收煙氣熱量與蒸汽對(duì)其冷卻量的不平衡。

3.4 嚴(yán)格控制爐膛火焰中心

通過監(jiān)視煙氣流量與總風(fēng)量的差值，以及引風(fēng)機(jī)電流、氧量等參數(shù)的變化來加強(qiáng)對(duì)爐膛漏風(fēng)的監(jiān)視。尤其是要對(duì)撈渣機(jī)水封進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視，避免水封失水，爐底嚴(yán)重漏風(fēng)，造成火焰中心上移。

充分利用夜間低負(fù)荷的情況，對(duì)下層燃燒器對(duì)應(yīng)的A、E磨煤機(jī)輪流進(jìn)行檢查消缺，避免A、E磨煤機(jī)因故障同時(shí)停運(yùn)，鍋爐只能運(yùn)行中層及上層燃燒器，造成爐膛火焰中心上移的情況。

3.5 防止屏過管子內(nèi)的積存雜質(zhì)

在組裝屏過受熱面時(shí)，先對(duì)各受熱面的每根管子進(jìn)行通球檢查或用高壓蒸汽對(duì)管子進(jìn)行徹底吹掃，以確保管內(nèi)無雜質(zhì)。在屏過安裝、檢修期間，加強(qiáng)檢查，防止焊渣、螺帽等雜物進(jìn)入管子內(nèi)。

3.6 防止減溫器噴嘴堵塞

在減溫水系統(tǒng)安裝、檢修過程中，要加強(qiáng)檢查，防止雜質(zhì)進(jìn)入管道及減溫器內(nèi)部。在減溫水系統(tǒng)安裝、檢修結(jié)束后，應(yīng)接臨時(shí)管道對(duì)其進(jìn)行沖管，以清除雜質(zhì)。在減溫水系統(tǒng)投運(yùn)過程中，必須保證給水水質(zhì)合格。利用機(jī)組計(jì)劃檢修時(shí)間，對(duì)減溫器噴嘴進(jìn)行徹底檢查、清理。

3.7 及時(shí)清除受熱面積灰

在鍋爐運(yùn)行過程中，根據(jù)煤種情況加強(qiáng)對(duì)屏過各點(diǎn)溫度監(jiān)視，及時(shí)吹灰。對(duì)灰分較高，灰熔點(diǎn)較低的煤種，增加吹灰次數(shù)，并盡可能選擇在高負(fù)荷下吹灰。利用機(jī)組檢修時(shí)間，對(duì)受熱面進(jìn)行徹底檢查，以清除積灰。

3.8 提高人員操作技能

強(qiáng)化人員培訓(xùn)，提高操作技能，增強(qiáng)在異常工況下手動(dòng)調(diào)整參數(shù)的能力，培養(yǎng)根據(jù)參數(shù)變化趨勢做出超前調(diào)整的能力。

4 結(jié)束語

造成屏式過熱器超溫的原因較多，在實(shí)際運(yùn)行過程中，應(yīng)根據(jù)超溫情況重點(diǎn)從煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)來加以分析。在做出任何操作調(diào)整前都需要進(jìn)行充分考慮，以確保屏式過熱器吸收煙氣的熱量與同一時(shí)間內(nèi)蒸汽對(duì)其進(jìn)行冷卻的能量間保持相對(duì)平衡，從而盡量避免和減少屏式過熱器發(fā)生超溫的情況，以確保鍋爐安全、可靠地運(yùn)行。經(jīng)過不斷地分析、總結(jié)，并有針對(duì)性地采取措施，東方電廠1#、2#爐在2011年的運(yùn)行過程中，屏式過熱器超溫現(xiàn)象得到了有效控制，超溫次數(shù)逐漸減少，全年未發(fā)生屏式過熱器多點(diǎn)同時(shí)超溫的情況，為保證1#、2#爐長周期、安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

［1］白國亮.鍋爐設(shè)備運(yùn)行［M］.北京:中國電力出版社，2005.

［2］金維強(qiáng).大型鍋爐運(yùn)行［M］.北京:中國電力出版社，1998.

［3］朱全利.大型鍋爐運(yùn)行［M］.北京:中國電力出版社，2006.