李茂，游必超，后穎黎，王林

(1.華能云南滇東能源有限責(zé)任公司滇東電廠，云南 曲靖 655508； 2.西安熱工研究院有限公司，西安 710054)

0 引言

啟動鍋爐是現(xiàn)代機(jī)組的重要輔助設(shè)備[1]，主要作用是為機(jī)組冷態(tài)啟動提供蒸汽[2]，作空氣預(yù)熱器(以下簡稱空預(yù)器)吹灰、電除塵灰斗伴熱、油槍吹掃、小機(jī)沖轉(zhuǎn)之用。啟動鍋爐的調(diào)試性能直接影響整個機(jī)組的安全調(diào)試進(jìn)度[3]。

焦作丹河電廠異地擴(kuò)建2×1 000 MW機(jī)組工程，設(shè)計有2臺快裝型燃油啟動鍋爐。該鍋爐初次點火后即暴露出爐膛升溫過快、過熱蒸汽嚴(yán)重超溫問題，啟動鍋爐頻繁發(fā)生超溫跳機(jī)。結(jié)合現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)，認(rèn)為低負(fù)荷下燃燒器出力過大、各級受熱面吸熱量不匹配是鍋爐超溫的主要原因，遂對啟動鍋爐燃燒器、爐膛煙道及減溫水系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，對爐膛火焰進(jìn)行了燃燒調(diào)整，各項措施取得了較好的效果。

1 設(shè)備概況

本工程選用KDZS35-1.27/350-Y(Q)Ⅱ快裝型汽包鍋爐，該鍋爐設(shè)計燃料為#0輕柴油。鍋爐主要設(shè)計參數(shù)見表1。

1.1 鍋爐本體結(jié)構(gòu)

本工程鍋爐為單鍋筒、縱置式、室燃A形結(jié)構(gòu)，本體為中間爐膛，兩側(cè)單級對流管束，前出煙布置結(jié)構(gòu)，鍋爐尾部采用高效換熱翅片管式省煤器。

上鍋筒內(nèi)部有水下孔板和汽水分離器，兩側(cè)下集箱采用小型鍋筒結(jié)構(gòu)。鍋爐四周由管子和鰭片組成膜式水冷壁，頂部有鍋筒，底部有可膨脹的密封板，組成一個完全封閉的鍋爐本體。中置爐膛兩側(cè)為切向管膜式水冷壁，管間采用圓鋼與水冷壁鋼管焊接，以保證該水冷壁將爐膛與對流管束完全隔開且具有雙面換熱功能。在爐膛后部兩側(cè)有拉稀的凝渣管束，凝渣管束后面有順列布置的過熱器管束；爐膛燃燒產(chǎn)生的煙氣垂直沖刷管束，使管束內(nèi)的飽和蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)?50.0 ℃的過熱蒸汽。鍋爐前部爐頂左右各布置一個出煙口，通過連通煙道與省煤器相連。煙氣流經(jīng)省煤器后，通過煙囪排入大氣。

表1 啟動鍋爐主要設(shè)計參數(shù)

1.2 燃燒器簡介

鍋爐采用微正壓燃燒，燃燒器布置于前墻。鍋爐選用了德國歐科(ELCO)公司設(shè)計制造的燃油分體式燃燒器，型號為RPD80L-R/S-R，額定供油壓力3.00 MPa，耗油量500～2 693 kg/h。油槍采用機(jī)械霧化方式，利用自帶的全自動比例調(diào)節(jié)儀，可實現(xiàn)燃油量、配風(fēng)量的多級匹配調(diào)整，以滿足連續(xù)變負(fù)荷需求，確保爐內(nèi)燃燒充分、穩(wěn)定。

2 過熱蒸汽超溫問題

2.1 問題描述

啟動鍋爐首次點火后，爐膛溫度、過熱蒸汽溫度均快速升高，12 min后汽溫即突破370.0 ℃定值，引發(fā)主燃料跳閘MFT(Main Fuel Trip)保護(hù)動作停爐。調(diào)取過程曲線可知，蒸汽平均溫升速率高達(dá)30.0 ℃/min，這無疑會對受熱面管材產(chǎn)生極為不利的影響[4]。超溫跳機(jī)前運行人員雖然采取了過熱器減溫水閥全開、減溫水旁路手動閥全開以及增開1臺給水泵以提高減溫水噴射壓力等措施，但仍無法遏制住汽溫快速上升的勢頭。

此外，該鍋爐點火后，溫度上升迅速而壓力增長緩慢，汽溫超限(>370.0 ℃)發(fā)生跳機(jī)時，過熱器出口壓力僅達(dá)到0.35 MPa，蒸汽參數(shù)無法滿足用戶連續(xù)使用要求。

2.2 調(diào)整與分析

為分析超溫原因，利用供回油管道自帶的齒輪流量計，實測了燃燒器點火模式下的耗油量。結(jié)果顯示，多次測量值均在1 200 kg/h以上，與燃燒器標(biāo)稱的最低出力500 kg/h有較大差距。因此判斷，燃燒器低負(fù)荷工況下，油槍出力過大。

為保證工期，從運行角度提出了臨時性措施：通過降低系統(tǒng)供油壓力，減少油槍耗油量，進(jìn)而削弱汽溫快速上升趨勢。經(jīng)試驗摸索，燃燒器入口油壓最終由3.00 MPa降低至1.20 MPa。再次點火后，過熱蒸汽溫度得到小幅改善，但依然接近370.0 ℃的最高限值。此外，在對外供汽閥全開情況下，過熱器出口蒸汽壓力長期維持在0.40 MPa左右，與1.20 MPa的設(shè)計值相差較大。啟動鍋爐點火后，汽溫快速升高而汽壓增長緩慢，這一特點實際反映出各級受熱面存在吸熱量不匹配問題：水冷壁、鍋筒等輻射受熱面吸熱量偏小，引起汽包起壓慢；過熱器等對流受熱面吸熱量偏大，導(dǎo)致汽溫增長迅速。

啟動鍋爐目前的性能表現(xiàn)，無法滿足后續(xù)帶給水泵汽輪機(jī)(補充全稱)的要求。常規(guī)的運行調(diào)整措施收效甚微，對啟動鍋爐進(jìn)行技術(shù)改造勢在必行。

3 技術(shù)改造

3.1 燃燒器增設(shè)回油旁路

鑒于前期燃燒器出力偏大，超溫停爐現(xiàn)象頻發(fā)，在進(jìn)口油壓3.00 MPa不變的情況下，為增大回油量，現(xiàn)場對燃燒器回油管路進(jìn)行了改造：加裝一路回油管(如圖1所示)，增大回油量。經(jīng)過上述改造，燃燒器在系統(tǒng)油壓3.00 MPa條件下，可以實現(xiàn)一次點火連續(xù)運行，中間不發(fā)生超溫停爐。

圖1 燃燒器增設(shè)回油旁路

經(jīng)試驗，燃燒器低負(fù)荷模式下，啟動鍋爐改造后的爐膛溫度由950.0℃降低至720.0℃，回油旁路改造取得了較好效果。

3.2 燃燒調(diào)整

針對過熱器嚴(yán)重超溫問題，通過調(diào)整二次風(fēng)旋流擋板角度，改變旋風(fēng)力度和角度，從而調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)火焰的幾何尺寸(如圖2所示)。為降低過熱器吸熱量，將火焰形狀由長形逐步調(diào)整為短粗形，同時配合一次風(fēng)、二次風(fēng)量調(diào)整，使得油槍著火穩(wěn)定，燃燒充分。

圖2 火焰形狀調(diào)整

火焰調(diào)整后，爐膛后部煙氣溫度明顯降低，過熱器吸熱量減少，水冷壁及鍋筒區(qū)域吸熱量增大，這對抑制超溫、提高汽壓具有有利影響。

3.3 爐膛煙道改造

根據(jù)啟動鍋爐點火后蒸汽溫度和壓力增速差異特性，推斷輻射受熱面與對流受熱面存在吸熱量不匹配問題。鍋爐過熱器為對流受熱面，通過減少管子數(shù)量或減少流通的煙氣量，都可降低過熱器的吸熱量。由于鍋爐受熱面已經(jīng)安裝完畢，不易更改，因此只能采取減少流經(jīng)過熱器的煙氣量、減小過熱器換熱系數(shù)的辦法。最終提出以下方案：取消過熱器區(qū)域前上部部分擋煙墻(圖3所示)，讓一部分爐膛出口煙氣不需流經(jīng)過熱器，而直接進(jìn)入后面的對流管束，這樣流經(jīng)過熱器受熱面的煙氣量減少，煙氣流速降低，管子換熱系數(shù)也降低了，從而減少過熱器吸熱量，降低出口過熱蒸汽溫度。

圖3 煙道改造前、后對比

3.4 減溫水系統(tǒng)改造

投用減溫水是調(diào)控蒸汽溫度的重要手段[5]，現(xiàn)場對減溫水系統(tǒng)實施了升級改造(如圖4所示)，將減溫器噴嘴孔徑由2.38 mm增大到3.20 mm，在閥全開、供水壓力1.00 MPa情況下，減溫水量由500 L/h增大到800 L/h，改造后噴水量提高60%，可大大增強(qiáng)對過熱蒸汽溫度的調(diào)控能力。

圖4 減溫水系統(tǒng)改造

綜合實施上述改造后，啟動鍋爐運行平穩(wěn)，超溫跳機(jī)現(xiàn)象基本消除，蒸汽溫度和蒸汽壓力升速率匹配。長期運行時，過熱器出口蒸汽溫度330.0～345.0 ℃，壓力0.95～1.15 MPa，基本達(dá)到設(shè)計值，相關(guān)改造調(diào)整取得了較好的效果。

4 結(jié)論

為解決啟動鍋爐點火后嚴(yán)重超溫、蒸汽壓力低等問題，通過增設(shè)燃燒器回油旁路，降低油槍出力，調(diào)整火焰形狀，降低后部爐膛溫度，較好地抑制了點火初期的蒸汽超溫問題；利用煙道煙墻改造，減少流經(jīng)過熱器管束的煙氣量，降低了過熱器吸熱量；通過增大減溫水流量，增強(qiáng)了汽溫調(diào)控能力。采取上述改造措施后，啟動鍋爐實現(xiàn)一次點火，連續(xù)運行，帶較大負(fù)荷后，汽溫不超限值，汽壓及蒸汽量基本達(dá)到額定值，改造取得了較好效果。