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        350MW循環(huán)流化床超臨界鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)研究

        2019-05-14 10:56:52趙加星于建明鄭景河
        科技資訊 2019年4期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)特點(diǎn)超臨界鍋爐

        趙加星 于建明 鄭景河

        摘 要:該次研究以山西某電廠(2×350MW)超臨界循環(huán)流化床機(jī)組工程鍋爐作為分析對象,提出目前350MW超臨界熱電聯(lián)產(chǎn)的循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)特點(diǎn),通過真實(shí)的設(shè)備技術(shù)介紹,明確超臨界鍋爐的技術(shù)發(fā)展可拓性,以期通過該次研究,為同類型的鍋爐設(shè)計(jì)與使用提供一些可供參考的依據(jù),可以廣泛推廣與應(yīng)用,其現(xiàn)有技術(shù)對于我國一次性能源的保護(hù)以及提高工作效率,具有一定的作用價(jià)值。

        關(guān)鍵詞:超臨界 鍋爐 技術(shù)特點(diǎn)

        中圖分類號:TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2019)02(a)-00-02

        隨著我國火電技術(shù)領(lǐng)域的不斷拓展,超臨界、超超臨界參數(shù)等級的發(fā)電技術(shù)也有了突破性的進(jìn)展,通過機(jī)組建設(shè)的逐步完善[1],新建機(jī)組的質(zhì)量也得到了大幅度的提高,這一成績的取得也使得大容量超臨界、超超臨界機(jī)組的投運(yùn)數(shù)量明顯劇增。未來,隨著我國制造與設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷提升,大容量超臨界和超超臨界機(jī)組,已成為我國清潔煤發(fā)電技術(shù)的主流發(fā)展趨勢,并且在未來的一定時(shí)期內(nèi),超臨界和超超臨界機(jī)組能夠有效解決我國煤電發(fā)電功能短缺[2]、能源利用率低,以及環(huán)境污染等問題,因此,有針對性地對超臨界鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行研究分析,對于我國電力發(fā)電技術(shù)提升具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

        1 超臨界機(jī)組定義

        超臨界機(jī)組定義依據(jù)的是數(shù)據(jù)的定值,通常水的臨界壓力為22.12MPa,臨界溫度為374.15℃,在這個(gè)壓力和溫度時(shí),因高溫膨脹的水和因高壓壓縮的水蒸氣的密度是相同的,就叫水的臨界點(diǎn),爐內(nèi)工質(zhì)壓力低于這個(gè)壓力就叫亞臨界鍋爐,大于這個(gè)壓力就是超臨界鍋爐。在此定義數(shù)據(jù)值的規(guī)定下,便可確定超臨界與超超臨界機(jī)組的劃分[3,4]。

        2 超臨界鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)

        此次研究主要以山西某電廠(2×350MW)超臨界循環(huán)流化床機(jī)組工程鍋爐為東方鍋爐有限公司制造的350MW超臨界熱電聯(lián)產(chǎn)的循環(huán)流化床鍋爐,作為研究技術(shù)研究對象,鍋爐采用單布風(fēng)板、單爐膛、M型布置,平衡通風(fēng)、一次中間再熱,采用高溫冷卻式旋風(fēng)分離器進(jìn)行汽固分離,采用循環(huán)流化床燃燒方式。汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的超臨界,單軸,一次中間再熱、兩缸兩排汽,間接空冷抽汽凝汽式汽輪機(jī)。熱控設(shè)備采用西屋艾默生分散控制系統(tǒng)。

        2.1 350MW循環(huán)流化床鍋爐整體布置

        鍋爐由三部分組成,第一部分布置主循環(huán)回路,包括爐膛、冷卻式旋風(fēng)分離器、回料器、二級中溫過熱器、二級中溫過熱器、屏式再熱器等;第二部分布置尾部煙道,包括一級中溫過熱器、低溫過熱器、低溫再熱器和省煤器;第三部分為空氣預(yù)熱器。爐膛內(nèi)還布置了6片高溫過熱器管屏,6片二級中溫過熱器器管屏,6片高溫再熱器管屏,管屏采用膜式壁結(jié)構(gòu),垂直布置,在高溫過熱器、二級中溫過熱器、高溫再熱器下部轉(zhuǎn)彎段及穿墻處的受熱面管子上均敷設(shè)耐磨材料,防止受熱面管子的磨損。下爐膛布置單布風(fēng)板,布風(fēng)板之上是由水冷壁管彎制圍成的水冷風(fēng)室。燃料從爐前給煤口送入爐膛。

        每臺爐設(shè)置兩個(gè)床下點(diǎn)火風(fēng)道,分別從爐膛兩側(cè)進(jìn)入風(fēng)室。每個(gè)床下點(diǎn)火風(fēng)道配置2個(gè)燃?xì)恻c(diǎn)火裝置,能高效加熱一次流化風(fēng),進(jìn)而加熱床料。6臺滾筒式冷渣器布置在爐膛后墻。3臺冷卻式旋風(fēng)分離器布置在爐膛后墻的鋼架內(nèi),在每個(gè)旋風(fēng)分離器下方各布置1臺回料器。由旋風(fēng)分離器分離下來的物料經(jīng)兩個(gè)回料腿直接返回爐膛。

        2.2 超臨界鍋爐的測試和調(diào)整

        此次研究對象的超臨界鍋爐的測試和調(diào)整必須符合下列參數(shù)要求,具體見表1所示。

        由于超臨界鍋爐技術(shù)復(fù)雜,并且結(jié)構(gòu)體系繁瑣,因此,在測試和調(diào)整實(shí)施過程中是一項(xiàng)難度較大的工程,必須依據(jù)相關(guān)規(guī)定與參數(shù)執(zhí)行操作,做好相應(yīng)的監(jiān)測記錄工作,從而達(dá)到既定的測試效果,并在實(shí)施過程當(dāng)中針對不夠完善的、可能出現(xiàn)隱患的結(jié)構(gòu)數(shù)值進(jìn)行調(diào)整。在整個(gè)實(shí)施測試和調(diào)整的過程中,從啟動開始,包括啟動必須嚴(yán)格按照規(guī)定要求執(zhí)行,對每一個(gè)環(huán)節(jié)必須細(xì)致記錄與觀察,對涉及的所有組件,如給水操作平臺以及汽水分離器,進(jìn)行密切監(jiān)測。除此之外,在啟動時(shí),需要對水平衡進(jìn)行構(gòu)建。該項(xiàng)構(gòu)建主因是煤粉在燃燒過程中會與水相互產(chǎn)生反應(yīng),從而生成目標(biāo)產(chǎn)物,而所生成的目標(biāo)產(chǎn)物過程中,又必須嚴(yán)格對溫度進(jìn)行控制,當(dāng)溫度不符合要求時(shí),那么所生成的目標(biāo)產(chǎn)物也會出現(xiàn)不符合目標(biāo)的產(chǎn)物,甚至可能出現(xiàn)有害物質(zhì),因此需要進(jìn)一步設(shè)置汽水分離器[5],從而將水蒸氣和液態(tài)水及時(shí)有效地進(jìn)行分離,從而避免有害物質(zhì)對鍋爐的損害。除了溫控以外,潮濕控制也是必然的操作過程。在監(jiān)測過程中鍋爐內(nèi)若過于潮濕,或者過于干燥,都會對目標(biāo)生成產(chǎn)物造成嚴(yán)重的影響,潮濕度的控制為干、濕狀態(tài)轉(zhuǎn)換,這一過程需要對給水量進(jìn)行嚴(yán)格控制,記錄水位的變化,從而最大限度地保證生產(chǎn)安全以及生產(chǎn)的效率。在這個(gè)過程中,必須保證每一個(gè)環(huán)節(jié)不會出現(xiàn)問題,從而促進(jìn)生產(chǎn)的成功率,提高人力、物力、財(cái)力的經(jīng)濟(jì)效益;在過程當(dāng)中觀察溫度超過了控制線,或者是出現(xiàn)潮爆炸,濕度不符合要求時(shí),需及時(shí)進(jìn)行給水量的調(diào)整,另外也可以通過煤粉的輸送速度調(diào)整,從而達(dá)到既定的效果。

        2.3 機(jī)組保護(hù)控制功能與超速保護(hù)跳閘功能

        眾所周知,超臨界鍋爐的工藝非常復(fù)雜,其組件眾多,也使得生產(chǎn)條件要求非常嚴(yán)格,超速保護(hù)功能控制檢查(OPC),是對鍋爐結(jié)構(gòu)的逐項(xiàng)檢查,從而保證設(shè)計(jì)達(dá)到規(guī)定值要求;超速保護(hù)控制需要正確動作,對高中壓調(diào)節(jié)汽門,采取關(guān)閉狀態(tài),等待轉(zhuǎn)速,重新開啟閥門的條件使之能夠維持正常。OPC動作時(shí)的轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速的偏差應(yīng)小于±2r/min。等待機(jī)組帶動符合狀態(tài)的工作情況下,此時(shí)的汽輪機(jī)控制系統(tǒng)必須能夠接受快速減負(fù)荷的指令,當(dāng)指令下達(dá)時(shí),能夠快速給出降低機(jī)組負(fù)荷的反應(yīng),從而與輔助機(jī)局部故障出現(xiàn)的機(jī)組運(yùn)行工作情況下相匹配,并且滿足控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)規(guī)程要求。另外,對于超速保護(hù)跳閘功能的檢查也需要格外注意,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到機(jī)組超速,保護(hù)狀態(tài)動作之時(shí),此時(shí)能夠發(fā)出相應(yīng)的信號,借此來控制系統(tǒng)達(dá)到七輪機(jī)保護(hù)裝置指令發(fā)出,能夠快速回應(yīng),并將主汽門和調(diào)節(jié)汽門迅速予以關(guān)閉,從而使機(jī)組能夠安全獲得停機(jī),超速跳閘動作轉(zhuǎn)速與設(shè)定值偏差應(yīng)小于±2r/min。汽輪機(jī)的保護(hù)裝置,對于電磁法進(jìn)行在線實(shí)驗(yàn)時(shí),不會對機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)影響,該系統(tǒng)目前在汽輪機(jī)保護(hù)裝置中,具有一定的功能效果。

        2.4 組件安裝的影響

        超臨界鍋爐組件眾多,因此在安裝時(shí),可能會出現(xiàn)一些相似組件的錯(cuò)位安裝,而這種情況下會導(dǎo)致鍋爐無法正常運(yùn)行,可能發(fā)生重大安全隱患,因此對于組件安裝位置的準(zhǔn)確性定位需要不斷加強(qiáng)測量,而目前現(xiàn)有技術(shù)下很難發(fā)現(xiàn)組件安裝的錯(cuò)誤,這一狀態(tài)下,也成為組件安裝技術(shù)難點(diǎn),一旦稍有疏忽,則很容易出現(xiàn)安全事故,且不易于發(fā)現(xiàn)。因此,我國技術(shù)人員仍需在該方面進(jìn)行技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新研發(fā),并利用現(xiàn)代化測量定位系統(tǒng),與實(shí)際情況結(jié)合,進(jìn)行有效的精準(zhǔn)測量,進(jìn)而達(dá)到準(zhǔn)確組件安裝位置的目的。另外,組件安裝位置的錯(cuò)誤,通常不易發(fā)現(xiàn),為了解決這一問題,需要我們的技術(shù)人員,通過科學(xué)的監(jiān)測系統(tǒng)以及精準(zhǔn)的測量工具,實(shí)現(xiàn)二次檢驗(yàn)效果,解決組件安裝位置錯(cuò)誤發(fā)生的概率,從而大量地節(jié)約人力與物力以及財(cái)力,進(jìn)而有效提高鍋爐的工作效率。

        2.5 350MW循環(huán)流化床鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)

        CFB鍋爐的燃燒需要相對較高的空氣壓頭使顆粒在床內(nèi)能得到流化,經(jīng)過一、二次風(fēng)機(jī)出來的一、二次風(fēng)通過空預(yù)器后被送入爐膛。其他用風(fēng)包括回料器的流化風(fēng)、油槍冷卻風(fēng)和火檢冷卻風(fēng),其流化風(fēng)均取自高壓流化風(fēng)機(jī)。

        3 結(jié)語

        綜上所述,通過超臨界鍋爐技術(shù)特點(diǎn)的研究分析,進(jìn)一步明確目前超臨界鍋爐技術(shù)發(fā)展途徑,雖然取得了較好的成果,但是仍然存在一些比較突出的問題,有待進(jìn)一步通過科學(xué)的技術(shù)創(chuàng)新來解決。另外,在針對超臨界鍋爐技術(shù)特點(diǎn)的分析中發(fā)現(xiàn),目前350MW循環(huán)流化床鍋爐具有較好的發(fā)展前景,其現(xiàn)有技術(shù)對于我國一次性能源的保護(hù),以及提高工作效率,具有一定的作用價(jià)值,同類型與同領(lǐng)域的鍋爐應(yīng)用中,可以廣泛推廣與應(yīng)用。

        參考文獻(xiàn)

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