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        600 MW亞臨界機(jī)組再熱汽溫低原因分析及對(duì)策

        2022-07-29 04:43:54葛巍
        中阿科技論壇(中英文) 2022年7期
        關(guān)鍵詞:熱汽熱器過(guò)熱器

        葛巍

        (國(guó)能浙江北侖第一發(fā)電有限公司,浙江 寧波 315800)

        1 概述

        某電廠600 MW亞臨界機(jī)組鍋爐設(shè)備由加拿大巴威公司設(shè)計(jì)制造,鍋爐為單爐膛,Π形布置,一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐,采用前后墻對(duì)沖燃燒方式,配有中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng),在后煙井內(nèi),后煙道布置低溫過(guò)熱器和省煤器,前煙道布置低溫再熱器受熱面,采用尾部煙道煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度[1]。鍋爐受熱面布置如圖1所示。

        圖1 鍋爐受熱面布置

        該機(jī)組于2018年進(jìn)行的綜合提效改造項(xiàng)目中,維持主蒸汽壓力及溫度不變,對(duì)鍋爐再熱器系統(tǒng)進(jìn)行改造,更換低溫再熱器、高溫再熱器以及聯(lián)箱等設(shè)備,以滿足爐側(cè)出口再熱蒸汽溫度由原先的540 ℃提溫至573 ℃,從而降低機(jī)組運(yùn)行煤耗[1]。鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

        表1 鍋爐主要設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)

        在改造后鍋爐運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn),當(dāng)機(jī)組連續(xù)快速減負(fù)荷或長(zhǎng)時(shí)間處于低負(fù)荷運(yùn)行階段,爐側(cè)出口再熱汽溫會(huì)從滿負(fù)荷時(shí)能達(dá)到的額定值573 ℃,快速減至50%負(fù)荷階段時(shí)只能維持的530 ℃左右,在此后較長(zhǎng)一段運(yùn)行時(shí)間內(nèi)無(wú)法有效回升,嚴(yán)重影響低負(fù)荷階段鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,并且過(guò)低的再熱蒸汽溫度會(huì)造成汽輪機(jī)低壓缸末級(jí)濕度增加,對(duì)機(jī)組運(yùn)行安全性造成影響。

        為了更好地了解再熱汽溫欠溫情況,通過(guò)拉歷史曲線的方式,制作了一個(gè)星期內(nèi)再熱汽溫欠溫統(tǒng)計(jì)表,如表2所示。

        表2 再熱汽溫欠溫統(tǒng)計(jì)表

        2 再熱汽溫偏低原因分析

        2.1 串級(jí)PID控制方法不適用大滯后對(duì)象

        在電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中,再熱汽溫具有大慣性、大延時(shí)、動(dòng)態(tài)特性隨工況參數(shù)變化的特點(diǎn),因此較難控制且不易穩(wěn)定[2]。實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn),采用傳統(tǒng)的以減溫器出口汽溫作為導(dǎo)前信號(hào)的串級(jí)PID控制方法,在再熱汽溫控制時(shí)易造成再熱汽溫控制不穩(wěn)定,煙氣調(diào)節(jié)擋板自動(dòng)控制調(diào)節(jié)性能差,再熱汽溫下降或連續(xù)減負(fù)荷時(shí),擋板不能及時(shí)自動(dòng)開(kāi)大,導(dǎo)致再熱汽溫持續(xù)降低。機(jī)組的再熱蒸汽壓力和負(fù)荷的前饋調(diào)節(jié),由于使用中產(chǎn)生的擾動(dòng)較大,也并未投入使用。

        2.2 深度調(diào)峰過(guò)程中主汽溫降低

        機(jī)組在連續(xù)減負(fù)荷或深度調(diào)峰時(shí),主汽溫受鍋爐煤量和風(fēng)量影響會(huì)大幅降低,某一階段也會(huì)出現(xiàn)小幅欠溫狀態(tài),導(dǎo)致高排出口的冷再溫度同步降低,使得再熱器受熱面進(jìn)口溫度降低,加劇爐側(cè)再熱器出口溫度提升困難。由于深度調(diào)峰階段鍋爐總風(fēng)量及煙氣流量的減少,意味著再熱器受熱面對(duì)流換熱量減少,從而導(dǎo)致了再熱汽溫難以提升至額定值。

        2.3 受熱面吹灰影響

        機(jī)組在高負(fù)荷階段運(yùn)行過(guò)程中,需要對(duì)屏式過(guò)熱器、高溫過(guò)熱器、爐膛水冷壁等區(qū)域進(jìn)行選擇性吹灰,以調(diào)整各受熱面壁溫在合理運(yùn)行范圍內(nèi),減少機(jī)組運(yùn)行中過(guò)熱器減溫水量,增加爐膛水冷壁吸熱量等。但運(yùn)行中一旦投運(yùn)多支過(guò)熱器區(qū)域長(zhǎng)吹,則會(huì)造成低負(fù)荷階段再熱器受熱面吸熱量嚴(yán)重不足,給再熱汽溫在快速減負(fù)荷階段帶來(lái)更大幅度的下降[3]。

        2.4 機(jī)組冷段再熱供熱流量調(diào)節(jié)性能差

        機(jī)組負(fù)荷快速下降過(guò)程中,隨著冷段再熱蒸汽壓力降低,冷段抽汽供熱流量同步減少。冷再供熱調(diào)節(jié)閥受調(diào)節(jié)性能影響,不能及時(shí)跟蹤對(duì)外供熱母管壓力降低而同步開(kāi)大,這會(huì)導(dǎo)致冷再供熱量短時(shí)間內(nèi)減少,增量的再熱蒸汽流量進(jìn)一步造成再熱汽溫降低。

        3 提升再熱汽溫的運(yùn)行調(diào)整及措施

        3.1 調(diào)整燃燒器出力和配風(fēng)

        通過(guò)開(kāi)大上層停運(yùn)磨組二次風(fēng)風(fēng)門,關(guān)小中、下層運(yùn)行磨組二次風(fēng)風(fēng)門,將鍋爐二次風(fēng)配風(fēng)方式調(diào)整為“倒三角配風(fēng)”方式,同時(shí)適當(dāng)提高中間層運(yùn)行磨組出力,使得中、下層部分未完全燃盡煤粉等還原性煤粉氣流在上層后富氧區(qū)域反應(yīng)燃燒,從而提升爐膛火焰中心高度。如表3所示,開(kāi)大上層停運(yùn)磨煤機(jī)二次風(fēng)風(fēng)門后,對(duì)再熱汽溫有明顯的提升效果。

        表3 “倒三角配風(fēng)”方式后再熱汽溫變化

        3.2 投運(yùn)再熱器區(qū)域吹灰器

        尾部煙道積灰會(huì)使換熱變差,從而導(dǎo)致再熱器管壁溫度上升而再熱汽溫降低,此時(shí)投運(yùn)再熱器段吹灰可以加強(qiáng)受熱面換熱,能有效提升再熱汽溫水平[4]。

        3.3 提高冷段抽汽供熱流量

        快速減負(fù)荷階段可同步提高冷再供熱流量,使得一部分冷段再熱蒸汽用于供給冷再對(duì)外供熱,適當(dāng)減少冷段再熱蒸汽進(jìn)入再熱器受熱面的流量,從而提高熱段再熱蒸汽溫度。

        3.4 提高鍋爐運(yùn)行過(guò)??諝庀禂?shù)

        提高鍋爐運(yùn)行過(guò)??諝庀禂?shù),一方面可以提升爐膛火焰中心高度,提高爐膛出口煙溫,從而提高半輻射半對(duì)流的再熱器受熱面吸熱份額;另一方面煙氣流量的增加可提高煙氣流速,增加對(duì)流換熱的低溫再熱器的對(duì)流吸熱份額,使再熱汽溫提高[5]。

        3.5 封堵后煙井中后煙道過(guò)熱器區(qū)域部分擋板,提高前煙道再熱器區(qū)域煙氣流通量

        尾部煙道調(diào)節(jié)擋板的開(kāi)度調(diào)整,是再熱汽溫調(diào)節(jié)的主要手段,通過(guò)改變后煙井中前、后煙道內(nèi)再熱器、過(guò)熱器的煙氣流量比例,使再熱汽溫達(dá)到額定設(shè)計(jì)值。鍋爐低溫過(guò)熱器調(diào)溫?fù)醢褰M間存在3個(gè)310 mm間隙,單個(gè)煙溫調(diào)節(jié)擋板在不同擋板開(kāi)度下的通流部分尺寸如圖2和圖3所示。根據(jù)測(cè)量結(jié)果,計(jì)算出煙氣流通截面積如表4所示。

        圖2 煙道擋板間間隙

        圖3 單個(gè)煙溫調(diào)節(jié)擋板示意圖(單位mm)

        表4 煙氣流通截面積

        目前運(yùn)行中,尾部煙道調(diào)節(jié)擋板過(guò)熱器側(cè)自動(dòng)低限為30%開(kāi)度,通過(guò)數(shù)據(jù)模擬得出,將過(guò)熱器側(cè)煙道擋板開(kāi)度從30%關(guān)小到15%,煙氣流通面積將從11.4 m2減少到7.89 m2,減少比例為30%。因此在機(jī)組檢修中對(duì)鍋爐后煙道過(guò)熱器側(cè)擋板進(jìn)行間隔封堵,增加后煙道煙氣阻力,提升前煙道煙氣流量,從而有效改善煙道擋板調(diào)節(jié)特性,能保證鍋爐低負(fù)荷下再熱器出口汽溫,提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

        3.6 改善再熱汽溫左右側(cè)偏差

        再熱蒸汽A、B兩路溫度偏差較大,再熱汽采用A、B兩路交叉的方法。再熱汽溫左右偏差大,根據(jù)尾部煙道調(diào)節(jié)擋板調(diào)節(jié)策略,較高側(cè)再熱汽溫達(dá)到設(shè)定值后,調(diào)節(jié)擋板不會(huì)繼續(xù)開(kāi)大,從而導(dǎo)致較低側(cè)再熱汽溫不會(huì)繼續(xù)上升。所以,改善再熱汽溫左右側(cè)偏差對(duì)提升再熱汽溫有重要意義[6]。針對(duì)再熱汽溫左右側(cè)偏差大,主要有以下兩種改善方法:一是調(diào)整末級(jí)過(guò)熱器減溫水A/B側(cè)偏置,使得末級(jí)過(guò)熱器A/B側(cè)出口汽溫有偏差。如提升末級(jí)過(guò)熱器A側(cè)出口溫度,會(huì)導(dǎo)致?tīng)t膛A側(cè)的煙氣溫度上升,從而提升再熱汽溫A側(cè)出口溫度。二是對(duì)4塊過(guò)熱器/再熱器尾部煙道調(diào)節(jié)擋板開(kāi)度進(jìn)行精確控制。過(guò)熱器/再熱器尾部煙道調(diào)節(jié)擋板A和B的調(diào)節(jié),對(duì)A側(cè)再熱汽溫有影響,過(guò)熱器/再熱器尾部煙道調(diào)節(jié)擋板C和D的調(diào)節(jié),對(duì)B側(cè)再熱汽溫有影響。

        4 調(diào)整效果

        從圖4可以看出,7月調(diào)整前,再熱汽溫為564.68 ℃,8月開(kāi)始嘗試探索,再熱汽溫提高到570.53 ℃,9月試驗(yàn)后,再熱汽溫提高到572.11 ℃,有顯著提高。從表5可以看出,經(jīng)過(guò)運(yùn)行調(diào)整,再熱汽溫欠溫現(xiàn)象也有明顯改善,低溫的時(shí)間和頻次都大幅降低。

        表5 調(diào)整后再熱汽溫欠溫統(tǒng)計(jì)表

        圖4 再熱汽溫變化圖

        5 結(jié)論

        通過(guò)運(yùn)行方式的調(diào)整,提升對(duì)沖燃燒鍋爐在低負(fù)荷階段火焰中心高度,從而提高鍋爐再熱器溫度。本文列舉了“倒三角配風(fēng)”方式對(duì)爐側(cè)出口再熱汽溫的影響,后期運(yùn)行中可再通過(guò)調(diào)整一次風(fēng)比重等手段,繼續(xù)摸索提升低負(fù)荷階段再熱汽溫的有效方式。

        通過(guò)加強(qiáng)再熱器區(qū)域吹灰器投運(yùn),提高機(jī)組低負(fù)荷階段運(yùn)行總風(fēng)量,提高冷再供熱流量等手段,可以有效提高再熱器溫度,但需同步考慮機(jī)組再熱器受熱面磨損情況,運(yùn)行時(shí)應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視過(guò)熱器和再熱器的運(yùn)行壁溫情況,防止局部超溫造成氧化皮脫落。

        通過(guò)對(duì)后煙井中過(guò)熱器側(cè)擋板的間隔封堵,當(dāng)機(jī)組負(fù)荷為50%負(fù)荷段時(shí),鍋爐再熱汽溫較此前運(yùn)行中增加約20~28 ℃,這在一定程度上解決了中低負(fù)荷下再熱汽溫偏低問(wèn)題。通過(guò)計(jì)算,機(jī)組的發(fā)電煤耗降低了2.37 g/kW·h,排煙溫度下降了1.9 ℃。

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