綏中發(fā)電廠800WM超臨界燃煤鍋爐技術(shù)－32

1、.綏中發(fā)電廠800WM超臨界燃煤鍋爐技術(shù)鄒海峰 李志山 劉忠起 閻洪勇 張?jiān)?王磊（綏中發(fā)電有限責(zé)任公司 郵編：125222）摘 要：本文針對綏中電廠鍋爐設(shè)備在近幾年運(yùn)行中出現(xiàn)的問題進(jìn)行綜述，闡述了我公司工程技術(shù)人員的俄羅斯生產(chǎn)的800MW超臨界燃煤鍋爐從認(rèn)識(shí)、掌握、改造、駕馭的全過程，同時(shí)也為我國電力工業(yè)吸收掌握進(jìn)口大機(jī)組提供了經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：800MW鍋爐 四管漏泄 運(yùn)行調(diào)整1 鍋爐設(shè)備概況綏中發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程是由俄羅斯塔干羅格鍋爐廠生產(chǎn)的265025545KT超臨界中間再熱直流鍋爐，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為單爐膛、全懸吊、“T”型布置及全氣密式密封鰭片水冷壁結(jié)構(gòu)。兩對流豎井外側(cè)墻中心線距離4

2、8340mm，前后墻中心線距離30986mm，頂棚水冷壁標(biāo)高81000mm，爐頂板梁上部標(biāo)高97800mm。每臺(tái)鍋爐分兩個(gè)流道，其水冷壁為多次串聯(lián)垂直上升式，分上、下輻射區(qū)，從而構(gòu)成水冷壁的四個(gè)流程，水冷壁管是32×6×46mm的12Cr1MoV合金管構(gòu)成，在爐膛上部出口部分順著煙氣流動(dòng)方向依次布置鰓管、屏式過熱器、，費(fèi)斯頓管、對流過熱器、費(fèi)斯頓管，高溫再熱器，費(fèi)斯頓管，在對流豎井內(nèi)依次布置是：480根省煤器輔助懸吊管，低溫再熱器，省煤器。額定蒸發(fā)量：2650t/h 再熱蒸汽流量：2151.5t/h主蒸汽溫度: 545 主蒸汽壓力: 25.01MPa再熱器入口壓力:3.86

3、MPa 再熱器入口溫度: 283再熱器出口壓力:3.62MPa 再熱器出口溫度: 545給水溫度:277 排煙溫度:134熱風(fēng)溫度:320 鍋爐效率:92.3%2 設(shè)備試運(yùn)中存在主要問題分析2.1 燃燒器燒損鍋爐吹管結(jié)束后遇到的第一個(gè)主要問題就是燃燒器燒損。因燃燒器燒損問題共延誤啟機(jī)約40天。1999年12月14日18：03因#6噴燃器著火鍋爐停爐。對#6噴燃器隔離后機(jī)組再次啟動(dòng)，1999年12月16日16：39因發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。停機(jī)后檢查發(fā)現(xiàn)除#6噴燃器外，#27、33噴燃器一次風(fēng)蝸殼燒損，另外大部分噴燃器噴口變形，旋流片燒損。通過分析檢查，燃燒器燒損的主要原因如下：a.俄規(guī)程規(guī)定在

4、70%負(fù)荷以上時(shí)啟動(dòng)煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)，在煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)停運(yùn)時(shí)由于煙氣回流且煙風(fēng)擋板不嚴(yán)造成火焰回流燒損噴燃器。b.油槍根部配不足，導(dǎo)致火焰推不到爐膛內(nèi)。主要采取的措施是：a.點(diǎn)火時(shí)即啟動(dòng)煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)，保證煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)出口為正壓，防止煙氣經(jīng)再循環(huán)煙道回流。b.任何時(shí)候均保證各噴燃器中心風(fēng)壓大于0.4KPa。c.油槍點(diǎn)火時(shí)通入一次風(fēng)以補(bǔ)充中心風(fēng)的不足。d.燃燒器蝸殼加裝壁溫測點(diǎn)，運(yùn)行中加強(qiáng)監(jiān)視。2000年3月7日因#39噴燃器著火鍋爐停爐。本次噴燃器燒損的直接原因?yàn)槎?jí)煤粉分配擋板運(yùn)行中改變了位置，導(dǎo)致#39噴燃器供入一次風(fēng)量下降。針對燃燒器燒損現(xiàn)象，首先我們對所有二級(jí)分配器進(jìn)行了檢查，并重新進(jìn)

5、行了一次風(fēng)調(diào)平工作。為防止分配擋板移位，采用焊接的方法將其固定，其次通過管道阻力計(jì)算重新確定了磨煤機(jī)運(yùn)行中風(fēng)量不低于8.5×104Nm3/h，一次風(fēng)速由1618m/s全部提至18m/s以上。通過運(yùn)行觀察及利用停用時(shí)間抽查，燃燒器運(yùn)行正常。2.2 鍋爐費(fèi)1管爆破燃燒器燒損問題解決后鍋爐遇到的主要問題就是鍋爐費(fèi)1管爆破。費(fèi)1管的作用是懸吊鍋爐兩側(cè)墻水冷壁，其管徑較粗（89×14）。#1爐在2000年3月30日、4月20日、5月9日共發(fā)生三次費(fèi)1管爆破事故。因鍋爐費(fèi)1管爆破共延誤啟機(jī)時(shí)間約2個(gè)月。經(jīng)過分析中方人員認(rèn)為費(fèi)1管爆破的主要原因是鍋爐設(shè)計(jì)缺陷，即在多根并列費(fèi)1管間流量不均

6、，而費(fèi)1管流速低、所處煙溫高，管內(nèi)工質(zhì)又處在大比熱區(qū)，由于流量不均造成部分管子超溫最終爆管。剛開始專家不承認(rèn)費(fèi)1管爆破是鍋爐設(shè)計(jì)原因，俄方曾提出將鍋爐點(diǎn)火流量增加到40%額定流量并進(jìn)行給水流量擾動(dòng)試驗(yàn)，但我方認(rèn)為從幾次爆管情況看即使鍋爐點(diǎn)火流量增加到40%額定流量仍有可能出現(xiàn)費(fèi)1超溫現(xiàn)象，而且鍋爐點(diǎn)火流量增加將增加很多啟動(dòng)損失。按俄專家建議在費(fèi)1管爐內(nèi)及爐外加裝壁溫測點(diǎn)，而且割除兩側(cè)中間費(fèi)1管共8根。在5月30日再次啟動(dòng)中，由于費(fèi)1管超溫（達(dá)590）鍋爐手動(dòng)停爐。最終俄方承認(rèn)由于設(shè)計(jì)問題造成費(fèi)1管靠近中間部位管流量低，傳熱惡化壁溫升高造成爆破。最后的解決辦法是塔干羅格鍋爐廠經(jīng)過重新計(jì)算，在費(fèi)1

7、管入口處加裝了30（32）節(jié)流圈，運(yùn)行數(shù)據(jù)表明加裝節(jié)流圈后解決了鍋爐啟動(dòng)中費(fèi)1爆管問題。3 生產(chǎn)階段設(shè)備存在主要問題分析鍋爐設(shè)備從1999年投產(chǎn)以來，四管曾多次發(fā)生漏泄，嚴(yán)重影響機(jī)組的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，綏電公司的工程技術(shù)人員同有關(guān)專家一起針對發(fā)現(xiàn)的問題科學(xué)地分析，積極的探索解決方案并逐步實(shí)施，先后解決了“四管”漏泄的諸多問題，為保證機(jī)組的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)，具體表現(xiàn)如下四個(gè)方面：3.1 鍋爐水冷壁四角漏泄綏中電廠一期兩臺(tái)800MW超臨界機(jī)組鍋爐爐膛四角水冷壁自投產(chǎn)以來先后共發(fā)生9次漏泄，經(jīng)分析其原因：是由于原俄羅斯設(shè)計(jì)的爐膛四角附加鰭片過寬，在運(yùn)行時(shí)鰭片中部得不道充分冷卻，致使角部

8、鰭片熱應(yīng)力過大，致使鰭片在搭接應(yīng)力集中點(diǎn)處產(chǎn)生橫向裂紋，然后裂紋逐漸發(fā)展至水冷壁母材，最終導(dǎo)致鍋爐四角水冷壁的漏泄。現(xiàn)在通過綏中電廠有關(guān)專業(yè)人員共同分析研究并制定了鍋爐四角改造方案：方案主要采用美國程序ANSYS對我廠原角部水冷壁結(jié)構(gòu)以及改造后結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度場比較分析。此計(jì)算模型建立在下列基礎(chǔ)上：（1）水冷壁角部尺寸有現(xiàn)綏電#1鍋爐實(shí)際尺寸與改進(jìn)后尺寸；（2）爐膛煙氣溫度都取1000，與水冷壁表面進(jìn)行熱交換；（3）水冷壁背火面都按絕熱邊界條件處理；（4）水冷壁內(nèi)部介質(zhì)溫度取410設(shè)定。通過計(jì)算模型比較兩種不同結(jié)構(gòu)在相同的環(huán)境中，溫度分布存在明顯差異：俄羅斯設(shè)計(jì)的構(gòu)造溫度場不合理，角部鰭片中部因無

9、介質(zhì)冷卻，比正常的水冷壁管高出近120，并且長期作用。改進(jìn)后的角部水冷壁為切角管屏布置，改進(jìn)后的角部兩根水冷壁按切角（近45）相連，管間距明顯降低(原設(shè)計(jì)管間鰭片尺寸為14mm,改進(jìn)后為10.5mm)，由于改進(jìn)后減少了管屏間鰭片的寬度，改善了鰭片的冷卻效果，大幅度的減少了熱偏差，溫度場顯示結(jié)果發(fā)現(xiàn)：改后的鰭片溫度與其他區(qū)域的鰭片溫度分布相同，基本不存在熱偏差，改進(jìn)后的構(gòu)造降低了熱應(yīng)力（見圖1）。此方案在2004年#1機(jī)組大修中實(shí)施，預(yù)測改造后能夠徹底地消除水冷壁四角漏泄，保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，減少機(jī)組的非停次數(shù)。 圖13.2 鍋爐再熱器事故噴水出口管道裂紋由于我公司兩臺(tái)直流鍋爐在設(shè)計(jì)上存在再熱器

10、系統(tǒng)肥大的缺陷，自機(jī)組試運(yùn)至今，運(yùn)行中冷段再熱器出口蒸氣溫度經(jīng)常超過報(bào)警值（485），熱段再熱蒸汽出口溫度一直依靠事故減溫水的投入才能維持額定。通過我廠近兩年來的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：再熱器事故減溫水的大量投入，不僅降低了機(jī)組的循環(huán)熱效率，而且由于減溫器在長期受冷熱交變應(yīng)力的影響下，減溫器的出口匯合聯(lián)箱管道多次產(chǎn)生疲勞裂紋，嚴(yán)重的威脅鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。為了解決此問題，綏中電廠相關(guān)技術(shù)人員制定了再熱器系統(tǒng)改造方案：在每1/4流道的8根汽-汽交換器的二次汽入口管的4根加裝節(jié)流孔板（孔板直徑15mm），在一定程度上減少了流經(jīng)汽-汽交換器的二次蒸汽流量。通過汽交系統(tǒng)的改造：改造后的系統(tǒng)參數(shù)在相同負(fù)荷的條件下

11、，排除其他因素的影響，汽-汽交換器出口即冷段再熱器入口溫度較改造前平均下降5-10，而冷段再熱器出口溫度變化不大，事故減溫水流量相對降低了5-8t/h,從上述數(shù)據(jù)表明此次改造取得了一定效果，從設(shè)備方面來看：延長了減溫器的出口匯合聯(lián)箱管道的使用壽命，為保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行提供了條件。3.3 鍋爐頂棚水冷壁旋口水冷壁漏泄由于鍋爐頂棚水冷壁旋口處在運(yùn)行期間存在較大應(yīng)力，鍋爐在安裝期間旋口處采用單面焊接方式，不符合原俄羅斯鰭片應(yīng)采用雙面焊接的設(shè)計(jì)要求，自投產(chǎn)以來鰭片旋口處水冷壁多次發(fā)生漏泄。為了保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，解決旋口水冷壁漏泄的問題，經(jīng)綏中電廠有關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行討論分析制定改造方案：將旋口處彎管與直

12、管連接鰭片用火焊方式割開，在鰭片端部用打止裂孔的圓角過渡方法，并采用雙面焊接方式對原始缺陷進(jìn)行處理，消除應(yīng)力，避免在鰭片端部產(chǎn)生裂紋。此方案已于2003年9月對#2機(jī)組頂棚水冷壁旋口處的鰭片采用進(jìn)行圓角過渡（打止裂孔）的處理方法，現(xiàn)運(yùn)行狀況較好。3.4 鍋爐省煤器聯(lián)箱管座角焊縫進(jìn)行磁記憶檢查鍋爐“四管”漏泄其中省煤器漏泄占很大比重，嚴(yán)重的威脅鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，綏中電廠省煤器聯(lián)箱角焊縫也存在原始缺陷，在運(yùn)行過程中曾多次發(fā)生漏泄。為了解決此問題，綏中電廠對省煤器角焊縫主要采用了金屬磁記憶檢查的方法，檢驗(yàn)工作主要采用俄羅斯“動(dòng)力診斷”公司研制的“金屬材料應(yīng)力集中測試儀”，通過檢驗(yàn)確定母材及焊縫中的

13、應(yīng)力集中區(qū)，然后采用裂紋指示儀對母材及焊縫應(yīng)力集中區(qū)表面進(jìn)行進(jìn)一步的檢驗(yàn)。通過2002年、2003年先后兩次對#2爐16個(gè)省煤器上聯(lián)箱上的管座2256道角焊縫進(jìn)行了檢查，共發(fā)現(xiàn)11個(gè)管座角焊縫存在嚴(yán)重的應(yīng)力集中，并對此11個(gè)角焊縫進(jìn)行了挖補(bǔ)處理并經(jīng)超聲檢驗(yàn)合格。通過對原始缺陷的處理，避免了省煤器因角焊縫缺陷導(dǎo)致省煤器漏泄的發(fā)生。自省煤器角焊縫缺陷處理后，綏電一期工程兩臺(tái)爐未發(fā)生一次省煤器角焊縫漏泄情況。通過對省煤器角焊縫進(jìn)行磁記憶檢查有力的制止了省煤器漏泄的問題。4 鍋爐運(yùn)行調(diào)節(jié)技術(shù)通過三、四年的探索，綏電運(yùn)行人員在對超臨界機(jī)組的駕馭水平上正不斷提高，也總結(jié)出一套行之有效的啟停和運(yùn)行調(diào)節(jié)手段。

14、鍋爐采用全壓啟動(dòng)，在鍋爐點(diǎn)火前即建立啟動(dòng)壓力，保持內(nèi)置閘閥前壓力為25MPa的額定值。同時(shí)，為保證鍋爐水冷壁良好的水動(dòng)力工況，要求機(jī)組在建立啟動(dòng)壓力的同時(shí)，必須同時(shí)建立起啟動(dòng)流量；根據(jù)直流鍋爐的設(shè)計(jì)要求，此流量不得低于鍋爐額定蒸發(fā)量30%，即保證鍋爐單流道給水流量在400T/h以上的范圍內(nèi)。按鍋爐廠提供的規(guī)程規(guī)定，鍋爐在機(jī)組負(fù)荷達(dá)到360MW后，開始進(jìn)行轉(zhuǎn)直流操作。通過實(shí)際操作發(fā)現(xiàn)，其分進(jìn)閥的通流能力較設(shè)計(jì)水平低，在鍋爐燃燒率和給水量達(dá)到360MW的水平時(shí)，分進(jìn)閥的通流量明顯不足，表現(xiàn)為內(nèi)置閘閥前溫度、壓力急劇升高。特別是對溫度比較敏感的鰓管區(qū)域的溫度，常常會(huì)導(dǎo)致其金屬溫度超限。根據(jù)這種情況，

15、通過觀察參數(shù)變化趨勢，總結(jié)出在機(jī)組負(fù)荷控制在280320MW的水平進(jìn)行轉(zhuǎn)直流操作比較穩(wěn)定。此時(shí)，鍋爐內(nèi)置閘閥前的各項(xiàng)參數(shù)基本上接近于額定參數(shù)，鍋爐燃料量變化擾動(dòng)對汽溫、汽壓的影響相對較弱，加之啟動(dòng)減溫水有一定的開度，可防止鍋爐直流工況下，通流量增加導(dǎo)致汽溫降低。給水調(diào)節(jié)可通過改變單流道給水流量進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，也可以通過改變總給水流量最后作用在兩個(gè)流道而完成共同調(diào)節(jié)，鍋爐蒸汽溫度的調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)每個(gè)流道的減溫水定值進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，兩個(gè)流道介質(zhì)之間沒有相互聯(lián)系。鍋爐燃燒調(diào)節(jié)采用全爐膛調(diào)節(jié)方式，通過控制進(jìn)入噴燃器的二次風(fēng)量來改變煤粉混合的強(qiáng)烈程度，從而調(diào)整火焰中心位置，最終達(dá)到調(diào)節(jié)兩側(cè)溫度偏差的目的。鍋爐

16、設(shè)計(jì)燃用晉北煙煤，后改燒神華煤，由于神華煤的易結(jié)焦性，在鍋爐的實(shí)際運(yùn)行中，經(jīng)常出現(xiàn)鍋爐吹灰過程中掉焦將渣溝堵塞的現(xiàn)象。通過實(shí)際運(yùn)行觀察，采用混煤的燃燒方式能夠極大程度改善灰渣的結(jié)焦特性，特別是采用爐前混煤的方式，效果更好。通過運(yùn)行技術(shù)人員的不懈努力和探索，目前，單機(jī)日發(fā)1868萬千瓦時(shí)，雙機(jī)日發(fā)3600萬千瓦時(shí)，鍋爐完全可以在100%負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)行。此外，合理運(yùn)用鍋爐設(shè)計(jì)過程中一些措施以及燃料性質(zhì)來改善煤粉的燃燒特性也能在很大程度上控制結(jié)焦，我公司鍋爐較設(shè)計(jì)高度加高了6米，利用神華煤揮發(fā)份高，燃燼性能好的特點(diǎn)，我們降低旋流噴燃器的旋流強(qiáng)度，同時(shí)增加煤粉細(xì)度，來延長煤粉的燃燒時(shí)間，使鍋爐水冷壁區(qū)

17、域的容積熱負(fù)荷和壁面熱負(fù)荷得到有效降低，NOx的排放濃度降至226mg/Nm3低于國家控制標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)由于爐膛較高，也不致引起水平煙道的結(jié)焦加劇和飛灰熱損失的增加。機(jī)組現(xiàn)在運(yùn)行狀態(tài)及生產(chǎn)指標(biāo)2003年全年，我公司#1機(jī)組實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行157天，跨年度連續(xù)運(yùn)行173天；#2機(jī)組實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行153天，雙機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行88天。鍋爐效率完成92.35%，排煙溫度完成132，飛灰可燃物完成0.46%。均優(yōu)于設(shè)計(jì)值。指標(biāo)名稱單位全國（2002年）我公司（2002年）我公司 （2003年）等效可用系數(shù)%91.0992.583.97非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)次/臺(tái).年2.351.52供電煤耗克/千瓦時(shí)340331329.22發(fā)電煤耗克/千瓦時(shí)357313312.98廠用電率%7.156.045.885 結(jié)束語中國綏中電廠屬于我國原來引進(jìn)單機(jī)容量最大機(jī)組，同時(shí)這臺(tái)機(jī)組也是俄羅斯生產(chǎn)的第一臺(tái)燃煤機(jī)組，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不完全成熟，機(jī)組原始設(shè)計(jì)缺陷很