超臨界600mw超臨界機組直流鍋爐運行的動態(tài)特性

超臨界600mw超臨界機組直流鍋爐運行的動態(tài)特性

0直流方式運行穩(wěn)定性差根據(jù)華源動力龍門有限公司2.600mww離心式裝置的運行特性和運行中的一些問題，尤其是由于現(xiàn)有的低流量列方式的運行經(jīng)驗，在運行過程中，很難理解直式中動態(tài)運行的特征。在從循環(huán)方式向直式轉(zhuǎn)變的過程中，燃燒不穩(wěn)定，水冷壁、熱源壁溫度和焦墻等。本文從超臨界直流鍋爐運行特性與循環(huán)爐的區(qū)別入手,通過5個方面的分析和探討,得出與循環(huán)方式運行的區(qū)別,總結(jié)經(jīng)驗,為以后大型超臨界機組的調(diào)試及運行提供條件,為機組移交節(jié)省時間,為機組的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行提供保證。1溫度調(diào)整1.1爐稈火焰中心變化循環(huán)方式的主汽溫主要從2個方面調(diào)整:一是通過投運不同高度的燃燒器來調(diào)整爐膛火焰中心,如果燃燒調(diào)整不好,燃燒中心上移時,不僅造成過熱器、再熱器壁溫超溫,還造成減溫水需求量大;二是通過改變氧量調(diào)整過?？諝庀禂?shù),因為過?？諝庀禂?shù)偏大或偏小,將造成對流換熱和輻射傳熱的比例變化。1.2調(diào)整煤水比,降低主汽溫直流運行方式下主汽溫主要靠調(diào)整給水量、給水溫度、燃料量、中間點溫度、減溫水協(xié)調(diào)控制等,表1介紹了哈爾濱鍋爐廠設(shè)計的600MW超臨界機組調(diào)整情況。煤水比失調(diào)會引起主汽溫度偏離設(shè)計值,因此要根據(jù)煤質(zhì)情況確定合理的煤水比。中間溫度點選為分離器出口溫度,中間點溫度比主汽溫度更靈敏地反映煤水比,中間點溫度反映了鍋爐蒸發(fā)和過熱吸熱的比例,改變中間點溫度也可以影響主汽溫度。因此,根據(jù)主汽溫度曲線高低確定合適的中間點溫度,在中間點溫度合適的情況下,如果主汽溫仍偏高,只有通過減溫水來調(diào)節(jié),投減溫水時應(yīng)注意減溫水后蒸汽溫度不能低于該壓力下的飽和溫度,避免造成水沖擊;升負(fù)荷時,先加水再按比例加煤。中間點溫度設(shè)定值是根據(jù)壓力自動給出的,也就是分離器出口溫度減去該點壓力對應(yīng)的飽和溫度,即該點的過熱度,一般取20~30℃,這與每個鍋爐熱平衡設(shè)計有關(guān)。在正常運行中,當(dāng)中間點溫度偏離設(shè)定值時,應(yīng)立即調(diào)整給水量使實際溫度恢復(fù)到設(shè)定值。在調(diào)試過程中根據(jù)主汽溫度曲線高低確定合適的中間點溫度,有時中間點溫度已符合設(shè)定值,但主汽溫度仍然偏離設(shè)計值,這時需要對中間點溫度設(shè)定值進行修正,主汽溫度仍然偏離設(shè)計值說明鍋爐水冷壁等蒸發(fā)吸熱和過熱吸熱的比例不合適。因此,控制中間溫度關(guān)鍵要調(diào)整好煤水比,影響煤水比的主要因素有3點:一是煤質(zhì)的變化,需要定期進行煤質(zhì)化驗;二是給水溫度變化,需要運行人員注意給水溫度,特別是高低加投退,給水溫度變化,水冷壁熱負(fù)荷加重,避免超溫,在滿負(fù)荷遇到高加退出時,應(yīng)立即退出上層燃燒器,并適當(dāng)降低負(fù)荷,以避免主汽溫超溫;三是受熱面污染,例如,水冷壁表面結(jié)焦,過熱器積灰嚴(yán)重等,影響熱吸收,造成吸熱比例變化,導(dǎo)致調(diào)節(jié)失控。2給排水檢測2.1液-汽兩相分界面循環(huán)鍋筒爐給水量的調(diào)節(jié)和汽溫調(diào)節(jié)相關(guān)不大,因為過熱器受熱面是固定的,以及鍋爐蓄熱量大,汽溫調(diào)節(jié)方便,鍋筒中有較大的工質(zhì)容積及能量儲存,有明顯的液-汽兩相分界面。因此,循環(huán)鍋筒爐主要控制蒸汽壓力和水位的變化,給水流量通過水位變化保持與蒸發(fā)量平衡。2.2水流量的影響直流運行方式下鍋爐的加熱、蒸發(fā)和過熱各區(qū)段之間無固定界限,一種擾動將對各種被調(diào)參數(shù)起作用,因為沒有鍋筒,直流鍋爐的總蓄熱量約為同容量鍋筒爐的1/4~1/2。在直流運行方式下,采用強迫流動,給水流量變化將影響系統(tǒng)壓力、蒸汽溫度、蒸汽流量。如圖1所示,給水量增加擾動時的動態(tài)特性(燃料量不變),由于需要加熱的工質(zhì)增加,使加熱區(qū)段增長,過熱區(qū)段縮短,同時蒸汽流量增加,均造成過熱汽溫下降。但蒸發(fā)量及汽溫的變化均延遲一段時間t再上升,又由于增加的給水量變成蒸汽要經(jīng)歷工質(zhì)流動及傳熱過程,蒸汽量的上升是逐漸的。由于大型直流鍋爐的汽水流程長度很大,因此采用中間點溫度來調(diào)整給水流量與燃料的比值。3壓力配置3.1循環(huán)鍋爐壓力調(diào)節(jié)方法循環(huán)鍋筒爐壓力變化主要反映系統(tǒng)入爐煤量的熱量和輸出蒸汽的能量平衡,壓力調(diào)節(jié)主要靠入爐煤量的調(diào)節(jié)。3.2系統(tǒng)動態(tài)時鍋爐負(fù)荷的變化直流運行方式下鍋爐壓力調(diào)節(jié)的實質(zhì)就是保持鍋爐負(fù)荷與汽輪機所需的蒸汽量相等。直流運行鍋爐的蒸汽量等于進水量,單純鍋爐燃料量的變化,除了在動態(tài)過程中蒸發(fā)量有所變化外,不能引起鍋爐負(fù)荷的改變,只有改變給水量才能改變鍋爐負(fù)荷。壓力調(diào)節(jié)時,用給水量穩(wěn)定汽壓。負(fù)荷變動時,增減給水量的同時,相應(yīng)調(diào)整燃料量和風(fēng)量。4從濕態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦蓱B(tài)超臨界直流鍋爐啟動系統(tǒng)配置爐水循環(huán)泵,與鍋爐水冷壁最低質(zhì)量流量相匹配。采用爐水循環(huán)泵,可以將再循環(huán)流量與給水混合后進入省煤器,從而節(jié)省由于此部分流量進入擴容器后膨脹、蒸發(fā)而損失的工質(zhì),且完成鍋爐啟動從亞臨界到超臨界直流的轉(zhuǎn)變。啟動初期,汽水分離器中保持一定的水位,汽水分離器的作用相當(dāng)于鍋筒,處于濕態(tài),存在兩相區(qū)。隨著燃燒率的增加,產(chǎn)汽量逐漸增加,分離器內(nèi)水越來越少,35%左右負(fù)荷時,產(chǎn)汽量與進入省煤器的給水量相等,汽水分離器已無水位,由濕態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦蓱B(tài),因水的飽和溫度隨壓力的提高相應(yīng)升高,汽化潛熱相應(yīng)減少。當(dāng)壓力高于臨界點時,汽化潛熱等于0,水在臨界壓力22.12MPa下被加熱至臨界溫度374.15℃時,即全部從液相轉(zhuǎn)為蒸汽,不存在兩相區(qū),即水變成蒸汽是連續(xù)的,并以單相運行。在超臨界壓力下,水到蒸汽的變化只經(jīng)歷加熱階段和過熱階段,而無飽和蒸汽區(qū),圖2是轉(zhuǎn)直流運行時,循環(huán)流量與給水流量的關(guān)系。5入爐內(nèi)煤炭量5.1煤粉細(xì)度檢查循環(huán)鍋筒爐因鍋爐蓄熱量大,入爐煤量的波動對運行參數(shù)受干擾小,相對穩(wěn)定。燃燒穩(wěn)定性調(diào)整主要是通過對煤質(zhì)分析報告進行審查,核對是否與設(shè)計煤種相符,化驗煤粉細(xì)度是否符合要求。煤粉顆粒大,造成燃燒中心上移,調(diào)整鋼球配比,增大球徑小的裝球量及調(diào)整分離器的角度。送風(fēng)量大也造成燃燒中心上移,后屏過熱器、再熱器對流傳熱增加,造成過熱器、再熱器壁溫超溫,因此控制總風(fēng)量,通過測量灰渣未完全燃燒損失和排煙損失,省煤器出口氧量最佳控制點,得出最佳風(fēng)量。5.2風(fēng)煤比和風(fēng)壓對鍋爐穩(wěn)定運行的影響直流鍋爐的入爐煤量波動對運行參數(shù)干擾大,因此制粉系統(tǒng)直接影響著鍋爐的穩(wěn)定運行,風(fēng)量調(diào)整不好會造成給粉管堵煤、給粉管超溫、爆燃等現(xiàn)象,風(fēng)煤比控制不好造成燃燒不穩(wěn)定等。下面介紹600MW超臨界直流鍋爐制粉系統(tǒng)的優(yōu)化控制。5.2.1磨煤機的出力同其他類型的磨煤機不同,雙進雙出鋼球磨煤機的出力不是靠調(diào)節(jié)給煤機的輸煤速度,而是靠調(diào)節(jié)輸入磨煤機輸送煤粉的一次風(fēng)量。而給煤機轉(zhuǎn)速控制由磨煤機內(nèi)煤位控制。5.2.2旁路風(fēng)的作用磨煤機的總風(fēng)量是指進入磨煤機的一次風(fēng)流量與進入混煤箱的旁路風(fēng)流量的總和。在低負(fù)荷情況下,只依靠一次風(fēng)不能提供足夠的風(fēng)速來輸送煤粉,增加旁路風(fēng)后能保證在任何出力的情況下,保持煤粉管中具有足夠的輸送煤粉的風(fēng)速。旁路風(fēng)的另一作用是當(dāng)旁路風(fēng)進入混煤箱中可對原煤進行預(yù)烘干,當(dāng)磨煤機的風(fēng)粉出口溫度偏低時,可調(diào)節(jié)旁路風(fēng)量,使風(fēng)粉溫度維持在要求的范圍內(nèi)。通?？傦L(fēng)量的最低限值限定在滿風(fēng)量的80%左右。5.2.3壓力和壓力磨煤機的一次風(fēng)為1臺鍋爐的磨煤機合用2臺一次風(fēng)機。一次風(fēng)除了滿足調(diào)節(jié)出力所需要的流量,還必須在任意出力下滿足一定的壓力,以保證磨煤機在任何負(fù)荷下,一次風(fēng)壓力維持在所需范圍內(nèi),保證煤粉輸出磨煤機。一次風(fēng)的壓力控制是通過調(diào)節(jié)風(fēng)機動葉開啟角度來實現(xiàn)的,一次風(fēng)壓力的設(shè)定值將由全部磨煤機的入口風(fēng)擋板開度決定,同時增加了煤流量的修正補償量及最小限制值,設(shè)定的一次風(fēng)壓力值同實際的一次風(fēng)壓力值通過PI控制器比較后,最終調(diào)節(jié)風(fēng)機動葉,以滿足所需要的一次風(fēng)壓力。5.2.4溫度調(diào)節(jié)磨煤機出口端風(fēng)/煤粉溫度應(yīng)維持在工藝所規(guī)定的要求,磨煤機出口溫度設(shè)定在70℃。溫度的調(diào)節(jié)是通過調(diào)整一次風(fēng)的熱風(fēng)和冷風(fēng)的混合比例實現(xiàn)的。冷風(fēng)擋板調(diào)溫,熱風(fēng)擋板調(diào)風(fēng)量;當(dāng)