1、全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 锅炉206超临界锅炉启动过程中屏过管壁、主汽温超温分析及对策彭君洋 何 胜（安徽华电宿州发电有限公司 安徽 宿州 234101） 【摘 要】我公司一期工程安装两台 600MW 超临界燃煤汽轮发电机组，锅炉由东方锅炉集团有限公司制造，锅炉采用冷一次风机正压直吹式制粉系统，配 6 台北京重型电力设备总厂制造的 ZGM113G 型中速磨煤机；采用前后墙对冲燃烧方式，24 只煤粉燃烧器分三层布置在炉膛前后墙上；煤粉燃烧器采用日立巴布科克公司（BHK）的HT-NR3 型低 NOx 旋流燃烧器。在所有煤粉燃烧器内装有一只点火油枪和点火装置，在前墙中排
2、和后墙中排的每只煤粉燃烧器中心布置 1 支启动油枪，共 8 只；前墙下排 4 只燃烧器布置有等离子点火装置。我公司自调试至今，锅炉在启动过程中一直存在屏过管壁超温及汽温参数高甚至超温的现象，针对这一现象，在对铜陵、沁北、凤台等同类型锅炉电厂进行咨询，对值班人员的运行经验调查，结合我公司实际，特提出以下分析意见及对策。【主题词】超温 干态 湿态 措施1 引起超温的原因分析1.1 超温机理1 锅侧的辐射热、烟气对流热加热受热面，通过受热面将热量传递给管壁内的蒸汽，炉侧烟气量、烟温的增加、炉膛温度的提高，均会增大向管壁内的蒸汽换热，在管壁内蒸汽的流量、进口温度不变的情况下，管壁内蒸汽温度会升高造成受
3、热面壁温超温、汽温升高。相同原理，在锅侧燃烧保持不变的情况下，管壁内工质的流量减少、饱和温度变化等也会引起汽温超温。2 在湿态转干态过程中，由于我公司储水灌水位修正未按照东锅厂家要求（下表一）的进行修正，而仅依靠分离器压力达到 14.1MPa 时即将水位修正为 0，给运行人员操作调整一个误区，在湿态转干态过程中，盲目增加燃料量提高压力，导致汽温超温。按照东锅厂提供启动曲线，我公司主汽压在 8.49.5MPa 即可完全进入干态运行，对应机组负荷 150-180MW。表一、 东锅提供水位修正值与负荷的关系表 机组负荷 0 120.0 159.0 171.0 173.4 300.0 600.0 67
4、1 MW锅炉负荷 0 20 26.5 28.5 28.9 50 100 111 %水位修正值 0 0 7.2 18.5 22 22 22 22 m1.2 引起超温的因素分析1.2.1 给水流量直流锅炉在启动初期，需要建立最低给水流量（我公司为 400t/h） ，通过 361 阀将未汽化的水回收至凝汽器。在炉内燃烧不变的前提下，给水流量增大，进入水冷壁的水温下降，在水冷壁内的全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 锅炉207产汽量减少，带入凝汽器的热量损失增大。产汽量的减少，导致汽压的下降，通过过热器受热面的蒸汽量减少，对过热器的冷却能力降低，汽温升高。1.2.2 给水温度给水温
5、度升高，给水流量及燃烧负荷等不变的情况下，工质在水冷壁产汽量增加，汽温下降。反之汽温升高。1.2.3 汽压变化在燃烧等其他条件不变情况下，汽压升高，对应的饱和温度的升高。如 3MPa 对应的饱和温度为 233.9，汽压升高到 8MPa 对应的饱和温度为 295.05，饱和温度提高了 61.15、汽压升高到 14MPa 对应的饱和温度为 336.7，饱和温度提高了 102.8。如下图：1.2.4 锅炉燃烧（1）煤粉细度煤粉细度影响着火点距离及火焰中心高度。煤粉越细，火焰中心越低，利于水冷壁产生更多的蒸汽。煤粉粗，火焰中心上移，水冷壁产汽量少，屏过吸热量增大，容易造成屏过管壁超温，汽温升高。（2）
6、磨煤机出口风速磨煤机出口风速升高，着火点远，进入炉内冷风量增大，导致火焰中心上移，冷风量走炉内热量，水冷壁产汽量减少，屏过、对流过热器吸热量增大，造成屏过管壁超温，汽温升高。（3）磨煤机出口温度磨煤机出口温度升高，着火点近，水冷壁产汽量增加，屏过、对流过热器吸热量减小，反之造成屏过管壁超温，汽温升高。（4）锅炉风量点火初期，锅炉总风量增加，烟气在炉内带走的热量增多，炉内辐射换热减少，火焰中心上移，全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 锅炉208造成水冷壁产汽量减少、对流换热增加。（5）送风温度送风温度提高，炉内燃烧稳定，火焰中心下移，水冷壁产汽量增大，利于降低屏过管壁温度及汽
7、温。（6）喷燃器配风我公司 A 层喷燃器改造等离子后，喷燃器射流特性接近直流喷燃器。在点火初期的配风方面，二次风箱压力与炉膛压力差增高，三次风进入炉膛后的旋流效果越好，有利于 A 层喷燃器着火稳定及煤粉在炉膛内停留时间，有利于降低火焰中心。（7）燃煤挥发份等离子点火用煤种，挥发份越高，越利于着火稳定及火焰中心降低。2 防止超温措施2.1 燃烧侧措施2.1.1 降低煤粉细度正常运行中，A 磨煤机折向挡板开度 40%，R90 在 10%左右，根据点火煤种挥发份，最低可关小至 35%，可满足 40t/h 的磨煤机出力，在机组启动正常后，再将其折向挡板恢复。2.1.2 燃用高挥发份煤种根据目前公司来煤
8、情况，点火用煤，A、F 仓优先选用国能煤（挥发份大于 41%，热值大于22MJ/kg） ，其次选用新集煤种（挥发份在 35-40%，热值 19 MJ/kg 左右） 。国能煤种稳定性强于新集煤种。2.1.3 控制磨煤机出口风速控制磨煤机出口风速不高于 22-25m/s。对于 A 磨煤机风速控制低等离子壁温容易超温，此情况可以投入 A 层点火油枪，退出等离子模式，根据燃烧稳定情况退出等离子。2.1.4 提高磨煤机出口温度在点火前，提前投入 A 磨暖风器预暖，启动 A 磨煤机后，尽可能提高磨煤机出口温度，以不高于 95为准。2.1.5 控制锅炉风量在点火初期，控制锅炉总风量不高于 35%。控制在 3
9、5%总风量容易造成风量低于 30%而 MFT 动作，在启动 F 磨煤机前可将锅炉风量保护解除。启动过程中严密监视氧量变化，氧量低于 10%时及时增加风量。通常为防止一次风机抢风，在 A 磨煤机运行时，均建立另外一台磨煤机的风道。由于此部分冷风进入炉膛，会带走大量炉内热量，因此不建议多建立风道，可以通过维持较低一次风压实现，根据 A 磨煤机运行状况，一次风压维持在 7-9KPa。如需建立风道，应使用 E 磨煤机进行，保持 20-30t/h 风量即可。2.1.6 喷燃器合理配风为保证 A 层喷燃器三次风的旋流强度，A 层喷燃器二次风箱进风调门全开，其他层均关闭，保全国火电 600MW 机组技术协作
10、会第十三届年会论文集 锅炉209持风箱压力与炉膛内压力差大于 0.5KPa。根据风箱与炉膛压差情况，保持燃尽风适当开度。2.2 蒸汽侧措施2.2.1 降低给水流量降低给水流量，可以使工质在水冷壁内单位吸热量增加，产汽量增加，减少带入凝汽器的热量。铜陵电厂在使用等离子点火也出现超温现象，其采用的措施之一是将给水流量降低至 350t/h。根据我公司目前情况，应维持给水在 400t/h，通过增大给水试图增加减温水的方法在实践中是被证实无效的。2.2.2 提高给水温度给水温度尽可能提高，有效途径是:a、辅汽至除氧器加热门全开。b、提高辅汽压力至1.0MPa。c、低加随机启动，高加随机启动。d、降低给水
11、流量。2.2.3 合理调节高、低旁在汽机冲转后，高旁关小幅度以不影响主汽压变化为原则，防止由于旁路操作引起的汽压大幅变化。2.2.4 合理控制冲转压力由于锅炉出口蒸汽压力越低，蒸发热占的比例越小；压力越高，蒸发热占的比例越大，因此相同炉内燃烧条件下，适当降低冲转压力可以取得较多的蒸汽量，确保一定蒸汽通过过热器使屏过及主汽温不容易超温。经过运行积累，主汽压控制在 4MPa 左右时即可满足汽机冲转要求。2.3 仅用启动油枪点火在煤质较差，完全依靠启动油枪点火应遵循以下步骤进行：1） 燃烧器前墙中层启动油枪及后墙中间层启动油枪投运； 2） 在锅炉负荷达到 20B-MCR 负荷以后，可开始投入第一台磨
12、煤机，建议先投运配后墙上排燃烧器的磨煤机；3） 第二台磨煤机投入，建议先投运配前墙上排燃烧器的磨煤机；4） 锅炉负荷到达可以切停油枪时，逐步熄灭燃烧器前、后墙中层各只启动油枪，此时应密切注意炉膛火焰状况，如出现燃烧不稳定情况，应停止切停油枪，转入增加油枪投入；5） 通过设定磨煤机给煤的自动增加和投入启动油枪燃烧率的减少以控制燃料混烧率（给煤率控制在其高、低限制值内） ；6） 在锅炉负荷达到 40ECR 负荷时，可投入第三台磨煤机，建议投运配后墙下排燃烧器的磨煤机；7） 在锅炉负荷达到 50ECR 负荷时，可投入第四台磨煤机，建议投运前墙下排燃烧器对应的磨煤机；8） 相继投入第四、五台磨煤机；9
13、） 在锅炉负荷达到 75ECR 负荷时，第六台磨煤机投入；10）在锅炉负荷达到 100ECR 负荷时，锅炉前墙上排燃烧器可熄火、退出运行。这种运行模式（前墙上排燃烧器不投运、5 台磨煤机带 100ECR 负荷）是推荐的常规运行模式。2.4 煤、油混燃控制策略全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 锅炉210由于设备等原因，在等离子模式下需要投用启动油枪时应遵循以下步骤进行：1） 联系燃油泵房增开一台燃油泵； 投入蒸汽雾化。如雾化汽压力低，可以适当提高辅汽联箱压力。2） 将启动油油压调门切至手动，开度保持 30-40%；3） 微调启动油回油电动门前手动门（由于此手动门对油压影响较
14、大，每次调整幅度应控制在2（开启一圈 180） ，调整启动油压在 1.2-1.5MPa 之间；4） 投入需投启动油枪，启动油调门保持开度不变；5） 将所投入启动油枪对应的二次风开至“燃油位” ，保证燃油充分燃烧；6） 为防止增加燃料量过快，投入一支启动油枪后，应减少 A 磨煤量 3-5t；7） 通常只需要投入两只启动油枪即可以满足需要；8） 在煤质较差的情况下，也可以通过投入一只或两只启动油枪强化炉内下部燃烧，防止超温；2.5 湿态转干态防止超温在 400t/h 给水流量的前提下，按照启动曲线，在 8.4MPa 的定压运行时，实现湿-干态转换。湿-干态转换时对应机组负荷 160-180MW。在
15、湿态向干态转换过程中，由于增加燃料量后烟气侧的变化先于蒸汽侧，燃料量的增加应均匀，以 2t/min 为宜，防止过快增加燃料量后蒸汽流量滞后造成超温。在增加燃料量的同时，保持给水不变，同时监视垂直水冷壁出口工质温度、过热度、361阀开度。随着燃料量的增加，361 阀开度逐渐关小，垂直水冷壁出口工质温度上升，过热度由负转正，当 361 阀开度为 0、过热度大于 5 时，表明已转入干态运行。之后的操作应按照一定煤配一定比例水来进行。当分离器压力达到 14.1MPa 时，热控逻辑强制分离器水位显示至 0.根据计算，400 吨给水转直流对应燃油 38t/h，折合煤约 76 t/h，考虑不完全燃烧损失，需
16、要煤量 85 t/h 左右。2.6 运行操作（1）燃料量的增减幅度应缓慢而均匀，防止大幅度增加燃料量。由于在大幅度增加燃料量时，燃烧侧变化速度快于蒸汽侧，在蒸汽侧蒸发量未跟上燃烧变化速度时，极容易造成屏过壁温超温。（2）在启动 F 磨煤机时，应在 A 磨煤机煤量高于 45t/h 时进行。启动 F 磨煤机后，立刻降低A 磨煤机煤量，保持启动 F 磨煤机后总煤量与启动前基本一致。防止由于煤量大幅增加造成超温。在启动 F 磨煤机后，如果屏过及主汽温有较快上升速度，可以通过快速开汽机调门增带负荷保持汽压不上升或略微下降（主汽压下限为 7.5Mpa）的方法防止超温。（3）按照锅炉启动曲线进行升温升压、高
17、旁开关及湿态转干态进行：全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 锅炉2112.7 逻辑修改对我公司湿态转干态储水灌水位修正方法进行修改，由压力修正修改为东锅厂家要求的负荷修正，给运行人员操作提供可靠依据。3 结束语通过对超临界锅炉启动过程中屏过管壁、主汽温超温分析，采取有效的技术措施，经过多次的开机运行实践，基本上能够避免高温受热面管子金属出现超温现象。但是，由于我们的技术水平所限，对于一部分问题目前仍然处于摸索阶段。参考文献：东方锅炉厂说明书烟台龙源等离子说明书全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 锅炉212作者简介：彭君洋 锅炉运行专工，现任主任助理，安徽华电宿州发电有限公司 何 胜 发电部副主任，安徽华电宿州发电有限公司
