900MW超临界塔式锅炉的调试及运行
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第26卷第2期 2006年4月
动 力 工 程
JournalofPowerEngineeringVol.26No.2
Apr.2006
文章编号:100026761(2006)022180206
900MW超临界塔式锅炉的调试及运行
冯伟忠(上海外高桥第三发电有限责任公司,上海200137)
摘 要:介绍了外高桥二期900MW锅炉调试方面的特点,确保一次风系统热状态下平衡的特殊方法,提高再热器酸洗流速和酸洗前后大流量水冲洗的措施,开式稳压冲管的特点,采用带旁路启动的原因和效果等。并对锅炉水动力和低负荷燃烧稳定性、结焦情况及锅炉自动化等作了介绍,分析了再热温度偏低的原因,讨论了炉膛出口定义问题及结焦风险等。还介绍了空气预热器频繁故障的解决方案。图4参8
关键词:动力和机械工程;锅炉;超临界参数;酸洗;冲管;结焦中图分类号:TK229 文献标识码:A
CommissionAdjustmentandOperationofa900MWTowerTypeSuper2criticalBoiler
FENGWei2zhong(ShanghaiWaigaoqiaoNo.3PowerCo.Ltd.,Shanghai200137,China)
Abstract:ParticularitiesconcerningadjustmentsduringcommissioningofWaigaoqiaosecondstage’s900MWboilerarebeingdescribed,includingspecialwaysforwarrantingthebalanceofprimaryairinthehotstate,meansofraisingthetempoofacidcleaningandthatofthesucceedingflushingwithmuchwater,particularitiesofopenflushingatconstantpressureandthereasonforadoptingby2passstartingaswellasitseffect.Describedinadditionaretheboiler’sfluiddynamics,combustionstabilityatlowload,stateofslaggingandtheautomation.Thereasonforaratherlowreheattemperatureisbeinganalyzed,howtodefinethefurnace’soutletandtheriskofslaggingdiscussed,togetherwithadescriptionofoftenoccurringfailuresoftheairpreheaterandremediesadopted.Figs4andrefs8.Keywords:powerandmechanicalengineering;boiler;super2criticalparameters;acidcleaning;flushing;slagging
收稿日期:2005207214
作者简介:冯伟忠(19542),男,浙江宁波人,高级工程师,上海外高桥第三发电有限责任公司副总经理。
上海外高桥电厂二期2×900MW工程采用德国ALSTOM2EVT的塔式炉,系超临界,一次再热,扩容式启动,分离器内置,螺旋水冷壁,滑压运行,单炉膛四角切圆燃烧,露天布置,平衡通风,固态排渣煤粉锅炉(图1),它是目前世界上最大的燃烟煤单炉膛锅炉。基本设计参数如下:过热蒸汽流量2788tΠh;过热蒸汽压力Π温度25.76MPaΠ542℃;
再热蒸汽流量2476tΠh;
再热器进口蒸汽压力Π温度5.92MPaΠ319.3℃;
再热器出口蒸汽压力Π温度5.74MPaΠ568℃;
给水温度272.6℃;
排烟温度130℃;
设计煤种神府2东胜烟煤。
1 锅炉的调试及启动1.1 一次风调平及空气动力场试验按中国的调试规程,一次风调平及锅炉空气动力场试验是锅炉启动前的冷态基本调试项目。但在图1 900MW塔式锅炉布置图Fig1 Lay2outofthe900MWtowertypeboiler本工程的设计联络会上,ALSTOM对此断然拒绝。他们认为,冷热态工况差别太大,冷态的试验结果对热态的运行没有任何指导意义。对于一次风系统,
他们指出,在热态,不仅温度不同,运行时大量煤粉充斥管内,其流动特性与冷态无粉时也截然不同。如果将一次风调成冷态平衡,热态带粉运行工况将出现不平衡,这除了会造成炉内燃烧切圆偏斜外,还会导致流速偏低的一次风管发生堵粉及自燃。为达到热态带粉工况下的平衡,确保锅炉切圆燃烧的安全,ALSTOM采用的是计算法。根据大量的基础实验数据,运用计算机流体动力学分析方法,分别求出每台磨煤机对应的4个一次风管系热态带粉时的阻力偏差,而后在每根一次风管道内加配一个不同孔径的节流孔板,理论上可使系统在正常运行时达到动态平衡。运行实践证明,这种方法是正确的。从2003年11月第一台锅炉开始冲管至今,从未发生过一起一次风管堵粉或自燃的情况,并且磨煤机的出风温度通常在83℃～85℃,比之国内燃用同类煤种的300MW～600MW机组高得多。另外,
从工业电视上所看到的炉内切圆燃烧工况良好,应该说,ALSTOM的设计是成功的。1.2 化学清洗按合同,锅炉酸洗由ALSTOM负责。在投标及合同谈判阶段,德方一直推荐采用氢氟酸进行酸洗,
鉴于上海地区难以对这种酸洗后的废弃物进行符合环保要求的处理,故最终决定采用柠檬酸。由于对流受热面均为水平布置,能排尽管内积水(酸),故过热器及再热器等整个受热面都被纳入酸洗范畴。这里值得介绍的是德方酸洗工艺的两个特殊之处:一是为解决再热器内流速过低的问题,将再热器系统4个减温器的芯子抽出,加入临时阀芯。酸洗中将
其中的2个开启,另2个关闭,过一定时间再切换,
这使再热器中的流速提高了1倍;二是将电动给水泵与2台凝结水泵临时并联运行,在酸洗前后对整个系统进行大流量水冲洗(流量高达4200tΠh),利用其大的动量将系统内的各种沉淀的垢物和杂质带出系统。1.3 冲管虽然德方声称经过他们的这种酸洗工艺处理后可不进行冲管,但我方尚无此把握。当然,工艺仍按德方规定,采用开式稳压冲管,最高稳定热负荷达45%BMCR,持续约20min,每天只进行一次。这样,每次的平均间隔超过20h,使锅炉有充分的冷却时间,让管子内壁氧化物等通过这种冷热循环而自然剥离,提高冲管的效果。2台锅炉要不是遇到了临冲管爆管等事故,连续冲5～7天,靶板基本上就能合格。因此,这其实也是最省钱省时的方法。应该指出,从我们以往的经验来看,这种冲管的标准实际上是最高的,因为一旦靶板合格,说明系统内的氧化残留物已基本上被清除干净。国内汽包炉的降压冲管,当第一次靶板合格后需停炉12h再冲,此停炉以后的第一次冲管,由于大量剥离氧化物被冲出,其靶板一定是“一塌糊涂”。而后的冲管,一旦靶板合格便可停冲。但事实上,一次停炉并不能彻底清除管内氧化垢物。假设在此结束冲管后,过20h再点火冲一次,可以断定其靶板仍会“惨不忍睹”。这就能解释许多新机组在投产1年后的揭缸检查时,发现调节级已是麻点一片。1.4 带旁路启动[1]按中、美、日等国的技术规范,新机组调试阶段允许蒸汽品质低于正常运行标准,通过不同负荷阶段的“洗硅”等调试步骤,不断改善汽水品质以逐步达到生产标准。在此过程中,不可避免地造成大量低标准的蒸汽进入汽轮机。但德国的超(超)临界机组,即使在调试阶段,也必须执行正常运行的蒸汽品质标准。因此,在汽轮机启动前,要经过一个锅炉带旁路运行过程,并维持相当的热负荷。通过采取加大炉水的置换力度[2]及投入凝结水精处理系统等措施以逐步提高汽水品质。经过数天甚至数星期的时间,当主、再热蒸气及凝结水质符合标准后才能冲转汽轮机。这一程序不仅应用于基建阶段,即使在投产后,机组的每次冷态启动都必须先带旁路运行。用这种方法实际上起到两个作用:一是相当于洗硅,
二是将启动过程中产生的氧化铁剥离物及固体颗粒[3]直接排入凝汽器。因此,可彻底杜绝调试及启动阶段低标准蒸汽对汽轮机通流部分造成的侵害,
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冯伟忠:900MW超临界塔式锅炉的调试及运行大大减轻了SPE问题,这对百万千瓦级超(超)临界汽轮机尤为重要。由于本工程已注意在冲管阶段就加大炉水的置换力度,故第一台锅炉的带旁路运行只用了3天就达到了预期目标,这中间还包括了近1天的停炉换水。目前,2台汽轮发电机都已通过了性能考核试验,汽轮机的相对内效率及热耗均远优于设计保证值,这说明锅炉调试阶段的酸洗、冲管及带旁路启动等措施是有效的。2 锅炉运行及性能情况 从运行的情况来看,锅炉的性能是相当不错的,尤其是锅炉的水动力稳定性很好。水冷壁出口的温度偏差在正常工况下不超过25℃,且分布较为均匀[4](图2)。另外,过热器及再热器至出口联箱的温度分布也相当均匀,这反映了其受热的均匀性。2台机组在调试期间最高负荷分别达到1003MW和1008MW。并能在BMCR(980MW)工况下长时间连续稳定地运行。图2 过热器、再热器出口联箱及螺旋水冷壁出口温度分布Fig2 Outlettemperaturedistributionofthesuperheaterandreheaterheaders,andofthespiralwaterwall2.1 水动力稳定性水冷壁出口温度的偏差,与负荷呈负相关性,在满负荷时,温度偏差几乎可以忽略。而低于600MW后,随着水冷壁进出口工质的比容差逐步增加,此偏差会逐渐增大,特别是在刚进入直流的低负荷下,若停留时间较长,这一偏差会增大,有时可达60℃～70℃。另外,运行的方式也会影响到水动力的稳定性,主要有3个方面:①高压加热器的停役,会造成给水温度降低,水冷壁进出口比容差更大,这会降低水动力的稳定性,增大水冷壁出口温度偏差;②在直流低负荷工况下油枪未停,极易造成水动力失稳而导致锅炉跳闸;这是因为油枪的火炬很短,只能加热油枪附近局部的螺旋水冷壁管子,而直流锅炉的水动力对加热的不均匀特别敏感;③在直流低负荷时投用低层磨煤机。这时,因为虽然采用了螺旋水冷壁及冷灰斗,但冷灰斗的几何特点决定了其不可能构成均匀的受热面。当火焰中心下移后,冷灰斗的辐射角系数增大,其受热比例增加,相当于整个水冷壁的加热不均匀度增加。2.2 低负荷燃烧稳定性按照合同,该锅炉的最低不投油稳燃负荷为25%BMCR,在调试中该指标就轻易达到了。在调试中有一次因故障跳磨,只剩下1台磨煤机,仅15%
BMCR热负荷,但仍能维持燃烧。运行人员怕出事,人工将其停役。这一案例实际上反映该锅炉的低负荷燃烧稳定性相当好。不过,这除了得益于设计上所采取的一系列有利于稳燃的措施[3]外,从以往的经验来看,似乎锅炉越大,低负荷的稳燃特性也越好。依笔者所见,其原因之一是锅炉越大,炉膛横截面上从中心到边缘(水冷壁)的温度梯度越小,越能形成稳定的燃烧中心区。因此,对于1000MW级特大型锅炉,低负荷稳燃应不再是锅炉安全运行的主要问题。2.3 锅炉自动化经调试,在试运行时锅炉的所有自动调节系统及保护均已能投入运行,各自动调节系统的指标良好,机组的负荷变化率已调到1.2%BMCR,AGC也能投入运行,一般的运行工况不需人工干预,2号机组168h试运行前就实现了全负荷FCB
