660MW超臨界鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行工況下再熱器汽溫偏低原因分析及改造、運(yùn)行措施探討

劉雲(yún)鵬1，許 彤2

（1.國(guó)電湖南寶慶煤電有限公司，湖南 邵陽(yáng) 422000；2.國(guó)家電投集團(tuán)廣西北部灣（欽州）熱電有限公司，廣西 欽州 535000）

摘 要：通過對(duì)國(guó)電湖南寶慶煤電有限公司#01、#02鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行工況下再熱器改造前后的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，查明鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行工況下再熱器溫度偏低的原因，逐步進(jìn)行改造可行性研究、改造施工，并注意調(diào)整好鍋爐的工況，消除鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行工況下再熱器溫度偏低的原因，保證鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高機(jī)組的可靠性。

關(guān)鍵詞：鍋爐；再熱器；溫度；改造

國(guó)電湖南寶慶煤電有限公司2×660MW鍋爐為超臨界直流鍋爐，一次再熱、單爐膛、前后墻對(duì)沖燃燒方式、尾部為雙煙道結(jié)構(gòu)，采用煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)，露天布置，采用雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)冷一次風(fēng)正壓直吹系統(tǒng)，磨煤機(jī)5運(yùn)1備，煤質(zhì)為貧煤。過熱器和再熱器溫度控制范圍：過熱汽溫在35%～100%B—MCR，再熱汽溫在50%～100%B—MCR負(fù)荷范圍時(shí)，應(yīng)保持穩(wěn)定在額定值，偏差不超過±5℃；與汽機(jī)匹配后,50%THA/40%THA/30%THA再熱器出口溫度為558℃ /547℃ /533℃。

1 問題的提出

國(guó)電湖南寶慶煤電有限公司一期工程建設(shè)2×660MW超臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐型號(hào)為DG2070/25.4-II9型。由于電廠實(shí)際燃用煤種同設(shè)計(jì)煤種差異較大、煤質(zhì)波動(dòng)大，機(jī)組投運(yùn)后出現(xiàn)了低負(fù)荷下再熱汽溫度偏低問題?，F(xiàn)燃用主要是貧煤和煙煤的混煤，煤質(zhì)發(fā)熱量、灰分、水分與設(shè)計(jì)煤種相比變化不大，但煤質(zhì)干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf約23%，而原設(shè)計(jì)煤種為當(dāng)?shù)責(zé)o煙煤和煙煤的混煤，干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf約13.02%。實(shí)際燃用的煤質(zhì)揮發(fā)分明顯提高，而且由于無煙煤的摻燒量減少，煤質(zhì)的著火和燃盡性相比原設(shè)計(jì)煤質(zhì)有明顯的提高，煤粉著火提前，火焰中心降低，爐膛出口煙溫降低，采用對(duì)流傳熱的再熱器吸熱明顯降低，汽溫也隨之降低。

運(yùn)行中再熱汽溫偏低主要發(fā)生在鍋爐低負(fù)荷區(qū)段，其主要特征如下：負(fù)荷在500MW以上，再熱器汽溫能達(dá)額定值；負(fù)荷在400～500MW，再熱器汽溫約530℃；負(fù)荷在300～400MW，再熱器汽溫約510℃；負(fù)荷在300MW以下，再熱器汽溫約500℃；兩臺(tái)鍋爐比較，#02號(hào)爐汽溫偏差小于#01號(hào)爐，過熱器系統(tǒng)運(yùn)行中減溫水量偏差大。

2 再熱器汽溫偏低原因分析

煤質(zhì)差異導(dǎo)致吸熱分配變化；擋板調(diào)節(jié)不靈活；低負(fù)荷下燃燒器投運(yùn)組合不合理；過量空氣系數(shù)選取過低；燃燒調(diào)整不合理；再熱器受熱面沾污等都可能是再熱汽溫偏低的原因。根據(jù)運(yùn)行情況，再熱器汽溫偏低主要在400MW（60%負(fù)荷時(shí)）以下，再熱器此時(shí)出口汽溫約535℃。

綜合分析上述因素，造成低負(fù)荷工況時(shí)再熱器汽溫偏低的主要原因是：爐膛出口煙溫降低，爐膛出口煙溫降低的原因是煤質(zhì)、燃燒工況、調(diào)節(jié)擋板、磨煤機(jī)投運(yùn)等一系列情況的綜合反映。另一方面考慮再熱器系統(tǒng)的對(duì)流特性，在低負(fù)荷時(shí)，鍋爐再熱器汽溫不能達(dá)到額定值。鍋爐長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，再熱器汽溫偏低成了突出問題。3 再熱器改造方案及結(jié)果分析

目前實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生了低負(fù)荷下汽溫低于設(shè)計(jì)值的現(xiàn)象，對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的分析、核算，為徹底解決再熱器出口汽溫偏低問題，在鍋爐后豎井增加低溫再熱器垂直段的受熱面積。上級(jí)管組管子規(guī)格和材質(zhì)為：Φ57×4.5/12Cr1MoVG，每臺(tái)爐增加管組168片，規(guī)格和材質(zhì)同上級(jí)管組，標(biāo)高62.9～73m。因#01爐加裝管屏高度過高導(dǎo)致再熱汽溫偏高，需長(zhǎng)期投入減溫水的情況，經(jīng)傳熱計(jì)算降低增加管屏高度3.6m，實(shí)際加裝管屏高度變?yōu)?.4m。

本次改造方案的驗(yàn)算主要是通過調(diào)整熱力計(jì)算參數(shù)來模擬鍋爐的實(shí)際運(yùn)行工況，使計(jì)算更符合實(shí)際；再對(duì)改造方案進(jìn)行校核計(jì)算，得到改造后的預(yù)期運(yùn)行效果。模擬運(yùn)行工況的計(jì)算表明，如果鍋爐在低負(fù)荷下沒有適當(dāng)增大過量空氣系數(shù)，并投運(yùn)下層燃燒器時(shí)，鍋爐會(huì)出現(xiàn)再熱蒸汽溫度偏低的情況。對(duì)鍋爐低溫再熱器受熱面進(jìn)行改造，增加約3550m2的受熱面，能夠在現(xiàn)有運(yùn)行條件基本不變的情況下使低負(fù)荷再熱蒸汽溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值，但在滿負(fù)荷下后豎井再熱器側(cè)煙氣份額會(huì)降低，需要減小再熱器調(diào)節(jié)擋板開度，如果調(diào)節(jié)擋板不靈活則需要通過噴水減溫來維持再熱器出口汽溫。

4 建議運(yùn)行措施

從國(guó)電湖南寶慶電廠鍋爐運(yùn)行中可以看出，再熱器在500MW負(fù)荷以上汽溫都能達(dá)額定值；在低負(fù)荷工況時(shí)，鍋爐存在再熱器汽溫與汽機(jī)匹配參數(shù)比較略有偏低的現(xiàn)象。考慮機(jī)組的整體性，使機(jī)組適應(yīng)低負(fù)荷運(yùn)行工況，除按上述方案增加再熱器受熱面，在后續(xù)的運(yùn)行中，還需完善以下運(yùn)行措施以保證汽溫達(dá)到額定值。

4.1 燃燒調(diào)整

超臨界前后墻對(duì)沖鍋爐實(shí)際運(yùn)行中靠近側(cè)墻兩側(cè)是最容易缺風(fēng)的，因此一般將兩側(cè)燃燒器外二次風(fēng)開到最大，中間燃燒器外二次風(fēng)相應(yīng)關(guān)小。由于機(jī)組長(zhǎng)期在低負(fù)荷運(yùn)行，而設(shè)計(jì)的最佳負(fù)荷是高負(fù)荷，建議針對(duì)低負(fù)荷工況進(jìn)行燃燒調(diào)整，確定燃燒調(diào)整工況使之適應(yīng)低負(fù)荷。

4.2 煤質(zhì)因素

煤中灰分、水分的增加有利于再熱汽溫的提高，灰分水分的變化對(duì)輻射傳熱的影響更為明顯，越高對(duì)火焰的阻隔作用越大，水冷璧的吸熱量將減少，此時(shí)火焰中心的上移，爐膛出口溫度升高，尾部受熱面的吸熱相應(yīng)有所增加。建議在較低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)燃用或多摻燒煤場(chǎng)中灰分、水分較高（即熱值較低）的煤種或者揮發(fā)分更低一些的煤質(zhì)。

4.3 煤粉細(xì)度

煤粉越細(xì)，其中著火越提前，燃燒就越劇烈，輻射傳熱越強(qiáng)，爐膛的火焰中心越是靠近爐膛的下部，對(duì)提高再熱汽溫不利。鍋爐原設(shè)計(jì)針對(duì)Vdaf為13.02%的貧煤，為保證燃燒的穩(wěn)定和高效，煤粉細(xì)度要求R90為8%。若目前鍋爐實(shí)際燃用的Vdaf在23%左右的煙煤，這樣的煤粉細(xì)度一方面導(dǎo)致爐膛內(nèi)燃燒更為劇烈，爐膛出口煙溫降低，引起再熱器吸熱減少；另一方面還會(huì)造成爐內(nèi)NOx排放的增加，引起廠用電率的升高，降低電廠經(jīng)濟(jì)性。建議在燃用現(xiàn)有Vdaf在20%以上的煤質(zhì)時(shí)，煤粉細(xì)度按R90=12%來選取。

4.4 氧量調(diào)整

低負(fù)荷運(yùn)行可以適當(dāng)提高省煤器出口過量空氣系數(shù)。提高過量空氣系數(shù)增加煙氣量，有利于提高再熱器換熱效果，提高再熱汽溫。建議負(fù)荷在300MW～500MW過量空氣系數(shù)控制在1.45～1.3，運(yùn)行時(shí)，適當(dāng)提高省煤器出口氧量的控制值；同時(shí)根據(jù)再熱汽溫情況，盡量加大燃盡風(fēng)量，加大燃盡風(fēng)兩側(cè)風(fēng)箱開度，調(diào)節(jié)沿爐膛高度方向的風(fēng)量分配，提高火焰中心，達(dá)到提高再熱汽溫的效果。

4.5 尾部煙氣調(diào)節(jié)擋板

尾部煙道擋板是再熱器系統(tǒng)的主要調(diào)溫方式，調(diào)溫幅度大。擋板的調(diào)節(jié)性能對(duì)汽溫影響較大。從運(yùn)行數(shù)據(jù)看，擋板的調(diào)節(jié)性沒有充分體現(xiàn)，建議對(duì)擋板進(jìn)行調(diào)試檢查甚至改造。

4.6 磨煤機(jī)投運(yùn)組合

當(dāng)?shù)拓?fù)荷需要停磨時(shí)，建議停下層燃燒器，提高火焰中心，有利于保證再熱器汽溫。同時(shí)使燃燒區(qū)域和燃盡風(fēng)區(qū)域距離更近，燃燒更為集中，有利于穩(wěn)燃。運(yùn)行時(shí)可考慮增加上層燃燒器磨煤機(jī)出力，減少下層磨煤機(jī)出力，以提高火焰中心，有利于提高再熱器汽溫。增加再熱器區(qū)域的吹灰頻率；結(jié)合爐膛沾污結(jié)焦情況適當(dāng)減少爐膛吹灰頻率。

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[5]國(guó)電湖南寶慶煤電有限公司.國(guó)電湖南寶慶煤電有限公司鍋爐運(yùn)行規(guī)程[R].

中圖分類號(hào)：TK229.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-2789（2017）11-0110-02

作者簡(jiǎn)介：劉雲(yún)鵬（1987-），男，助理工程師，研究方向：電廠熱機(jī)設(shè)備檢修與運(yùn)行管理。