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0、引言
    華能玉環電廠裝機4 x1000 MW超超臨界燃煤發電機組，由華能國際電力股份有限公司獨資開發、建設，在全國首家采用國際先進的超超臨界燃煤發電技術，是國家“863計劃”中引進超超臨界機組制造技術的依托工程，也是我國“十五”重點建設項目。1、2號機組已經于2006年順利提前實現雙投，3、4號機組也將于2007年投產。
1、鍋爐主要參數
    華能玉環電廠鍋爐為哈爾濱鍋爐廠引進日本三菱技術生產的超超臨界參數變壓運行垂直水冷壁直流爐，單爐膛、一次中間再熱、八角雙切圓燃燒方式、平衡通風、固態排渣、全鋼懸吊Ⅱ結構型鍋爐。表1為玉環電廠超超臨界機組主要設計參數。
2、鍋爐設計特點
2.1燃燒系統
    華能玉環電廠1000 MW超超臨界機組鍋爐采用三菱開發的PM( Pollution Minimum)型主燃燒器。主燃燒器共分6層，配以6臺HP中速磨煤機，每臺磨煤機出4根一次粉管，每根一次粉管在爐前又一分為二，各帶2個角。煤粉經過PM煤粉分離器以后，分成了濃淡兩相煤粉，這兩相煤粉又分別進入濃煤粉燃燒器和淡煤粉燃燒器。在這2種煤粉燃燒器的煤粉噴嘴體內設導向板用以分隔PM煤粉分離器分離后形成的濃相煤粉氣流和淡相煤粉氣流，在燃燒器噴口內設置有波形鈍體，該鈍體與噴嘴體內導向板一起使濃、淡相煤粉氣流一直保持到燃燒器出口。在出口處針對濃淡煤粉燃燒器配置不同的助燃風，使濃淡兩相煤粉及時合理地配風燃燒。在著火能量方面，波紋鈍體使得在煤粉氣流下游產生一個負壓高溫回流區，在此負壓區中存在著高溫煙氣的回流與煤粉／空氣混合物間劇烈的擾動和混合，這一點滿足了鍋爐負荷在較寬范圍變化時對煤粉點火和穩定燃燒的要求。濃淡燃燒均避開NO。生成量高的化學當量燃燒區，降低了爐內NO。生成量。
    富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
    爐膛截面為矩形結構，采用無分隔墻的八角雙切圓燃燒方式，全擺動式燃燒器。其燃燒器采用前后墻布置，每層前后墻各布置4只燃燒器，逆時針排列。8只燃燒器為反向雙切圓，即由燃燒器#l、#2、#7、#8在爐膛左半部分中心形成順時針旋向的2個直徑稍有不同的假想切圓；右爐膛同理為逆時針旋向假想切圓，2個切圓相互作用，余速相互抵消。按照爐膛尺寸大小選取的燃燒器出口射流中心線和前后墻水冷壁中心線的夾角分別為63。和530。反向雙切圓的燃燒方式保證了燃燒室良好的空氣動力場，可以有效消除單切圓所造成的爐膛出口煙溫偏差過大的問題，在大部分工況下可以保證爐膛出口兩側對稱點間的煙溫偏差小于50℃。同時，由于雙切圓的燃燒，使煤粉燃燒器只數增加，單只燃燒器熱功率低于600 MW鍋爐燃燒器，有效地防止了爐膛結焦。燃燒器上端OFA燃燼風室的布置、PM煤粉燃燒器的使用和主燃燒器上方AA風的設置有效降低了NO：的排放量，能夠滿足日益嚴格的環保要求。
    為了節約燃油，在充分調研和論證后，針對正常運行中A磨煤機備用的設計，將A層濃淡燃燒器取消擺角功能，改造成帶等離子點火的直流燃燒器，以供調試和鍋爐正常以后的無油點火啟動之用，等離子點火系統由國電煙臺龍源提供，等離子的陽極冷卻水采用機組閉式水加升壓泵后冷卻，陰極冷卻載體風采用雜用壓縮空氣。1、2號鍋爐共用1套電源系統。等離子拉弧后維持電流300 A、電壓250 V左右，電弧穩定，對揮發分大于20%的煤粉分級點火正常。
2.2水冷壁系統
    水冷壁結構為焊接膜式水冷壁，分為上下2部分，全部為垂直管屏，可以不必采用結構復雜的張力板來解決下部爐膛水冷壁的重量傳遞問題。采用改進型的四頭內螺紋管垂直水冷壁，材質SA213 - T21，在上下爐膛之間設計了一圈中間混合集箱，以減少水冷壁沿各墻寬的工質溫度和管子壁溫的偏差，下部水冷壁包括冷灰斗。水冷壁下集箱不再采用大直徑集箱（∮800一∮900 mm），而改用∮216 mm的小直徑集箱，并將節流孔圈移到水冷壁集箱外面的水冷壁管入口段，入口短管采用∮42.7 mm x6 mm的較粗管，在其嵌焊人節流孔圈，再通過二次三叉管過渡的方法，與Ø28.6 mm×5.8 mm的水冷壁管相接，這樣節流孔圈的孔徑允許采用較大的節流范圍，以按照水平方向各墻的熱負荷分配和結構特點，調節各回路水冷壁管中的流量，可以避免燃燒器局部高負荷區發生偏離核態沸騰，在上爐膛低熱負荷、高干度區出現DRO( DryOut)時溫升也在可控范圍內。采用較低的水冷壁出口溫度( 421℃)，并把汽水分離器布置于頂棚、包墻系統的出口，這種設計和布置可以使整個水冷壁系統包括頂棚包墻管系統和分離器系統采用低合金鋼P12，所有膜式壁不需作焊后整屏熱處理，也使工地安裝焊接簡化。由于采用了小管徑水冷壁，可以保證管內質量流速高于亞臨界直流各運行階段發生膜態沸騰的臨界質量流速，也高于在超臨界運行時不發生類膜態沸騰的臨界流速，保證了水冷壁的安全。
2.3過、再熱器系統
    過熱器采用4級布置，即低溫過熱器、分隔屏過熱器、屏式過熱器和末級過熱器；再熱器為兩級，即低溫再熱器和末級再熱器。其中低溫再熱器和低溫過熱器分別布置于尾部煙道的前、后豎井中，均為逆流布置。在上爐膛、折焰角和水平煙道內分別布置了分隔屏過熱器、屏式過熱器、末級過熱器和末級再熱器，由于煙溫較高，均采用順流布置，所有過熱器、再熱器和省煤器部件均采用順列布置，以便于檢修和密封，防止結渣和積灰。
    過熱器和再熱器大量采用優質高熱強鋼，管壁相對較薄，因此各級過熱器可采用較大直徑的蛇形管(∮51一∮60 mm)以保證較低的過熱器阻力，而在大多鍋爐的設計中，過熱器習慣采用小直徑管(咖38~咖44.5 mm)以控制壁厚，卻導致較高的過熱器阻力。
    由于過熱器系統共裝有三級噴水減溫，每級左右二點，能充分消除過熱汽溫的左右偏差。在前、后二個分豎井出口布置了煙氣分配擋板以調節流經前、后分豎井的煙氣量，作為再熱器汽溫調節的主要手段。設計中為降低過熱器阻力，過熱器在頂棚和尾部煙道包墻系統采用2種旁路系統，第一個旁路系統是頂棚管路系統，只有前水冷壁出口的工質流經頂棚管；第二個旁路為包墻管系統的旁路，即由頂棚出口集箱出來的蒸汽大部分送往包墻管系統，另有小部分蒸汽不經過包墻系統而直接用連接管送往后包墻出口集箱。
2.4汽溫調節系統
    過熱蒸汽系統為左右側獨立，中間沒有交叉和聯絡。分離器出口的蒸汽過熱度（中間點溫度）作為主汽溫調節的起點，而中間點溫度的設定值是負荷的函數，通過WFR(水煤比)修正煤量來調節，調整范圍是加減35 t/h。在煤水比的控制上，給水量由BID（鍋爐輸入指令）算出，煤也由BID算出，經過BTU（燃料熱值修正）、WFR修正、風量水量交叉限制后給出，并在DCS畫面上計算出實時煤水比數值供運行人員參考。兩側的主蒸汽溫度通過三級噴水減溫進行細調節，噴水減溫每級左右二點布置以消除各級過熱器的左右吸熱和汽溫偏差。主蒸汽的三級減溫水有防帶水功能，會保持減溫后有18℃以上的過熱度；一、二級減溫水則為單回路，溫度設定值由負荷對應曲線自動生成，可以通過手動偏置予以改動；左右側的減溫水均為單獨控制，沒有平衡回路。再熱器以煙氣擋板調溫為主，燃燒器擺角參與再熱汽溫偏差的調節。和其他鍋爐一樣，在低溫再熱器人口兩側連接管上裝有事故噴水裝置，當再熱汽溫度超過設定值5℃時或溫升率過大時參與調節。過熱器采用三級噴水能消除工質通過前級部件所造成的攜帶偏差，也增加了調溫能力。過熱器正常噴水水源來自省煤器出口的水，這樣可減少噴水減溫器在噴水點的溫度差和熱應力；再熱器噴水水源來自給水泵中間抽頭。
2.5鍋爐啟動系統
    啟動系統由立式布置的2臺內置式分離器、貯水箱、鍋爐循環泵( BCP)、疏水閥(WDC)及管道附件構成。2只立式內置式汽水分離器布置于鍋爐的后部上方，由后豎井后包墻管上集箱引出的鍋爐頂棚包墻系統的全部工質均通過4根連接管送入2只汽水分離器。在啟動階段，鍋爐負荷小于25% BMCR的最低直流負荷時，分離出的水通過水連通管與1只立式分離器貯水箱相連，而分離出來的蒸汽則送往水平低溫過熱器的下集箱。分離器貯水箱中的水經疏水管排入再循環泵的入口管道，作為再循環工質與給水混合后流經省煤器、水冷壁系統，進行工質回收。當機組啟動膨脹及低負荷直流運行時，貯水箱中的水位由鍋爐循環泵及3只水位控制閥( WDC)控制，在鍋爐冷、熱態沖洗時也是通過WDC閥排放至鍋爐擴容箱，根據水質情況決定是否回收至凝汽器。鍋爐負荷達到25% BMCR后，鍋爐運行方式由再循環模式轉入直流運行模式，啟動系統也由濕態轉為干態，即分離器內已全部為蒸汽，只起到一個中間集箱的作用。
    在鍋爐啟動期間鍋爐循環泵和給水泵始終保持鍋爐最低直流負荷流量( 25% BMCR)流經給水管一省煤器一水冷壁系統，啟動初期給水泵保持5% BMCR鍋爐最大負荷給水流量，鍋爐循環泵保持20% BMCR水量，當鍋爐出力達到5% BMCR時，3只貯水箱水位調節閥基本關閉。而后鍋爐的蒸發量和給水量緩慢同時增加，當鍋爐達到最小直流負荷，再循環調節閥已經逐步關閉，此時，鍋爐的給水量等于鍋爐的蒸發量，鍋爐即由濕態轉為干態運行，由于在此負荷期間狀態不穩定，應盡快升負荷至30% BMCR以上。另外，為了在啟動時加熱循環泵和泵的進出口管道，特別是在熱態啟動時縮短啟動時間，啟動系統還設計安裝了暖管暖泵系統，由省煤器出口管道上引出一加熱管以加熱循環泵和泵的出口管道和去冷凝器的疏水管道。由于管道上裝設的截止閥是常開式，因此當鍋爐轉入直流運行，啟動系統已解列的情況下，仍能有一定量的熱水流經啟動系統的上述管道，使啟動系統處于熱備用狀態。
3、鍋爐試運中出現的問題及處理
    玉環電廠的1號機組由浙江火電安裝，杭州意能調試；2號機組由天津電建安裝，西安熱工院調試。由于華能組織合理、管理到位，2臺機組順利實現了2006年雙投，比預定工期提前8個月，由于是國內首臺1 000 MW超超臨界機組，在安裝及試運的過程中也出現了一些問題。
3.1  鍋爐運行參數
    機組試運行中，鍋爐運行參數基本達到設計要求，能夠保持在較高效率，在1 000 MW穩定運行時，發電煤耗大約為280g/kWh(粗略計算)，比設計值略高，因為一些運行優化試驗還在進行中，以后其煤耗和補水率可望進一步降低。
3.2多次爆管
    1號鍋爐在總啟動至168 h通過期間出現了5次爆管，其中二次過熱器一次，三級過熱器兩次，水冷壁爆管2次。爆管原因基本分析為：①在安裝過程中聯箱清理不干凈，有雜物存在；②焊口處理不好，在鍋爐熱應力交錯時有焊渣脫落；③鍋爐吹管不徹底，由于l號爐吹管時汽動給水泵沒有安裝好，電泵流量不足，前期采用了降壓吹管，在汽泵搞好后采用了短時間穩壓吹管后，靶板即已合格，吹管系數和其他參數雖滿足大綱要求，但實際吹管可能不徹底；④鍋爐酸洗效果可能不徹底，在鍋爐升負荷后，熱應力造成管道內壁不致密的氧化層脫落，堵塞在節流孔板處。過熱器管道和水冷壁管道均安裝了不同孔徑的節流孔板以平衡爐膛煙溫偏差，其中水冷壁最小的孔板內徑僅7 mm，極易堵塞，造成管道短時超溫爆管。
    在判斷出現爆管后，指揮部果斷決策：①申請機組快速滑停并實行鍋爐快冷，溫度允許后打開相應聯箱清理雜物，對損壞管道做金相分析，更換爆管管道及周圍吹損管道；②組織基建單位對受熱面進行全面X光掃描，查找可能存在問題的部位并及時打開處理；③為了加強壁溫運行監視調整，避免工質流通不暢或燃燒不良而造成金屬超溫，在每臺鍋爐加裝水冷壁及過熱器金屬壁溫測點800多個，加上原設計200多點共達到1 000多點，全部引入DCS做成畫面并加裝聲光報警邏輯；④通過調整鍋爐一、二次風量比例，改變上下二次風擋板開度（詳見表3），調整磨煤機出口溫度及煤粉細度，控制金屬壁溫，沒有再次發生爆管。2號鍋爐吸取l號鍋爐經驗后在總啟動至168 h試運行通過后沒有出現一次爆管，效果較為理想。
3.3鍋爐洗硅
    在1號機組準備沖轉時，主蒸汽品質長時間不合格，鍋爐洗硅占用了2天時間。這里面既有酸洗不徹底留下的歷史問題，同時工程安排也存在不完善之處。在2號鍋爐熱態清洗的過程中，及時優化調試方案，利用等離子配合磨煤機熱負荷充足的特點，一邊通過WDC閥熱態排放，一面通過汽輪機旁路對主再熱管道進行洗硅，既節約了大量燃料和水，又節省了寶貴時間，汽輪機沖轉前洗硅僅用了l天，有效縮短了調試時間。
3.4煙溫偏差
    由于鍋爐容量較大，在低負荷工況時，尤其是柴油助燃時，爐膛熱負荷偏差較大，在1號爐的試運中，700 MW負荷時出現過左側過熱器減溫水開足，右側減溫水全關，左側汽溫仍然高于右側15℃的情況。原因為：油槍采用機械霧化，而油庫遠離鍋爐燃油管路較長，雖然爐前油壓可以達到3. 12 MPa，但油中稍有雜質即會影響油槍出力和油槍的霧化效果，使爐內動力場偏離，從而會影響到爐膛的熱負荷分布；除了煙溫偏差大的因素外，在機組負荷300 MW以下時，安裝工藝造成左右側的受熱面阻力特性不完全對稱，低負荷低壓差時對蒸汽流量也會有影響。通過40 h的燃油管路大流量沖洗去除油中雜質，并根據實際汽溫偏差狀況，在低溫側增投油槍（每支油槍的實際出力在1.8 t/h左右），試運行中的汽溫偏差得到了控制。2號鍋爐調試中，等離子系統調整應用較好，A磨煤機在等離子模式下無油燃用印尼煤或神華煤，一次風速20 m/s，磨煤機出口一次風溫度65℃，分離器電機轉速800 r/min，爐膛火焰紅通明亮、充滿豐盈，火焰電視中八角雙切圓清晰可見，爐膛煙溫偏差較小，隨著B、C、D磨煤機的啟動，負荷大于600 MW后，就可以停止A磨煤機改為上位磨煤機運行。
    2臺機組轉入商業運營后，在負荷500 MW以上，燃用5臺B、C、D、E、F磨煤機時，鍋爐轉向室煙溫偏差在20℃以內，兩側末級過熱器出口主蒸汽溫度偏差小于10℃，主汽的三級減溫水可以調平；再熱汽溫受到煤質和風量擾動，會有波動，但10%一90%調節范圍的煙溫擋板和單獨調節的左右爐膛燃燒器擺角（實際能動作+9°～200）可以調平兩側偏差，事故減溫水在負荷升降、再熱汽溫變化率較大時短時投入，平時基本處于備用狀態；
3.5再熱汽溫控制遲緩
    鍋爐再熱汽溫控制采用煙氣擋板和燃燒器擺角主調節，事故噴水輔助調節的理念。但事故噴水設置在低溫再熱器入口，當機組出現負荷大幅擾動或鍋爐大輔機異常時，再熱汽溫也必然出現較大幅度擾動，而煙氣擋板調節反映到再熱汽溫上大約要延時7 min，低溫再熱器入口的減溫水反映到高溫再熱器出口也需要5 min以上的延時，使得再熱汽溫難以自動精準地調節在610℃以下，經常需要人為提前手動干預，以致增加了勞動強度，同時也影響了設備安全。建議廠家在后續類似機組上考慮將再熱器的事故噴水安裝在高溫再熱入口，以便再熱汽溫擾動時提高響應速度，達到再熱汽溫精調的目的。
3.6一次風標定
    調試單位在一次風標定時均采用冷態標定，而冷風與攜帶煤粉的熱一次風在物理特性上有一定差別，會造成熱態時各角實際流速流量的不均衡。特別是對于八角雙切圓鍋爐，其爐內動力場復雜，每臺磨煤機出4個粉管在爐前叉一分為二，管道較長且彎頭多，一次風的標定調整尤為重要。2號鍋爐在800—1 000 MW負荷期間時，爐膛后墻火焰變暗，一次風剛性不足，致使5號角火焰熱煙氣卷吸回流不足，煤粉點火延遲，建議調試所冷態標定類似鍋爐時對管路較長的后墻粉管增加2 m/s以上的流速偏差。
3.7水冷壁膨脹受阻
    在2號鍋爐試運中，由于省煤器出口至水冷壁下分配集箱共有2根下降管，左側的1根下降管連接彎頭安裝不合理，造成爐膛受熱膨脹時，水冷壁下分配集箱焊口被下降管擠裂而引起停爐。對此問題的處理措施是：停爐后加長了下降管與水冷壁下分配集箱連接處的過度管，預留足了膨脹間隙，問題得以解決。鍋爐熱膨脹問題在新建機組調試中多次遇到，新建工程在設計及設備安裝時要充分考慮，積極避免問題的發生。
3.8風機倒轉
    玉環電廠鍋爐6大風機均選用軸流式，其中送風機和一次風機為動葉可調，引風機為入口靜葉可調。調試過程中有3次送單側風機保護誤發跳閘時，百葉窗式出入口擋板關閉不嚴密，致使停運風機高速倒轉。停運送風機倒轉150 r/min左右，一次風機倒轉甚至達到400 r/min，故障處理完后風機不能順利再次啟動，后經人工用木杠剎車止轉后方啟動成功。低轉速倒轉對于稀油潤滑的大型軸承來說油膜形成不好，對軸瓦有一定的損害，且無法再次啟動。國內有些進口風機（如華能德州電廠660 MW機組）上安裝了盤式剎車裝置，當風機轉速低于100 r/min時，風機剎車盤動作，在風機啟動指令發出時，剎車盤自動脫開，不僅有效地防止了風機的倒轉，還保護了軸承。新電站輔機選型時可以考慮這一點。
4、結論
    (1)玉環電廠超超臨界直流鍋爐設計理念較為新穎，技術先進，并且大量采用了P92新材料，鍋爐參數達到27. 46 MPa/605℃/603℃，大大提高了機組熱循環效率，達到了國際先進水平。玉環電廠的投產證明我國應用的超超臨界技術是成熟的，方向是正確的，是今后我國火電建設的發展方向。
    (2)通過1、2號機組的調試和試生產，機組的實際性能參數基本上達到了設計值。但在一些安裝、調試細節上也得到不少的經驗教訓，值得思考、改進，同時在機組的運行和生產管理模式上也有很大的優化空間，也需要我們在以后的生產過程中去不斷的提高和完善。實踐也證明大型鍋爐不再是印象中的傻、大、笨、粗，也是需要精心設計、精心安裝維護、精心調試運行的重要電站主設備。建造過程中，必須嚴格控制安裝工藝，精細設計調試方案，尊重設計，充分利用理論指導運行實踐，才能造就運行性能精良的電站鍋爐。
(3)以玉環項目為依托，通過采取項目合作、聯合制造模式，幫助國內動力設備制造企業引進、消化、吸收國外超超臨界機組的設計、制造技術，進而使我國火力發電技術有了跨時代的進步，追趕并超越世界先進水平。同時玉環電廠機組的技術方案的優化、容量參數的選擇、招標方式等也為我國以后大機組的建設提供了借鑒和參考。
三門峽富通新能源除了銷售生物質鍋爐，還銷售壓制的生物質顆粒燃料的木屑顆粒機生產線。