1、燃燒系統(tǒng)及主汽系統(tǒng)特點(diǎn)
電廠鍋爐主燃燒器共分6層，配以6臺(tái)HP中速磨煤機(jī)。爐膛截面為矩形結(jié)構(gòu)，采用無(wú)分隔墻的8角雙切圓燃燒方式，共配以8臺(tái)全擺動(dòng)式燃燒器；8只燃燒器的布置形成反向雙切圓，相互作用，使余速相互抵消。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53°。燃燒器上端OFA燃燼風(fēng)室的布置、PM煤粉燃燒器的使用和主燃燒器上方AA風(fēng)的設(shè)置，能有效降低氮氧化物的排放量。
過(guò)熱器為4級(jí)結(jié)構(gòu)，再熱器為2級(jí)結(jié)構(gòu)。低溫再熱器和低溫過(guò)熱器布置于尾部煙道的前、后豎井中，且均為逆流布置；分隔屏過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器和末級(jí)再熱器分別布置于上爐膛、折焰角和水平煙道內(nèi)。過(guò)熱器和再熱器材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)高熱強(qiáng)鋼，管壁相對(duì)較薄，故采用較大直徑的蛇形管(Ø 51-Ø60)以保證較低的過(guò)熱器阻力。4級(jí)過(guò)熱器系統(tǒng)相互沒有交義和混合，共裝有3級(jí)噴水減溫，以消除過(guò)熱汽溫的左右偏差；而再熱器主要通過(guò)布置于前、后2個(gè)分豎井出口的煙氣分配擋板調(diào)節(jié)流經(jīng)前、后分豎井的煙氣量來(lái)進(jìn)行汽溫調(diào)節(jié)。
2、汽溫偏差原因分析
煤種的不同、煤質(zhì)的改變，都會(huì)引起磨煤機(jī)磨制煤粉的黏度、密度、硬度等一些物理特性發(fā)生改變；一次風(fēng)粉混合物的濃度、溫度、濕度的改變也會(huì)使一次風(fēng)粉流的物理特性隨之改變。以上這2種因素再加上較復(fù)雜的粉管系統(tǒng)阻力特性、一次風(fēng)壓和爐膛負(fù)壓擾動(dòng)、煤量改變等其他因素的綜合影響，就可能使運(yùn)行中的某臺(tái)磨煤機(jī)的一次風(fēng)粉流的狀態(tài)產(chǎn)生較大變化。
電廠每臺(tái)鍋爐設(shè)6臺(tái)磨煤機(jī)，每臺(tái)磨煤機(jī)出口設(shè)4根一次粉管，每根粉管又在爐前一分為二進(jìn)入2個(gè)相鄰燃燒器，形成八角雙切圓燃燒模式。在某些負(fù)荷區(qū)間段，煤質(zhì)變化等外因引起某臺(tái)磨煤機(jī)一次風(fēng)粉流的物理特性發(fā)生改變，致使4根一次粉管之間可能產(chǎn)生類似于低負(fù)荷時(shí)受熱面管屏屏間脈動(dòng)的現(xiàn)象，持續(xù)一段時(shí)間后脈動(dòng)會(huì)隨外因的改變而減弱或消除，這樣就使一次風(fēng)粉流重新分配，達(dá)到一種新的平衡。這種新的平衡可能使4根一次粉管的風(fēng)粉流量偏離平均值，造成2個(gè)切圓的燃料量產(chǎn)生偏差。主、再熱蒸汽受熱面均沒有進(jìn)行左右交叉布置，當(dāng)2個(gè)切圓燃料量熱偏差超出減溫水、煙氣分配擋板、燃燒器擺角等調(diào)節(jié)手段的調(diào)節(jié)范圍時(shí)，兩側(cè)入爐熱偏差必然會(huì)引起兩側(cè)汽溫的較大偏差。
兩側(cè)汽溫偏差在暫態(tài)平衡中維持一段時(shí)間，當(dāng)再次有外因擾動(dòng)時(shí)，4根一次粉管中的風(fēng)粉流的暫態(tài)平衡分配可能又會(huì)被打破，重新回到原設(shè)計(jì)時(shí)的平衡狀態(tài)。隨著兩側(cè)爐膛入爐熱量的再次均衡，兩側(cè)主、再熱汽溫偏差也就會(huì)逐漸消除。
另外，部分PM燃燒器變形、結(jié)焦，燒損等不良運(yùn)行工況會(huì)使其煤粉氣流剛性變?nèi)酰砦邷責(zé)煔饣亓饕疾蛔悖紵舆t，進(jìn)而使兩側(cè)爐膛出口煙溫產(chǎn)生偏差，引起兩側(cè)主，再熱汽溫偏差。局部爐膛漏風(fēng)、安裝原因造成的汽水管路阻力特性改變、部分二次風(fēng)擋板開度偏差等也是造成主、再熱汽溫偏差的重要因素。
3、燃燒偏差的危害
3.1對(duì)水冷壁的影響
電廠鍋爐水冷壁為焊接膜式水冷壁，分為上下兩部分，全部為垂直管屏，采用改進(jìn)型四頭內(nèi)螺紋管垂直水冷壁，在上下爐膛之間設(shè)計(jì)了一圈中間混合集箱，以減少水冷壁沿各墻寬的工質(zhì)溫度和管子壁溫的偏差。水冷壁下集箱采用∮216的小直徑集箱，并將節(jié)流孔圈移到水冷壁集箱外面的水冷壁管入口段。入口短管為∮42.7×6的較粗管，其嵌焊入節(jié)流孔圈后，再通過(guò)二次三叉管過(guò)渡與∮28.6×5.8的水冷壁管相接。節(jié)流孔圈的孔徑采用較大的節(jié)流范圍，按照水平方向各墻的熱負(fù)荷分配和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，調(diào)節(jié)各回路水冷壁管中的流量，避免燃燒器局部高負(fù)荷區(qū)發(fā)生偏離核態(tài)沸騰(DNB)，并控制上爐膛低熱負(fù)荷、高干度區(qū)出現(xiàn)蒸干(DRO)時(shí)溫度升高。
當(dāng)爐膛兩側(cè)的雙切圓因一次風(fēng)粉流量偏差引起爐內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)發(fā)生改變時(shí)，爐膛內(nèi)的熱負(fù)荷分配與設(shè)計(jì)值產(chǎn)生偏差，利用固定節(jié)流孔板來(lái)調(diào)整工質(zhì)流量的水冷壁系統(tǒng)不能適應(yīng)新的爐膛熱負(fù)荷分布的變化，而可能使局部水冷壁管道的安全受到影響，尤其是在高負(fù)荷區(qū)域燃燒產(chǎn)生偏差時(shí)，可能會(huì)造成部分管壁超溫，所以必須加強(qiáng)對(duì)水冷壁溫度的監(jiān)視。
3.2對(duì)過(guò)、再熱器的影響
短暫爐膛燃燒偏差擾動(dòng)帶動(dòng)主、再熱汽溫度產(chǎn)生擾動(dòng)，良好的汽溫自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跟蹤汽溫趨勢(shì)變化動(dòng)作，并積極采用減溫水、煙溫?fù)醢搴腿紵鲾[角的方式進(jìn)行頻繁調(diào)整。當(dāng)兩側(cè)汽溫偏差過(guò)大時(shí)，會(huì)造成大量減溫水的噴入，高負(fù)荷、高壓力下的大溫差交錯(cuò)應(yīng)力損傷會(huì)加大設(shè)備壽命損耗，減少鍋爐壽命。同時(shí)，主蒸汽溫度的大幅擾動(dòng)還會(huì)對(duì)采用昂貴P92材料制作的厚壁主蒸汽管道壽命產(chǎn)生較大損傷。
3.3對(duì)汽輪機(jī)的影響
汽輪機(jī)高壓缸配汽采用2個(gè)主調(diào)門全周進(jìn)汽方式，當(dāng)兩側(cè)進(jìn)汽溫度偏差較大時(shí)，會(huì)對(duì)汽輪機(jī)產(chǎn)生較大損傷。當(dāng)汽溫度偏差超過(guò)28℃時(shí)，必須要打閘停機(jī)。
4、運(yùn)行調(diào)整解決辦法
4.1運(yùn)行調(diào)整分析
兩側(cè)汽溫出現(xiàn)較大偏差時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，盡量采取各種手段平衡燃燒偏差，減小主、再熱汽溫兩側(cè)的偏差，以減少對(duì)機(jī)組設(shè)備的損傷，保持機(jī)組高效、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。
燃燒偏差的產(chǎn)生主要是一次風(fēng)粉系統(tǒng)的分配不均造成。一次粉管復(fù)雜冗長(zhǎng)、彎頭較多，且一次風(fēng)系統(tǒng)的標(biāo)定和調(diào)整只有專業(yè)單位才有相應(yīng)的設(shè)備和能力，運(yùn)行人員所能做的只是調(diào)整磨煤機(jī)運(yùn)行參數(shù)，認(rèn)真檢查就地設(shè)備健康運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)鍋爐燃燒情況調(diào)整鍋爐配風(fēng)，在節(jié)能環(huán)保的同時(shí)努力改善燃燒系統(tǒng)運(yùn)行工況。
由于鍋爐設(shè)計(jì)為二次大風(fēng)箱與爐膛差壓可調(diào)、二次小風(fēng)門開度可調(diào)，二次風(fēng)調(diào)節(jié)手段較多，在保證鍋爐燃燒穩(wěn)定、完全的前提下，可用靈活的二次風(fēng)調(diào)節(jié)來(lái)彌補(bǔ)一次風(fēng)系統(tǒng)偏差所帶來(lái)的影響。由于兩切圓煤粉量不同，所產(chǎn)生熱量必然不同，如果兩側(cè)切圓燃燒和換熱完全獨(dú)立平行進(jìn)行，所帶來(lái)的兩側(cè)溫度偏差就不可避免。爐膛配合燃燒的多層二次小風(fēng)門，只能根據(jù)負(fù)荷煤量每一層統(tǒng)一同步調(diào)整，不能根據(jù)兩側(cè)燃料量不同而單獨(dú)調(diào)整。事實(shí)和試驗(yàn)證明，調(diào)整AA風(fēng)門和燃燒器二次風(fēng)門的開度對(duì)消除兩側(cè)燃料鼉偏差的效果不明顯；平衡或改變兩側(cè)二次風(fēng)量的任務(wù)也只能由4個(gè)二次大風(fēng)箱與爐膛的差壓來(lái)控制。
4.2運(yùn)行調(diào)整方法
正常AGC負(fù)荷調(diào)整過(guò)程中，當(dāng)監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)兩側(cè)主蒸汽溫度開始明顯有溫度偏差并有增大的趨勢(shì)時(shí)，說(shuō)明溫度走低的左側(cè)（假設(shè)）爐膛燃料量偏少。這時(shí)將爐膛大風(fēng)箱的4個(gè)控制調(diào)門轉(zhuǎn)為手動(dòng)，關(guān)小汽溫走低側(cè)的二次大風(fēng)箱調(diào)節(jié)擋板，降低該側(cè)爐膛二次風(fēng)量，同時(shí)開大右側(cè)爐膛的二次大風(fēng)箱調(diào)節(jié)擋板開度，保證二次風(fēng)的總量不變。此時(shí)，左側(cè)爐膛一次風(fēng)量較少，進(jìn)入左側(cè)的二次風(fēng)量也較少，在爐膛內(nèi)左側(cè)的煙氣壓力就會(huì)低于右側(cè)爐膛，右側(cè)爐膛較多的燃料在較多的二次風(fēng)量的保障下仍可有效充分燃燒，并產(chǎn)生高于左側(cè)爐膛的煙氣壓力。在左右兩側(cè)壓力差的作用下，右側(cè)切圓體積會(huì)膨脹，擠占左側(cè)爐膛空間，部分未完全燃燒煤粉和所產(chǎn)生的熱負(fù)荷也會(huì)擠入左側(cè)爐膛空間，產(chǎn)生一種自然平衡，并將這種平衡一直延續(xù)到尾部煙道，從而消除兩側(cè)汽溫偏差，改變由于燃料量偏差所帶的負(fù)面影響。
經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，該方法效果明顯。1號(hào)鍋爐某次調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果如表1所示，在900MW負(fù)荷下，主汽左側(cè)減溫水全關(guān)，右側(cè)減溫水開度66%，左側(cè)主汽溫仍低于右側(cè)9℃；再熱蒸汽溫度左側(cè)也低于右側(cè)11℃。調(diào)整后穩(wěn)定15 min，兩側(cè)溫度偏差消除，主、再熱汽溫均平衡。
4.3運(yùn)行調(diào)整注意事項(xiàng)
(1)平衡配風(fēng)，避免火焰沖墻。在運(yùn)行調(diào)整過(guò)程中，左側(cè)爐膛前后墻二次大風(fēng)箱2個(gè)調(diào)節(jié)擋板應(yīng)同時(shí)調(diào)節(jié)，開度及其對(duì)應(yīng)爐膛差壓盡量保持一致，右側(cè)爐膛前后墻二次大風(fēng)箱擋板亦然，以避免2個(gè)切圓偏離中心，火焰沖刷爐墻。切忌單獨(dú)大幅度操作其中一個(gè)調(diào)節(jié)擋板，以避免爐膛某個(gè)角二次風(fēng)剛性變化，使動(dòng)力場(chǎng)惡化。
(2)熱負(fù)荷分布改變。設(shè)計(jì)時(shí)前后墻中間為低熱負(fù)荷區(qū)域。在調(diào)整過(guò)程中，右側(cè)切圓擠占了左側(cè)空間，前后墻水冷壁中間的低熱負(fù)荷區(qū)域就會(huì)相應(yīng)左移，中間水冷壁也安裝了小孔徑節(jié)流孔圈，在高負(fù)荷時(shí)要嚴(yán)密關(guān)注此部位水冷壁的金屬溫度，防止金屬超溫。
(3)調(diào)節(jié)緩慢，保證燃燒穩(wěn)定。參照主、再熱蒸汽溫度變化趨勢(shì)，風(fēng)箱調(diào)節(jié)擋板要緩慢平衡動(dòng)作，以調(diào)節(jié)左右側(cè)風(fēng)箱與爐膛差壓偏差不要過(guò)大，同時(shí)參照爐后氧量、排煙溫度、風(fēng)量、金屬溫度等參數(shù)，確保鍋爐運(yùn)行安全、燃燒穩(wěn)定充分。
5、結(jié)論和建議
(1)對(duì)于1 000 MW機(jī)組所對(duì)應(yīng)的超超臨界直流鍋爐，尤其是在其配備了單爐膛八角雙切圓鍋爐燃燒系統(tǒng)后，若安裝調(diào)試不嚴(yán)格，必然會(huì)產(chǎn)生鍋爐燃燒偏差。因此，后續(xù)機(jī)組的安裝調(diào)試必須要認(rèn)真細(xì)致，并進(jìn)行嚴(yán)格的一次風(fēng)量標(biāo)定和空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)調(diào)整結(jié)束后，一次粉管上的月牙板不可再隨意凋節(jié)。通過(guò)充分利用理論指導(dǎo)實(shí)踐，確保燃燒安全穩(wěn)定。
(2)該鍋爐一次粉管長(zhǎng)，彎頭多，爐膛觀火孔布置不甚合理，不利于觀察燃燒狀況。建議在大修時(shí)對(duì)每根一次粉管加裝在線流速監(jiān)測(cè)裝置，并引入DCS系統(tǒng)，以在運(yùn)行中加強(qiáng)對(duì)八角雙切圓燃燒系統(tǒng)的監(jiān)視和調(diào)整。
(3)鍋爐正常運(yùn)行中，燃料部門要加強(qiáng)配煤、上煤管理，配煤、摻煤要均勻，上煤煤質(zhì)要連續(xù)穩(wěn)定，以保證制粉系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。運(yùn)行調(diào)整中，燃燒系統(tǒng)和制粉系統(tǒng)的調(diào)節(jié)要緩慢，要統(tǒng)籌考慮、全面把握，確保各參數(shù)調(diào)節(jié)在正常范圍。
(4)經(jīng)分別在1，2號(hào)鍋爐試驗(yàn)，對(duì)于多種情況（無(wú)論暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)）和多種原因的主、再熱汽溫偏差，通過(guò)調(diào)整兩側(cè)爐膛二次風(fēng)量的方法均能使汽溫平衡，這是一種較方便且有效的運(yùn)行調(diào)整手段。但是，這種調(diào)整方法改變了鍋爐原設(shè)計(jì)的空氣動(dòng)力場(chǎng)，只能作為運(yùn)行的應(yīng)急調(diào)整手段進(jìn)行。日常生產(chǎn)管理中，需加強(qiáng)對(duì)鍋爐運(yùn)行及檢修維護(hù)的技術(shù)管理，加強(qiáng)爐膛漏風(fēng)檢查處理，加強(qiáng)對(duì)二次風(fēng)擋板、燃燒器擺角等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際值與測(cè)量值的核對(duì)，確保監(jiān)視及調(diào)節(jié)手段的準(zhǔn)確有效，這才是長(zhǎng)效之舉。
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