超臨界鍋爐汽溫超限原因分析及對策

蔣狄希 崔 健 鄔建春

（浙江浙能樂清發(fā)電有限責任公司，浙江 溫州325600）

1 系統(tǒng)簡介

浙江浙能樂清發(fā)電有限責任公司一期2×600MW機組采用的是超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼懸吊Π型結構、露天布置燃煤鍋爐。爐膛由膜式壁組成，從爐膛冷灰斗進口（標高8300mm）到標高49670mm處爐膛四周采用螺旋管圈，在此上方為垂直管圈。爐膛上部布置有前屏過熱器和后屏過熱器，水平煙道依次布置高溫再熱器和高溫過熱器，尾部煙道布置有低溫再熱器和省煤器。每臺鍋爐設24只直流式燃燒器分6層布置于爐膛下部四角，煤粉和空氣從四角送入，在爐膛中呈切圓方式燃燒。

鍋爐BMCR工況過熱蒸汽流量為1913t／h，額定壓力為25.4MPa，主再熱汽額定溫度為571℃／569℃。過熱器汽溫通過煤水比調節(jié)和兩級噴水來控制，改變煤／水比進行粗調、控制啟動分離器出口工質溫度為基本調節(jié)，二級噴水減溫細調。再熱器汽溫采用燃燒器擺動調節(jié)，再熱器進口連接管道上設置事故噴水。滑壓運行時，過熱蒸汽在35%～100%BMCR范圍內能維持額定汽溫，再熱蒸汽在50%～100%BMCR范圍內能維持額定汽溫。

2 現(xiàn)狀及原因分析

在實際運行中，各臺機組普遍存在快速加負荷時主再熱汽溫容易超溫現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)過由于連續(xù)快速加負荷導致主汽溫嚴重超溫鍋爐MFT現(xiàn)象。2013年1—5月，＃1、＃2主再熱汽溫平均每月超溫次數(shù)達數(shù)十次，這其中以再熱器的超溫為主，超溫的時間大多發(fā)生在12：00—13：00和6：00—8：00，占總超溫次數(shù)的總量達75%左右。這種情況的存在嚴重威脅機組安全運行，增大了鍋爐主再熱器超溫爆管的可能性，降低了鍋爐壽命。主要原因分析如下：

（1）相對于汽包鍋爐來說，直流鍋爐蓄熱能力小、慣性小、主再熱汽溫不易控制，特別是在機組連續(xù)快速加負荷時，為了響應負荷，鍋爐的總煤量會有一個快速增加的過程，由于鍋爐蓄熱能力小，爐膛吸熱跟不上，爐膛出口溫度及煙氣流量急劇上升，導致主再熱器吸熱增加而超溫。這一現(xiàn)象在直流鍋爐中普遍存在。

（2）加負荷時備用磨煤機啟動過晚，由于快速加負荷時鍋爐的總煤量增加較快，使運行各臺磨煤機煤量快速增加造成各磨煤機出口溫度快速下降（這種情況在冬天及雨天煤較濕的情況下尤其明顯）使爐膛燃燒延時，火焰中心上移，使爐膛出口溫度上升造成過熱器和再熱器吸熱增加而超溫。

（3）機組由于消缺或其他原因，如凝汽器單側隔離清洗，長時間低負荷運行，鍋爐爐膛未進行吹灰，導致爐膛出口溫度提高，使高溫過熱器受熱面吸熱量增加，加負荷時容易造成主再熱汽超溫。

（4）在快速加負荷時設置過熱度負偏置幅度不夠或不夠及時，導致鍋爐給水量增加速率增加較慢，使蒸汽流量響應較慢，而機組協(xié)調為了快速響應負荷使總煤量快速增加，造成煙氣流量急劇上升，對于以對流受熱為主的主再熱器受熱面，其吸熱也急劇增大，導致超溫。

（5）機組低負荷時，磨煤機可能只有4臺運行，加煤的前饋只作用在4臺磨上，加負荷時容易達到磨煤機的出力極限，由于熱一次風溫度是隨著負荷的上升逐步上升，有一定延時，所以低負荷時4臺磨煤機運行碰到連續(xù)快速加負荷，這4臺磨煤機煤量就會快速增加，磨煤機出口溫度快速下降，導致爐膛燃燒延時，火焰中心上移，主再熱器吸熱大幅度上升，而此時水冷壁由于吸熱增加較少蒸發(fā)量增加不多，導致主再熱汽溫超溫。

（6）遇到原煤濕度大，制粉系統(tǒng)制粉遲延性較大，加進去的煤不能及時成為煤粉輸出，磨煤機內存煤量增加。到干燥出力提高后，這些煤粉又會大量輸出。這段時間內粉量與給煤量不成正比，導致鍋爐燃燒有額外的能量增加，還使煙氣流量明顯增大，造成超溫。

（7）已是嚴重超溫時盲目拉停磨煤機。根據(jù)集控運行規(guī)程規(guī)定，當機組在協(xié)調方式或汽機跟隨且燃料主控自動運行時，當前負荷指令－剩余輔機帶負荷能力＞20MW，磨煤機跳閘或停運RB會動作，而剩余磨煤機帶負荷能力為：4臺磨煤機為530MW，剩余3臺磨煤機為427MW，剩余2臺磨煤機為285MW；所以只有在負荷大于550MW時5臺磨煤機運行，拉停1臺磨煤機RB才會動作，以此類推。如果負荷低于RB動作值時拉停1臺磨煤機，其他磨煤機煤量會迅速增加以維持總煤量不變，造成這些磨煤機出口溫度短時快速降低，使爐膛燃燒延時，火焰中心上移，導致爐膛出口溫度上升造成過熱器和再熱器吸熱進一步增加，進一步推高主再熱汽溫，后果十分嚴重。這時我們操作員發(fā)現(xiàn)拉停1臺磨煤機沒有用，只好再拉停1臺磨煤機，錯過處理事故的最佳時期，甚至造成事故進一步擴大。

3 處理及改進措施

針對不同的超溫原因采取如下處理措施，能有效改善汽溫控制狀況，減少超溫現(xiàn)象的發(fā)生：

（1）爐膛長時間未進行吹灰時，向值長申請適當減緩加減負荷速率，負荷滿足要求時及時對爐膛進行吹灰，增加水冷壁的吸熱，降低爐膛出口煙溫，減少主再熱器吸熱。

（2）加負荷時及時啟動磨煤機，控制運行磨煤機出口溫度不低于75℃，防止由于磨煤機出口溫度過低使爐膛燃燒火焰中心上移，造成爐膛出口溫度上升。

（3）快速加負荷時增加給水偏置，增加給水速率，提高水冷壁的蒸發(fā)量，增加負荷響應速率，減緩總煤量增加速率，對于以對流受熱為主的高溫過熱器和高溫再熱器來說，煤量增加速率減緩就意味著總的煙氣流量增加放緩，使主再熱器受熱面吸熱量增速變慢，同時由于給水率的增大使水冷壁產(chǎn)汽量增大進而使流過主再熱器的蒸汽流量增加，減緩主再熱汽溫上升。蒸汽流量增加負荷響應變快，又可以抑制煤量增速，形成良性循環(huán)。但如果給水偏置增加過大，會使過熱度下降，使主汽溫下降，這樣過熱度負偏置就要適當回調，這就需要我們操作員憑經(jīng)驗決定，沒有具體的規(guī)定。

（4）發(fā)現(xiàn)汽溫上升過快而現(xiàn)有手段用盡時，可以“hold”一下負荷，等汽溫回落時，重新加負荷。

（5）如果發(fā)現(xiàn)已嚴重超溫，有2種處理情況：

1）機組負荷高于燃料RB動作值，則立刻拉停1臺最上層1套制粉系統(tǒng)，使燃料RB動作快速減負荷來降低汽溫。

2）如果機組負荷低于燃料RB動作值其他所有手段用盡時可以立刻撤出鍋爐主控自動，手動減少設定值能快速地把總煤量、風量減下來，對于以對流換熱為主的高溫過熱器、高溫再熱器，煙氣流量的快速減少能短時把主再熱汽溫降下來（這種方法已通過實踐證明，效果非常明顯，汽溫回落不超過10s）；或者撤出燃料主控自動手動拉停1臺磨煤機，這樣總煤量能瞬間減少1／5或1／4，但是這種策略機組燃料RB不會動作，鍋爐總風量下降緩慢，總體效果不如前者明顯。

（6）試驗情況：2013年6月17日06：25和6月18日06：25，在＃1、＃2爐在快速連續(xù)加負荷時，對啟動相關備用制粉系統(tǒng)及給水過熱度偏置設定值進行相應調整，具體如表1所示。

表14個工況汽溫參數(shù)

工況1：6月17日，＃1機快速加負荷至430MW，啟第5套制粉系統(tǒng)，過熱度偏置0℃。

工況2：6月18日，＃1機快速加負荷至400MW，啟第5套制粉系統(tǒng)，過熱度偏置－5℃。

工況3：6月17日，＃2機快速加負荷至430MW，啟第5套制粉系統(tǒng)，過熱度偏置0℃。

工況4：6月18日，＃2機快速加負荷至400MW，啟第5套制粉系統(tǒng)，過熱度偏置－5℃。

通過試驗發(fā)現(xiàn)在機組快速加負荷階段，提早啟動備用磨煤機（加負荷啟備用磨煤機的時間從430MW提前至400MW）及在快速加負荷時將過熱度偏置設由0℃改為－5℃，提高加水速率，能有效控制主、再熱汽溫上升值。同時我們發(fā)現(xiàn)機組所使用的減溫水流量也明顯減少，提高了鍋爐效率。

上述措施的采用，使得超溫現(xiàn)象減少，如表2所示。

表22013年1—10月＃1、＃2機超溫次數(shù)統(tǒng)計

根據(jù)以上數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)，采取上述措施后，＃1、＃2機6—10月超溫次數(shù)比1—5月有明顯減少。

4 結語

每天12：00—13：00和06：00—08：00這段時間都是機組加負荷最快的時間段，在這段時間區(qū)域內主再熱汽溫超溫情況是比較頻繁的，可以說占全部超溫的75%以上。通過采取上述措施，＃1、＃2機主再熱汽溫超溫次數(shù)明顯減少，如果我們所有控制溫度操作都能按照上述執(zhí)行，能有效防止超溫及嚴重超溫情況發(fā)生，有效保證機組的安全運行。