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      大型循環(huán)流化床鍋爐緊急補(bǔ)水泵新驅(qū)動(dòng)技術(shù)的探討

      2022-04-12 11:34:52王東輝祁傳西辛勝偉
      電力科技與環(huán)保 2022年2期
      關(guān)鍵詞:外置式水冷壁工質(zhì)

      王東輝 ,祁傳西 ,辛勝偉 ,王 虎

      (1.國(guó)家能源集團(tuán)陜西彬長(zhǎng)發(fā)電有限公司,陜西 西安 710000;2.國(guó)家能源集團(tuán)循環(huán)流化床技術(shù)研發(fā)中心,陜西 西安 710065)

      1 引言

      循環(huán)流化床(circulating fluidized bed,CFB)鍋爐技術(shù)具有煤種適應(yīng)性廣、低成本污染物控制、深度調(diào)峰能力強(qiáng)等技術(shù)特點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用[1-5]。自我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)600MW超臨界CFB鍋爐工程示范成功以來(lái),350MW超臨界CFB鍋爐也實(shí)現(xiàn)了批量化、產(chǎn)業(yè)化。為了進(jìn)一步提升CFB鍋爐技術(shù)短板,660MW高效超超臨界CFB鍋爐正在開發(fā)和建設(shè)中。由于CFB鍋爐獨(dú)特的氣固流態(tài)形式,爐內(nèi)及外置式換熱器存有大量高溫循環(huán)物料以及敷設(shè)較多的耐磨耐火材料,極強(qiáng)的蓄熱能力可保證鍋爐穩(wěn)定燃燒,但當(dāng)全廠失電或鍋爐全部給水突然中斷時(shí),蓄熱會(huì)使?fàn)t內(nèi)及外置式換熱器的工質(zhì)被不斷加熱,工質(zhì)不斷蒸發(fā)而減少,若不及時(shí)向鍋爐補(bǔ)充給水,隨著時(shí)間的推移,將造成爐內(nèi)及外置式換熱器的受熱面超溫而損壞[6-8]。目前,我國(guó)自主研發(fā)的600MW等級(jí)超(超)臨界CFB鍋爐,由于鍋爐容量和蒸汽參數(shù)的進(jìn)一步提高,鍋爐水容量相對(duì)較小,設(shè)置外置式換熱器,受熱面的工作條件更惡劣,在給水中斷的情況下爐內(nèi)及外置式換熱器的受熱面安全性將面臨前所未有的挑戰(zhàn),因此均配置了緊急補(bǔ)水系統(tǒng),采用了柴油機(jī)直驅(qū)緊急補(bǔ)水泵。

      緊急補(bǔ)水泵是緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,泵的選型以及驅(qū)動(dòng)方式直接關(guān)系緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。由于柴油機(jī)直驅(qū)的方案初投資過(guò)高,按高國(guó)產(chǎn)化率配置不低于1500萬(wàn)元,系統(tǒng)較復(fù)雜,緊急使用的概率非常低,緊急補(bǔ)給水系統(tǒng)方案的設(shè)置業(yè)內(nèi)存在一定分歧。為此,本文通過(guò)對(duì)鍋爐蓄熱能力計(jì)算分析,結(jié)合同爐型350MW超臨界CFB鍋爐給水中斷后受熱面實(shí)際汽溫變化規(guī)律,提出一種新型的特種汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方式,可為同類型超超臨界CFB鍋爐設(shè)計(jì)優(yōu)化提供技術(shù)參考。

      2 鍋爐簡(jiǎn)介

      660MW高效超超臨界CFB鍋爐采用單爐膛、單布風(fēng)板、M型布置結(jié)構(gòu)、循環(huán)流化床燃燒方式。鍋爐由1個(gè)爐膛、4個(gè)汽冷旋風(fēng)分離器、4個(gè)回料閥、4個(gè)外置式換熱器、6臺(tái)滾筒冷渣器等部分組成,尾部采用雙煙道、再熱器采用擋板調(diào)溫。

      水冷壁采用膜式壁結(jié)構(gòu),管子及鰭片均采用15CrMo、12Cr1MoV材質(zhì),在爐內(nèi)前墻布置12片水冷屏,并且采用水冷壁和水冷屏串聯(lián)的二次上升結(jié)構(gòu),水冷屏管子及鰭片均采用12Cr1MoV材質(zhì)。

      屏式高溫過(guò)熱器和屏式高溫再熱器均布置在爐膛內(nèi)。屏式高溫過(guò)熱器管屏底部耐磨澆注料區(qū)域管子材料為SA-213T91,受熱區(qū)域管子材料為SA-213S30432,管屏出口材料為SA-213T92。屏式高溫再熱器管屏耐磨澆注料區(qū)域采用SA-213T91材料,受熱區(qū)域管子材料為SA-213TP310HCbN,管屏出口材料為SA-213T92。

      中溫過(guò)熱器布置在4個(gè)外置式換熱器中,水平布置,管組為順列布置,材料采用SA-213TP347HFG。鍋爐性能數(shù)據(jù)如表1所示。

      表1 鍋爐性能數(shù)據(jù)表

      3 緊急補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)置的必要性及設(shè)備選型

      3.1 配置緊急補(bǔ)水系統(tǒng)必要性

      某CFB機(jī)組在出現(xiàn)全廠失電時(shí)鍋爐汽包水位的變化情況:失電后4~30s內(nèi),安全閥起跳后,汽包水位由+30mm迅速變?yōu)?150mm,此時(shí)的水量損失很快;失電后30~160s內(nèi),汽包水位逐漸下降,汽包水位由-150mm變?yōu)?250mm;失電后160~480s內(nèi),汽包水位消失。

      其他CFB鍋爐水位變化雖略有差異,但蓄水量的變化規(guī)律基本接近,綜合統(tǒng)計(jì)蓄水損失的變化規(guī)律,推算在鍋爐滿負(fù)荷狀態(tài)下出現(xiàn)廠用電全失的事故情況時(shí)爐內(nèi)蓄水量隨著時(shí)間的損失變化情況,如表2所示。

      表2 鍋爐蓄水量的蒸發(fā)損失情況

      鍋爐運(yùn)行時(shí)水冷壁和省煤器系統(tǒng)的可用水量為64t。根據(jù)計(jì)算分析,在33min后,爐內(nèi)存水量全部蒸發(fā),水冷壁出現(xiàn)干燒。鍋爐床溫按滿負(fù)荷900℃開始下降考慮,爐內(nèi)部分耐磨材料總質(zhì)量約為210t,爐膛床料總重量約260t,因鍋爐跳閘(BT)狀態(tài)下爐內(nèi)床料熱阻較大,只考慮邊壁區(qū)床料溫度的變化,此時(shí)理論計(jì)算床溫約650~700℃左右[8],這與某300MW CFB鍋爐BT后35min爐膛下部床溫降至660℃相符合,由于水冷壁的材質(zhì)為12Cr1MoVG,允許使用溫度580℃,爐膛水冷壁在沒有冷卻水情況下存在燒損的風(fēng)險(xiǎn)。

      外置式換熱器內(nèi)布置中溫過(guò)熱器受熱面,單個(gè)外置式換熱器的床料量約40t,溫度按900℃開始下降。給水中斷后,外置式換熱器內(nèi)受熱面依靠水冷壁蒸發(fā)的蒸汽冷卻,在33min鍋爐存水量蒸干后,流經(jīng)外置式換熱器的過(guò)熱蒸汽帶走的熱量后,外置式換熱器內(nèi)物料溫度約為700~750℃[8],外置式換熱器內(nèi)中溫受熱面采用SA-213TP347HFG材質(zhì),允許使用溫度705℃,外置式換熱器內(nèi)受熱面存在超溫?fù)p害的風(fēng)險(xiǎn)。

      綜上所述,對(duì)于660MW超超臨界CFB鍋爐出現(xiàn)失電工況時(shí),初步計(jì)算約33min鍋爐存水量蒸干,爐膛水冷壁和外置式換熱器內(nèi)受熱面均存在超溫爆管的危險(xiǎn),有必要設(shè)置緊急補(bǔ)給水系統(tǒng)。

      3.2 設(shè)備選型

      鍋爐緊急補(bǔ)水的容量至少應(yīng)包括鍋爐補(bǔ)充水量、汽機(jī)高壓旁路減溫水用量。補(bǔ)水泵可以實(shí)現(xiàn)在任何工況下發(fā)生全廠失電或給水中斷時(shí)為鍋爐進(jìn)行補(bǔ)水。

      根據(jù)鍋爐跳閘(boiler tripping, BT)后蒸發(fā)量的變化規(guī)律,計(jì)算總的蒸發(fā)量為194.91t,汽機(jī)高壓旁路噴水用量的設(shè)計(jì)一般為上述蒸汽總量的15%,即29.24t,因此需要的總補(bǔ)水容量共計(jì)224.15t。

      根據(jù)鍋爐廠緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,緊急補(bǔ)給水泵的揚(yáng)程35MPa,流量不小于100t/h,其設(shè)備選型如表3所示。

      表3 緊急補(bǔ)水泵選型參數(shù)

      4 采用新驅(qū)動(dòng)方式的可行性

      4.1 驅(qū)動(dòng)方式比較

      目前,緊急補(bǔ)水泵常規(guī)設(shè)計(jì)采用兩種驅(qū)動(dòng)方式,一是柴油機(jī)直連驅(qū)動(dòng)方式,其優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)響應(yīng)快,可靠性高,缺點(diǎn)是初投資過(guò)高,維護(hù)相對(duì)復(fù)雜,儲(chǔ)油箱增加了危險(xiǎn)點(diǎn);二是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并設(shè)置可靠的外接電源。其優(yōu)點(diǎn)是降低了初投資,缺點(diǎn)是對(duì)備用電源的可靠性要求高,需設(shè)置兩路以上的電源供電,為防止誤操作造成系統(tǒng)合環(huán),備用電源需要可靠隔離,這將造成電源切換時(shí)間較長(zhǎng),系統(tǒng)啟動(dòng)響應(yīng)較慢,而且容量電費(fèi)較高,增加了運(yùn)行成本。因此,兩種方式均存在不足。

      由于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式有響應(yīng)慢的致命缺點(diǎn),目前新開發(fā)的超超臨界CFB鍋爐均選用柴油機(jī)直連驅(qū)動(dòng)方式,但其超高的初投資與極低使用率間存在的固有矛盾,在超(超)臨界 CFB 機(jī)組上是否配備緊急補(bǔ)給水系統(tǒng)一直是業(yè)內(nèi)爭(zhēng)議的焦點(diǎn),因此需要尋找更優(yōu)的技術(shù)。緊急補(bǔ)水泵采用特種小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方式,其投資估算如表4所示。

      采用特種小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)緊急補(bǔ)水泵,當(dāng)發(fā)生全廠失電的情況時(shí)可利用鍋爐的蓄熱能力為補(bǔ)水泵提供動(dòng)力,相較柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)方式投資低(驅(qū)動(dòng)設(shè)備僅為柴油機(jī)價(jià)格的30%),維護(hù)簡(jiǎn)單,限制因素少;相較電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式啟動(dòng)響應(yīng)快,可靠性高,經(jīng)綜合比較此驅(qū)動(dòng)方式最優(yōu)。

      表4 投資估算對(duì)比

      4.2 特種小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)

      緊急補(bǔ)水泵由特種小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng),其選型技術(shù)數(shù)據(jù)如表5所示。汽源接自汽輪機(jī)冷段,排汽至鍋爐側(cè)大氣擴(kuò)容器。采用單閥節(jié)流調(diào)節(jié),滑壓運(yùn)行方式,可在0.8~5.9MPa范圍內(nèi)運(yùn)行,根據(jù)特種汽輪機(jī)廠家說(shuō)明書的要求,汽源為0.8MPa的微過(guò)熱蒸汽即可維持其運(yùn)行[9]。為保證在全廠失電下設(shè)備的可靠動(dòng)作,高低壓旁路采用液動(dòng),鍋爐再熱器設(shè)置2臺(tái)液控安全閥,鍋爐PCV閥控制回路接自UPS。

      表5 特種小汽輪機(jī)選型技術(shù)數(shù)據(jù)

      當(dāng)發(fā)生廠用電全失時(shí),首先開啟PCV閥防止鍋爐瞬時(shí)超壓,再熱蒸汽冷段的余壓迅速?zèng)_動(dòng)特種小機(jī),隨再熱器壓力的降低及緊急補(bǔ)水泵的升速,延時(shí)約15s后,可開啟高壓旁路,視壓力變化情況關(guān)閉PCV閥,隨著主蒸汽壓力的回落,高旁的流量調(diào)節(jié)不斷趨于線性,通過(guò)控制高旁的開度維持冷段壓力1.5~2MPa,再熱器的液控安全閥在初期可參與調(diào)控,確保再熱器不超壓。根據(jù)設(shè)計(jì)條件,特種小汽輪機(jī)可實(shí)現(xiàn)在冷態(tài)下3min內(nèi)由零轉(zhuǎn)速帶額定負(fù)荷。由于緊急補(bǔ)水泵的揚(yáng)程按主汽壓達(dá)最高限值設(shè)計(jì),裕量較大,根據(jù)鍋爐發(fā)生MFT后實(shí)際壓力變化的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),緊急補(bǔ)水泵能在更短的時(shí)間帶負(fù)荷。

      隨著鍋爐壓力的不斷下降,緊急補(bǔ)水泵的軸功率也將隨之降低,即在不同負(fù)荷工況下,小汽輪機(jī)的耗汽量也將對(duì)應(yīng)減少,根據(jù)公式計(jì)算各工況的結(jié)果如表6所示。

      軸功率及耗汽量計(jì)算公式[10-11]為:

      (1)

      (2)

      式中:Q為補(bǔ)水流量,m3/s;H為揚(yáng)程,m;ρ為密度m3/kg,N為軸功率kW;h為理想焓降,kJ/kg;ηb為泵的效率;ηj小汽輪機(jī)的效率。

      表6 各負(fù)荷工況軸功率及耗汽量

      4.3 可行性分析

      4.3.1 鍋爐蓄熱能力分析計(jì)算

      鍋爐蓄熱過(guò)程是指鍋爐變工況運(yùn)行時(shí)能量的存儲(chǔ)或釋放過(guò)程,鍋爐釋放蓄熱過(guò)程是當(dāng)鍋爐壓力下降,汽水工質(zhì)體積膨脹,增加部分的體積推擠過(guò)熱器中的蒸汽,這部分蒸汽所攜帶的熱量為汽水蓄熱。壓力下降引起金屬溫度降低,導(dǎo)致鍋爐金屬中熱量的釋放,這部分熱量為金屬蓄熱。

      (1)汽水蓄熱系數(shù)

      超超臨界鍋爐可以工作在超臨界狀態(tài)和亞臨界狀態(tài)下,兩種狀態(tài)下鍋爐水冷壁中工質(zhì)的性質(zhì)不同,因此需要采用不同的分段方法計(jì)算。根據(jù)質(zhì)量和能量守恒定律以及水和水蒸氣的熱力性質(zhì),將工質(zhì)分為無(wú)相變和有相變2種,對(duì)于單位體積的不同工質(zhì)在壓力下降1MPa后,計(jì)算單位容積變化,即可求得汽水蓄熱[12-16]。容積蓄熱系數(shù)的結(jié)果如表7所示,其計(jì)算公式為:

      (3)

      式中:Ci為第i段工質(zhì)的容積蓄熱系數(shù),MJ/(MPa·m3);h為鍋爐末段蒸汽的比焓,kJ/kg;ν為鍋爐末段蒸汽的質(zhì)量體積,m3/kg;(1/△P)i為單位容積變化,MPa-1。

      表7 容積蓄熱系數(shù)

      鍋爐各受熱面的容積由鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)中查取,由各段工質(zhì)容積及其容積蓄熱系數(shù)可以求得汽水蓄熱。汽水蓄熱系數(shù)為:

      Cq=∑CiVi

      (4)

      式中:Vi為第i段工質(zhì)的容積,m3;Ci為第i段工質(zhì)的容積蓄熱系數(shù),MJ/(MPa·m3)。

      (2)金屬蓄熱系數(shù)

      單位壓力下降,主要釋放蓄熱的金屬管道中工質(zhì)的比焓不變,查水和水蒸氣熱力性質(zhì)表,可計(jì)算單位壓力變化引起的工質(zhì)溫度變化,由于工質(zhì)溫度的變化最終體現(xiàn)在管壁溫度的變化上,所以用工質(zhì)溫度變化代替金屬溫度變化計(jì)算金屬蓄熱,金屬分段溫度變化如表8所示。

      金屬蓄熱系數(shù)為:

      Cm=∑cMi△ti

      (5)

      式中:Mi為第i段金屬質(zhì)量;△ti為單位壓力變化下第i段金屬溫度變化量;金屬比熱容c(查金屬物理性質(zhì)圖表[17])。

      (3)鍋爐蓄熱系數(shù)

      根據(jù)汽水蓄熱和金屬蓄熱的計(jì)算結(jié)果可最終得出鍋爐的蓄熱系數(shù),將汽水蓄熱和金屬蓄熱相加鍋爐蓄熱系數(shù)C,計(jì)算結(jié)果如表9所示。計(jì)算表明,隨著鍋爐負(fù)荷的增加,總的蓄熱系數(shù)隨之顯著減少。

      表8 金屬分段溫度變化

      表9 鍋爐蓄熱系數(shù)

      4.3.2 特種小汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的可行性分析

      當(dāng)發(fā)生全廠失電時(shí),鍋爐跳閘(BT),燃料及風(fēng)機(jī)均停止,汽輪機(jī)跳閘,鍋爐余壓驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)給鍋爐上水,根據(jù)特種小汽機(jī)汽源的要求及高壓旁路的調(diào)節(jié)特性,并適當(dāng)考慮了余量,設(shè)定最低的蒸汽參數(shù)條件為:主蒸汽壓力不低于3.0MPa,汽溫不低于400℃,再熱蒸汽冷段壓力不低于1.0MPa。在降至最低蒸汽參數(shù)的整個(gè)過(guò)程中,壓力降低蓄熱持續(xù)釋放的能量去小汽輪機(jī)做功,因其耗汽量隨著壓力的降低而減少,做功應(yīng)是汽量與焓降的乘積對(duì)時(shí)間的積分。

      (6)

      式中:C為鍋爐蓄熱系數(shù),MJ/MPa;ΔP為時(shí)間范圍內(nèi)壓力變化,MPa;G(t)為耗汽量的時(shí)間函數(shù),t/h;h(t)為比焓的時(shí)間函數(shù),kJ/kg;η為小汽輪機(jī)效率。

      由于再熱器冷段蒸汽參數(shù)可通過(guò)高壓旁路調(diào)節(jié),維持穩(wěn)定,因此蒸汽比焓近似不變。小汽輪機(jī)的效率變化較小,耗汽量與主汽壓近似為線性關(guān)系,而主汽壓在此時(shí)間范圍內(nèi)按平均速率下降,為簡(jiǎn)化計(jì)算,耗汽量與時(shí)間近似為線性關(guān)系,因此公式(6)可化簡(jiǎn)為:

      (7)

      式中:G0為初始耗汽量,t/h;Gt為最終耗汽量,t/h;t為持續(xù)時(shí)間,h。

      (1)高負(fù)荷工況時(shí)的安全性分析

      選取100%BMCR工況,此時(shí)工作在超臨界狀態(tài)下,Gt選取主蒸汽為8.2MPa時(shí)的耗汽量,即對(duì)應(yīng)20%BMCR工況,將工況對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)代入公式,計(jì)算持續(xù)時(shí)間t為1.91h,可為鍋爐補(bǔ)水達(dá)229.6t,大于事故發(fā)生鍋爐所需的總補(bǔ)水容量224.15t,滿足事故補(bǔ)水要求。

      (2)低負(fù)荷工況時(shí)的安全性分析

      選取50%BRL工況,此時(shí)工作在亞臨界狀態(tài)下。Gt仍選取主蒸汽為8.2MPa時(shí)的耗汽量,將工況對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)代入公式,計(jì)算持續(xù)時(shí)間t為2.14h,可為鍋爐補(bǔ)水為256.6t,大于事故發(fā)生所需的總補(bǔ)水容量,也滿足事故補(bǔ)水要求。計(jì)算表明,隨著鍋爐負(fù)荷的降低,鍋爐蓄熱系數(shù)增大,越容易滿足鍋爐事故補(bǔ)水的要求。

      (3)特種小機(jī)未帶負(fù)荷期間的安全分析

      因特種小機(jī)需要3min以內(nèi)才能帶額定負(fù)荷,在此期間鍋爐不能補(bǔ)水,當(dāng)流化床鍋爐發(fā)生BT后,床料沉降后,距離水冷壁壁面附近的床料會(huì)和水冷壁換熱,并形成隔溫層,因此水冷壁內(nèi)殘余的工質(zhì)不會(huì)大量蒸發(fā),水冷壁短時(shí)間內(nèi)不會(huì)蒸干發(fā)生損害。東方鍋爐廠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算表明[18],在給水中斷后水冷壁留存的工質(zhì)在3.6h內(nèi)可保持在擬臨界溫度390℃以下不被蒸干;水冷壁壁溫在13.3h內(nèi)可以保持在500℃的安全限值以下。

      由于鍋爐余壓為特種小機(jī)提供驅(qū)動(dòng)蒸汽,因此過(guò)熱器及再熱器內(nèi)仍有蒸汽流動(dòng),可以得到冷卻,受熱面短時(shí)間內(nèi)也是安全的。

      4.3.3 事例驗(yàn)證

      根據(jù)某350MW CFB機(jī)組發(fā)生的一次給水泵跳閘實(shí)際情況,進(jìn)一步分析說(shuō)明若鍋爐3min不能正常補(bǔ)水,對(duì)鍋爐受熱面的影響。事件經(jīng)過(guò)如下:2019年6月24日19∶55∶24,機(jī)組負(fù)荷354MW,主蒸汽流量1100t/h,此時(shí)給水泵突然跳閘,鍋爐主燃料跳閘(MFT),一、二次風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)延時(shí)4min跳閘,20∶06給水泵恢復(fù)給水,20∶12后給水泵再次跳閘,20∶22分給水泵正?;謴?fù)給水,20∶40開始啟動(dòng)各風(fēng)機(jī),并逐步恢復(fù)機(jī)組運(yùn)行。

      (1)省煤器工質(zhì)的變化

      隨著壓力降低,省煤器出口溫度逐漸升高,當(dāng)4min時(shí)省煤器出口水溫測(cè)點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到了飽和點(diǎn),且過(guò)熱度逐漸加大,出現(xiàn)汽化現(xiàn)象,當(dāng)11min給水泵開始恢復(fù)供水后,過(guò)熱度逐漸降低,20min后達(dá)到飽和溫度,35min后省煤器內(nèi)的水溫低于飽和溫度,成為過(guò)冷水。根據(jù)這一現(xiàn)象分析,省煤器內(nèi)的水汽化后進(jìn)入水冷壁系統(tǒng),繼續(xù)冷卻水冷壁系統(tǒng)。

      圖1 省煤器出口溫度

      (2)水冷壁壁溫變化情況

      圖2 水冷壁、水冷屏出口溫度

      如圖2所示,給水中斷后,水冷壁、水冷屏出口的工質(zhì)溫度分別由394℃和409℃,快速升高,3min后分別升高至425℃和450℃,15min后達(dá)到最大值502℃,隨著給水的恢復(fù)工質(zhì)溫度逐漸降低。根據(jù)此現(xiàn)象分析,溫度出現(xiàn)快速升高主要是由于一、二次風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)持續(xù)運(yùn)行了4min才跳閘,高壓流化風(fēng)機(jī)始終未停止,造成給水中斷后鍋爐內(nèi)仍有強(qiáng)烈的換熱,這導(dǎo)致水的損耗要較廠用電全停時(shí)的損耗更大。整個(gè)過(guò)程中最高溫度仍低于水冷壁材質(zhì)的最高允許溫度。

      (3)主蒸汽溫度及再熱蒸汽溫度變化情況

      如圖3所示,給水泵停運(yùn)后,主蒸汽溫度及再熱蒸汽溫度迅速上升,當(dāng)5min時(shí)二者均超過(guò)590℃,最高達(dá)到596℃,之后隨著風(fēng)機(jī)跳閘后隨爐膛煙溫的降低逐漸下降。溫度出現(xiàn)短時(shí)的超溫主要是由于風(fēng)機(jī)延時(shí)跳閘引起,3min時(shí)二者溫度均低于570℃,受熱面未出現(xiàn)超溫。

      圖3 主、再熱蒸汽出口溫度

      在失電情況下,鍋爐蒸汽壓力、溫度等參數(shù)實(shí)際的變化比較復(fù)雜,計(jì)算過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理,而鍋爐蓄熱計(jì)算是參考煤粉鍋爐的計(jì)算方法,CFB鍋爐有大量的耐火澆注料及高溫床料,相較煤粉鍋爐有更大的蓄熱量,產(chǎn)生更多的附加蒸汽量,比理論計(jì)算有更大的裕量。綜上所述,采用特種小機(jī)驅(qū)動(dòng)方式是可行的。

      5 結(jié)語(yǔ)

      一直以來(lái),CFB鍋爐在緊急補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)置的必要性及驅(qū)動(dòng)方式存在一定分歧,主要原因是初投資過(guò)高,系統(tǒng)較復(fù)雜,而緊急使用的概率非常低。采用特種小汽輪機(jī)作為 CFB 鍋爐緊急補(bǔ)水泵的驅(qū)動(dòng)方式,可以大幅降低投資,只要鍋爐有余壓便可以驅(qū)動(dòng)補(bǔ)水泵實(shí)現(xiàn)鍋爐的緊急補(bǔ)水要求,不受外部因素的限制及影響,可靠性更高。經(jīng)計(jì)算分析,并結(jié)合同爐型350MW超臨界CFB鍋爐給水中斷后受熱面實(shí)際汽溫變化規(guī)律,證明方案是可行的,能夠有效防止全廠失電或給水中斷后CFB鍋爐受熱面干燒的危險(xiǎn),此技術(shù)的優(yōu)越性為CFB鍋爐緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的設(shè)置方案提供了可借鑒的思路。

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