王國強 林清
摘 要:結(jié)合等離子燃燒的特點,對等離子點火時易發(fā)生虛假水位的原因進行分析,提出防范的具體措施,避免因虛假水位造成鍋爐水位保護動作。
關(guān)鍵詞:鍋爐;燃燒;等離子點火;虛假水位
中圖分類號:TK223.23 文獻標志碼:A 文章編號:2095-2945(2017)25-0165-02
1 概述
鍋爐虛假水位只是相對于進出質(zhì)量流量不平衡而言的,并不是不存在虛假水位,相反它是可以進行測量的可見的真實水位。它是汽包內(nèi)真實水位變化的反映,虛假水位的過高和過低同樣會引起有關(guān)保護動作甚至重大設(shè)備損壞事故,由于虛假水位變化劇烈,并且往往發(fā)生在機組運行工況不穩(wěn)定的時候,所以對虛假水位要引起高度重視?,F(xiàn)在越來越多得電廠為了提高經(jīng)濟效率,節(jié)約燃油,將燃油點火方式改為等離子點火方式,而鍋爐采用等離子點火方式后,更容易造成虛假水位。
2 對象概況
我公司二期#5機組鍋爐型號SG-1100/17.6-M735,制粉系統(tǒng)為雙進雙出鋼球磨煤機,汽輪機型號CC330/261.1-16.7/2.5/1.5/537/537,汽機沖轉(zhuǎn)參數(shù):主汽壓力3.45MPa,主汽溫度320℃,再熱蒸汽溫度237℃。2012年#5爐將燃油點火改造為等離子點火方式,2012年7月9日鍋爐啟動,并網(wǎng)后帶初始負荷(5MW),主蒸汽壓力2.02MPa,主蒸汽流量42.7t/h,汽包壓力2.1MPa,隨后運行人員增加燃料量,加負荷,汽包壓力維持在2.53MPa,機組負荷由5MW升至10.61MW;爐膛負壓由91Pa突升至320Pa;汽包水位超+250mm水位保護值,延時5秒后MFT動作,首出汽包水位高高,汽輪發(fā)電機組聯(lián)跳,發(fā)電機解列。
3 產(chǎn)生虛假水位原因分析
汽包虛假水位的實質(zhì)是因為水冷壁內(nèi)的汽泡多少變化引起的,但是引起汽泡多少變化有哪些因素呢?從實質(zhì)上看因素只有兩個就是水冷壁內(nèi)汽水的溫度和壓力變化幅度,從現(xiàn)象上看就是內(nèi)擾和外擾。但溫度和壓力對汽包水位的影響方向卻是相反的,并且在不同工況下,哪是主要因素還有不同的變化。例如鍋爐正常運行中,如果加負荷,我們一般是先增加煤量或啟動一臺制粉系統(tǒng),這時候,即使不增加給水流量,汽包水位也會有較快的增長,因為燃燒強度增加,水冷壁吸熱迅速增加,于是水冷壁內(nèi)的水會因溫度增加大量變成汽泡,所以溫度增加會使汽包水位快速升高;隨著壓力升高,對應飽和溫度也要升高,某些汽泡會重新變成水,所以壓力增加會使汽包水位降低;但是此工況下水溫增加導致汽包水位快速升高是主要因素,壓力增加導致汽包水位降低是次要原因,甚至可以忽略不計。
液態(tài)水的比容隨壓力和溫度變化很小,但當水發(fā)生汽、液變化時它們的比容變化很大,并且倍數(shù)隨壓力和溫度變化也很大。因此我們可以得出這樣一個結(jié)論:水冷壁內(nèi)的汽泡多少及變化速度(或干度)才是引起汽包虛假水位的關(guān)鍵所在。通過查閱水蒸汽表可以計算出不同壓力下,飽和蒸汽比容是飽和水比容的倍數(shù)。(見表1)
從表1可以看出壓力越低,比容倍數(shù)越大,鍋爐越容易發(fā)生虛假水位,且波動越劇烈。所以鍋爐在點火初期,汽包內(nèi)的壓力低,比容倍數(shù)大,當爐膛內(nèi)燃燒工況不穩(wěn)定或者壓力變化時,造成爐水溫度變化,爐水中汽泡含量變化較大,水位出現(xiàn)大幅波動;隨著汽包壓力的逐漸上升,比容倍數(shù)逐漸減小,虛假水位波動的幅度會慢慢降低。
鍋爐采用燃油點火,由于燃油的輻射強度大,對流換熱強度低,啟動時汽包壓力上升快,汽溫上升慢,符合啟動曲線要求,當蒸汽溫度達到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)時,汽壓相對較高(和等離子點火相比),且燃油著火穩(wěn)定,虛假水位相對較少。
鍋爐采用等離子點火,初期爐膛溫度低,煤粉燃燼率低,爐膛熱負荷波動大,引起水位變化。煤粉燃燒使得汽溫上升速度快,當汽溫達到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)時,汽壓較低,比容倍數(shù)大,虛假水位發(fā)生較頻繁。
我廠#5爐2014年7月9日發(fā)生水位高鍋爐熄火的原因,主要是并網(wǎng)后,汽壓維持過低,容易發(fā)生虛假水位,在加負荷時,熱負荷增加過快,使得水位快速上升。
4 防范措施
(1)鍋爐汽包上完水后進行換水,將汽包內(nèi)的水溫提高
至>100℃,節(jié)約啟動時間,同時提高水循環(huán)可靠性。
(2)磨煤機暖風器預暖應盡早投入,全開進口蒸汽及出口疏水門,便于暖風器預暖徹底,保證初期建立料位期間的干燥出力。
(3)為了使煤粉燃燒穩(wěn)定,啟動前投入4只油槍點火,提高爐膛溫度,30分鐘后,投入等離子點火,磨煤機暖磨后啟動。
(4)磨煤機啟動初期建立料位時,總給煤量控制≯10t。適當開啟A1側(cè)旁路風,提高干燥出力,控制磨煤機出口溫度70℃左右,以提高煤粉燃盡度。
(5)磨煤機料位正常后,緩慢開啟A1、A2側(cè)容量風,就地觀察等離子著火情況穩(wěn)定,逐漸撤出油槍,調(diào)整磨煤機運行穩(wěn)定。等離子電壓270V,等離子前端、中心筒壁溫<350℃。鍋爐逐漸升溫升壓。
(6)根據(jù)鍋爐給水流量及給水旁路調(diào)整門開度大小,間斷上水時及時開啟省煤器再循環(huán),保證省煤器中存水連續(xù)流動,防止省煤器存水干燒汽化,影響汽包進水。
(7)鍋爐啟動階段,兼顧鍋爐汽溫、汽壓同步上升。投入旁路后,控制高低旁開度,確保沖轉(zhuǎn)時汽壓達到3.4MPa,并網(wǎng)時汽壓達到5.8MPa。
(8)啟動階段,因鍋爐汽水系統(tǒng)供需平衡未建立正常,汽包壓力低,飽和溫度變化幅度大,小范圍燃燒燃動導致汽包水位變化大。在進行高低旁調(diào)整、燃料加減操作時,預先調(diào)整水位至-100mm,以增加水位調(diào)節(jié)余度,防止虛假水位導致鍋爐MFT動作。
(9)機組并網(wǎng)后根據(jù)負荷及時投入A2層運行,防止A1
層風速過高,煤粉著火變差。投入A2層煤粉時,為防止初期煤粉著火不穩(wěn)定,影響水位安全,可預先投運對應角油槍引燃煤粉,安排人員就地看火,觀察A2層煤粉著火穩(wěn)定程度后,逐步撤出油槍。
(10)鍋爐啟動過程中因虛假水位導致滅火后,立即關(guān)閉高低旁路,防止汽壓下降過快。調(diào)整給水,控制汽包水位正常后及時進行爐膛吹掃。根據(jù)給水流量、氧量、主汽壓力、主汽溫度、省煤器進出口溫度變化趨勢判斷虛假水位產(chǎn)生的原因,制定相應的預防措施,及時恢復鍋爐升溫升壓階段。
(11)在鍋爐啟停過程中,保護全程投入。
5 結(jié)束語
本文從運行的角度,深入總結(jié)、提煉生產(chǎn)經(jīng)驗,較為系統(tǒng)地提出了等離子點火時,虛假水位的防范措施并在實際生產(chǎn)中得到了良好的驗證。
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