閆衛(wèi)東，趙 陽(yáng),宋金禮，白永會(huì)

(1.國(guó)電電力發(fā)展股份有限公司，北京 100101；2.遼寧東科電力有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110179;3.國(guó)能(綏中)發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125222)

綏中發(fā)電有限責(zé)任公司Ⅰ期2×800 MW俄制機(jī)組為單爐膛結(jié)構(gòu)、超臨界壓力參數(shù)、對(duì)沖燃燒方式、一次中間再熱直流鍋爐。因鍋爐采用技術(shù)較為落后，無(wú)論是機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，還是環(huán)保指標(biāo)方面均已無(wú)法滿足行業(yè)要求。因此對(duì)機(jī)組進(jìn)行了節(jié)能及增容改造，其中包括低氮燃燒器改造、鍋爐受熱面改造、汽輪機(jī)通流體改造、增加脫硝系統(tǒng)等多項(xiàng)技術(shù)改造。改造后機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保指標(biāo)雖然得到極大改善，但機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)一系列問(wèn)題，影響啟動(dòng)期間的安全性和穩(wěn)定性。本文旨在通過(guò)結(jié)合啟動(dòng)期間運(yùn)行數(shù)據(jù)及設(shè)備實(shí)際狀態(tài)，分析問(wèn)題產(chǎn)生原因，并對(duì)相關(guān)應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行研究。

1 存在問(wèn)題分析

結(jié)合改造后機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中頻繁出現(xiàn)的問(wèn)題，目前主要為啟動(dòng)初期蒸汽量不足、汽溫偏斜、受熱面壁溫超溫、汽泵并列運(yùn)行穩(wěn)定性差等問(wèn)題。

1.1 啟動(dòng)初期蒸汽量不足

機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中蒸汽來(lái)源采用鄰機(jī)供汽方式，啟動(dòng)蒸汽主要用于汽泵用汽和除氧器加熱。同時(shí)由于鍋爐為定壓鍋爐，汽泵耗汽量較大。采用此種供汽方式在啟動(dòng)初期會(huì)導(dǎo)致鄰機(jī)供汽能力不足，無(wú)法提供足夠的蒸汽量以同時(shí)滿足鍋爐給水流量和除氧器加熱需求。為保證啟動(dòng)初期蒸汽量，需要增加小機(jī)供汽量，同時(shí)必須降低除氧器供汽量，造成給水溫度只有35 ℃左右，無(wú)法達(dá)到機(jī)組運(yùn)行規(guī)程要求(102～104 ℃)。

針對(duì)啟動(dòng)初期蒸汽量不足問(wèn)題，目前通常采取的措施為關(guān)閉熱網(wǎng)供汽門(mén)，但因用汽量較小，無(wú)法徹底解決該問(wèn)題。

1.2 啟動(dòng)期間汽溫偏斜

機(jī)組改造后，在啟動(dòng)初期出現(xiàn)汽溫偏斜嚴(yán)重現(xiàn)象。對(duì)改造后機(jī)組多次啟動(dòng)期間運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，將2016年部分參數(shù)變化曲線進(jìn)行比較(見(jiàn)圖1—圖6)。

圖 1 4月7日啟動(dòng)初期汽溫及風(fēng)量曲線

圖 2 4月7日啟動(dòng)初期給煤量曲線

圖3 7月14日啟動(dòng)初期汽溫及風(fēng)量曲線

圖4 7月14日啟動(dòng)初期給煤量曲線

圖5 9月17日啟動(dòng)初期汽溫及風(fēng)量曲線

圖6 9月17日啟動(dòng)初期給煤量曲線

通過(guò)調(diào)取歷史運(yùn)行曲線發(fā)現(xiàn)，汽溫在鍋爐點(diǎn)火初期未出現(xiàn)偏斜，整體表現(xiàn)較為平穩(wěn)。汽溫出現(xiàn)嚴(yán)重偏斜發(fā)生在前3臺(tái)磨煤機(jī)較高出力運(yùn)行、第4臺(tái)磨煤機(jī)啟動(dòng)前后。對(duì)比機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中運(yùn)行參數(shù)，分析造成汽溫偏斜[1-3]的主要原因有以下幾點(diǎn)。

a.送風(fēng)量較低。機(jī)組啟動(dòng)初期風(fēng)量控制在 930～1550 t/h。在第4臺(tái)磨煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)，機(jī)組負(fù)荷達(dá)到200 MW以上，給煤量為130 t/h以上，而送風(fēng)量一般只增至1800 t/h左右，增加幅度較小。

改造后鍋爐采用分級(jí)燃燒方式，低氮燃燒器在低負(fù)荷時(shí)燃燒穩(wěn)定性較差，尤其在啟動(dòng)初期，爐膛上部煤粉燃盡區(qū)域溫度較低，鍋爐轉(zhuǎn)向室煙溫僅達(dá)到450～500 ℃，且提供氧量不足，導(dǎo)致煤粉無(wú)法充分燃燒，爐內(nèi)燃燒狀態(tài)差。

同時(shí)汽溫出現(xiàn)偏差后，為保證汽溫會(huì)大幅度開(kāi)啟燃盡風(fēng)層和上層二次風(fēng)門(mén)，在送風(fēng)量增幅較小的情況下造成下層燃燒器區(qū)域氧量下降，爐膛上部溫度降低，進(jìn)一步影響煤粉燃燒。應(yīng)盡量保證燃燒器區(qū)域的供氧，可以通過(guò)適當(dāng)增加送風(fēng)量來(lái)緩解汽溫偏差較大的問(wèn)題。

通過(guò)機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在總風(fēng)量增至2200 t/h時(shí)，汽溫偏差較大的問(wèn)題會(huì)得到緩解。因此在機(jī)組啟動(dòng)初期隨著給煤量增加需要逐步增加送風(fēng)量，并控制送風(fēng)量增加幅度，改善爐內(nèi)煤粉燃燒狀態(tài)，以緩解汽溫偏斜問(wèn)題。

b.一次風(fēng)量較大。目前機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，為保證磨煤機(jī)出口溫度而增加通風(fēng)量，一次風(fēng)量達(dá)到100～110 t/h，給煤量為40 t/h，風(fēng)煤比較大，導(dǎo)致燃燒器噴口煤粉燃燒行程較長(zhǎng)、煤粉較粗、煤粉濃度較低，煤粉在爐內(nèi)的燃燒狀態(tài)較差。此外較大的一次風(fēng)量使二次風(fēng)對(duì)爐內(nèi)火焰中心位置的影響能力減弱，通過(guò)二次風(fēng)配比調(diào)整汽溫效果降低。

因此，機(jī)組啟動(dòng)初期應(yīng)控制磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量，保持適當(dāng)?shù)娘L(fēng)煤比，維持磨煤機(jī)正常運(yùn)行，控制一次風(fēng)量在85～95 t/h內(nèi)。

c.熱負(fù)荷增加速率較大。通過(guò)機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，4月7日機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中汽溫雖然仍存在較大偏差，但并未出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，是由于第4臺(tái)磨煤機(jī)啟動(dòng)后燃料增加較為緩慢，鍋爐熱負(fù)荷增加速率較慢。而7月15日和9月18日機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，由于是溫態(tài)啟動(dòng)方式，不需要低負(fù)荷暖機(jī)，燃料量增加較快，鍋爐熱負(fù)荷增加速率較快，使汽溫偏差問(wèn)題較為明顯且出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。因此可以通過(guò)控制合理的熱負(fù)荷增加速率，以緩解汽溫偏差較大的問(wèn)題。

1.3 干濕態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)受熱面壁溫易超溫

機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，干濕態(tài)期間鍋爐水冷壁、過(guò)熱器、再熱器及省煤器等受熱面壁溫易出現(xiàn)超溫現(xiàn)象[4-5]。分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因?yàn)楦蓾駪B(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)鍋爐熱負(fù)荷積累不足，為使機(jī)組進(jìn)入干態(tài)運(yùn)行方式需要大幅度增加熱負(fù)荷，使鍋爐四管等受熱面吸熱過(guò)多，而啟動(dòng)旁路流量有限，從而導(dǎo)致部分受熱面出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。干濕態(tài)轉(zhuǎn)換是鍋爐熱負(fù)荷在緩慢積累，對(duì)應(yīng)蒸汽流量緩慢增加，內(nèi)置式閘閥B3前壓力達(dá)到規(guī)定值，使鍋爐蒸發(fā)量大于啟動(dòng)旁路通流能力而轉(zhuǎn)向干態(tài)運(yùn)行工況的一項(xiàng)操作。干濕態(tài)轉(zhuǎn)換需要一個(gè)較為緩慢的鍋爐蓄熱過(guò)程，且具備充足的蒸汽流量。蒸汽流量應(yīng)既能滿足B3閥前壓力的積累，又能保證蒸汽具備一定流速冷卻受熱面。受熱面超溫現(xiàn)象往往出現(xiàn)在機(jī)組并網(wǎng)后燃料量迅速增加、鍋爐短時(shí)間內(nèi)大量吸熱、汽輪機(jī)側(cè)為提高機(jī)前壓力關(guān)閉汽輪機(jī)調(diào)門(mén)的情況下。因此，在受熱面吸熱量大幅上升、汽輪機(jī)調(diào)門(mén)關(guān)閉蒸汽流速受限2方面的影響下，最終導(dǎo)致壁溫超溫現(xiàn)象。

因此，為避免出現(xiàn)干濕態(tài)轉(zhuǎn)換期間鍋爐受熱面壁溫超溫現(xiàn)象，應(yīng)在機(jī)組并網(wǎng)后控制燃料量增加速率，均勻、緩慢增加燃料量，保證鍋爐熱負(fù)荷均勻增加，使各級(jí)受熱面受熱均勻，防止出現(xiàn)汽溫快速增加，從而盡可能避免壁溫超溫。

此外，干濕態(tài)轉(zhuǎn)換期間鍋爐蓄熱較啟動(dòng)前期會(huì)有較大幅度增加，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理配風(fēng)控制，同時(shí)適時(shí)投入過(guò)熱器和再熱器減溫水以配合蒸汽參數(shù)調(diào)整。

1.4 汽泵并列運(yùn)行穩(wěn)定性差

汽泵并列運(yùn)行時(shí)危險(xiǎn)性較高、運(yùn)行穩(wěn)定性差，極易造成給水流量低，從而造成鍋爐MFT 跳閘的嚴(yán)重后果。

汽泵并列運(yùn)行一般出現(xiàn)在鍋爐干濕態(tài)轉(zhuǎn)換后，給水流量不高，一般在1200 t/h左右，備用汽泵并列運(yùn)行前首先需要提升壓力與運(yùn)行汽泵一致， 在關(guān)閉再循環(huán)門(mén)時(shí)鍋爐給水流量將向上大幅波動(dòng)，B3閥前壓力升高，給水調(diào)門(mén)前后壓差迅速增大，引起汽泵轉(zhuǎn)速迅速下降，此時(shí)若不進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)就會(huì)導(dǎo)致原運(yùn)行汽泵出口流量降低，再循環(huán)門(mén)開(kāi)啟，汽泵退出運(yùn)行。汽泵并列運(yùn)行時(shí)給水系統(tǒng)重要參數(shù)曲線見(jiàn)圖7。

圖7 汽泵并列運(yùn)行時(shí)給水系統(tǒng)重要參數(shù)曲線

分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是由于單臺(tái)汽泵出力有限，在并列第2臺(tái)汽泵前出力已達(dá)上限，為保證給水流量增加，給水調(diào)門(mén)開(kāi)度會(huì)逐漸增大甚至全開(kāi)。在第2臺(tái)汽泵并列后給水調(diào)門(mén)開(kāi)度會(huì)造成給水流量增加過(guò)多，為滿足給水流量要求，給水調(diào)門(mén)將快速關(guān)閉，造成2臺(tái)小機(jī)出力迅速下降。若不及時(shí)調(diào)整，會(huì)出現(xiàn)給水調(diào)門(mén)因壓差高解除自動(dòng)或某1臺(tái)小機(jī)因調(diào)整不及時(shí)而退出運(yùn)行的現(xiàn)象。為避免上述現(xiàn)象，一方面需要控制給水調(diào)門(mén)變化速率，另一方面要保證小機(jī)出力平衡。

2 應(yīng)對(duì)措施

a.機(jī)組啟動(dòng)初期將Ⅰ、Ⅱ期輔汽聯(lián)絡(luò)門(mén)關(guān)閉，盡量開(kāi)大Ⅰ期鄰機(jī)供汽閥門(mén)，將輔汽母管壓力維持在1.1 MPa以上，滿足小機(jī)用汽需要的同時(shí)最大程度向除氧器供汽，用以提高供水溫度。

b.機(jī)組啟動(dòng)初期并網(wǎng)后控制給煤量緩慢增加，同時(shí)逐漸增加送風(fēng)量。機(jī)組由并網(wǎng)至機(jī)組啟動(dòng)結(jié)束、負(fù)荷升至450 MW時(shí)，給煤量由90 t/h增至210 t/h，送風(fēng)量應(yīng)跟隨給煤量由 1800 t/h增至2200 t/h，保持每增加10 t/h給煤量，送風(fēng)量增加30 t/h左右，同時(shí)確保主、再熱汽溫按啟動(dòng)曲線平穩(wěn)上升。機(jī)組啟動(dòng)期間磨煤機(jī)一次風(fēng)量宜控制在85～95 t/h,若磨煤機(jī)出口溫度不能滿足要求，可適當(dāng)升至100 t/h，盡量不要超過(guò)限值，尤其是在機(jī)組并網(wǎng)前。

c.磨煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)，尤其是第4臺(tái)磨煤機(jī)，應(yīng)合理控制給煤量增加速率，保證整個(gè)爐膛熱負(fù)荷均勻增加，且不會(huì)出現(xiàn)較大偏差。調(diào)整期間應(yīng)保持給煤量均勻增加，機(jī)組并網(wǎng)后按每10 min增加5～7 t/h的速率進(jìn)行給煤量調(diào)節(jié)，控制鍋爐熱負(fù)荷均勻增加，同時(shí)控制給水流量由800 t/h緩慢增至1150 t/h，從而保證鍋爐蒸發(fā)量和汽溫平穩(wěn)增加。啟動(dòng)減溫水開(kāi)度均大于65%時(shí)，應(yīng)投入主蒸汽減溫水和再熱蒸汽事故減溫水，用以輔助啟動(dòng)減溫水進(jìn)行汽溫調(diào)節(jié)。

d.汽泵并列運(yùn)行時(shí)，應(yīng)解除運(yùn)行汽泵自動(dòng)控制，給水流量調(diào)整至1200 t/h左右，給水調(diào)門(mén)前后壓差、B3閥前壓力、給水流量等參數(shù)控制采取寧高勿低的原則。同時(shí)注意給水調(diào)門(mén)壓差不得高于3.8 MPa，備用汽泵關(guān)閉再循環(huán)門(mén)采用少量多次的調(diào)節(jié)方式，關(guān)閉再循環(huán)門(mén)期間應(yīng)適當(dāng)降低2臺(tái)汽泵出力，以便控制給水調(diào)門(mén)前后壓差在可控范圍內(nèi)。給水流量過(guò)高時(shí)優(yōu)先降低并列運(yùn)行汽泵出力。并列運(yùn)行完成后手動(dòng)將2臺(tái)汽泵出力平衡調(diào)整，最后再投入小機(jī)自動(dòng)控制。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)改造后機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中頻繁出現(xiàn)的啟動(dòng)初期蒸汽量不足、汽溫偏斜、受熱面壁溫超溫、汽泵并列運(yùn)行穩(wěn)定性差等問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)，分析了問(wèn)題原因并提出應(yīng)對(duì)措施。經(jīng)調(diào)整，機(jī)組啟動(dòng)初期的參數(shù)異常問(wèn)題得到緩解，給水溫度能夠穩(wěn)定在60～65 ℃，較調(diào)整前提高了近40 ℃，極大縮短了機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間；汽溫偏斜問(wèn)題得到改善；鍋爐水冷壁、過(guò)熱器、再熱器及省煤器壁溫未出現(xiàn)大幅度超溫現(xiàn)象；主、再熱蒸汽溫度能夠控制在合理范圍內(nèi)；汽泵并列運(yùn)行穩(wěn)定性提高，給水流量未出現(xiàn)大幅波動(dòng)。通過(guò)采取有效應(yīng)對(duì)措施，提高了改造后機(jī)組啟動(dòng)期間運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)也為其他機(jī)組改造后解決類似問(wèn)題提供借鑒。