660 MW超超臨界機組高負荷主蒸汽溫度偏低原因分析

江波 熊鐘 史萌萌

摘要： 對某電廠HG2035/26.15YM3型超超臨界參數直流鍋爐主蒸汽溫度偏低進行了分析，找出了該廠加負荷過程主蒸汽溫度低的原因.由于加負荷過程中給水泵汽輪機再循環門存在較大內漏，使給水流量達不到設計值，導致INFIT協調系統水煤質量比失調，過熱度大幅波動，最終導致主蒸汽溫度偏低.根據現場具體運行情況，分別制定了調整給水泵汽輪機再循環門行程、高負荷控制負荷增加速度、根據給水泵汽輪機轉速調整好過熱度等三項改進措施.通過運行人員認真監視和調整，未再出現主蒸汽溫度偏低的現象，保證了機組的安全穩定運行.研究為同類機組提供了參考.

關鍵詞：

超超臨界； 主蒸汽； 水煤質量比； 過熱度

中圖分類號： TK 222文獻標志碼： A

Causes Analysis of Low Steam Temperature for 660 MW Ultrasupercritical Unit with High Load

JIANG Bo1， XIONG Zhong1， SHI Mengmeng2

（1.SPIC Jiangxi Electric Power Co.， Ltd. Jingdezhen Power Plant， Jingdezhen 333000， China；

2.Jiangxi Jingdezhen Power Supply Company， Jingdezhen 333000， China）

Abstract：

The causes of low steam temperature for HG2035/26.15YM3 type ultrasupercritical oncethrough boiler in a power plant were analyzed.The reasons of low steam temperature in the adding load course were found out.In this course，there existed large internal leakage in the recirculation valve of feed water pump.The designed value of the water flow could not be reached.The ratio of coal to water controlled by INFIT was imbalanced.The degree of superheat fluctuated wildly.The main steam temperature was low at the end.According to the run on site，the improvements were made including stroke adjustment of feed water pump recirculation valve，rate of load increasing under high load condition，and degree of superheat adjustment according to the rotate speed of feed water pump.According to these improvements，low steam temperature didnt occur again，which could make the unit run steadily and safely.The research could provide references for the same kind of unit.

Keywords：

ultrasupercritical； main steam； coalwater ratio； degree of superheat

近年來，隨著可再生能源的快速發展，火力發電量占發電總量比例呈下降趨勢[1]，但火電廠仍然是我國電能供應的主力軍[2].保證火電廠的安全穩定高效運行是每個電廠首要目標[3].在火電廠主要參數中，主蒸汽溫度直接影響機組的安全與經濟，因此保證機組主蒸汽溫度穩定是有必要的[4].本文對某超超臨界機組高負荷主蒸汽溫度低于設計值進行了診斷分析，并提出了解決方案.

1鍋爐概況

國家電投集團江西電力有限公司景德鎮發電廠（簡稱景電）二期擴建工程2×660 MW機組2號鍋爐采用哈爾濱鍋爐廠有限責任公司設計和制造的HG 2035/26.15YM3型超超臨界參數直流爐，其為單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、墻式切圓燃燒、全懸吊結構Π型鍋爐.該鍋爐變壓運行，采用定滑或定滑定的運行方式，帶基本負荷并參與調峰.鍋爐主要設計參數如表1所示，表中：BMCR為最大連續蒸發量工況；BRL為額定蒸發量工況；壓力均為表壓.

2主要設備

2.1燃燒系統

燃燒器采用CUF（circular ultra firing）墻式切圓燃燒大風箱結構.采用全擺動式燃燒器，共設六層三菱低NOx PM（低污染）一次風噴口，每一層與一臺磨煤機相配，三層油風室，一層燃盡風室、十層輔助風室和四層附加風室.燃燒器采用三菱MACT燃燒技術，降低爐內NOx的生成；二次風擋板采用非平衡式.

燃燒系統共有24個PM燃燒器，每個燃燒器分成濃、淡兩個噴口，共48個噴口，布置于爐膛前后左右四面墻上，形成強化型大直徑單切圓，在主燃燒器的上方為OFA噴嘴，在距上層煤粉噴嘴上方處布置有四層AA（附加燃盡風）噴嘴，AA風采用角式布置.

2.2制粉系統

本鍋爐制粉系統采用中速磨煤機冷一次風機正壓直吹式系統設計.每臺鍋爐配置6座鋼制原煤斗及6臺由沈陽華電電站工程有限公司生產的HDBSC26型電子稱重式給煤機，布置在運轉層（15 m）平臺.磨煤機采用北京電力設備總廠生產的ZGM113GI型中速磨煤機，每臺最大出力77.24 t·h-1，最小出力19.3 t·h-1，保證出力67.97 t·h-1（設計煤種），布置在煤倉間0 m層.每臺爐配備六臺磨煤機，五臺磨煤機運行能滿足鍋爐最大連續出力時對燃煤量的要求，六臺磨煤機中的任何一臺均可作為備用.每臺爐制粉系統配2臺100%容量的密封風機.每臺磨煤機配一臺給煤機，給煤機出口與磨煤機進口相對應，給煤機進口與鋼煤斗出口相對應.

2.3過熱器和再熱器

該鍋爐過熱器系統采用四級布置，以降低每級過熱器的焓增，沿蒸汽流程依次為水平與立式低溫過熱器、分隔屏過熱器、后屏過熱器和末級過熱器鍋爐再熱器（分為低溫再熱器和末級再熱器二級）.過熱器和再熱汽結構如圖1所示.

2.4給水系統

該鍋爐正常運行給水采用兩臺東方汽輪機有限公司生產的G161型給水泵汽輪機.運行方式為變參數、變功率、變轉速.額定轉速為 5 700 r·min-1，調速范圍為2 840～6 000 r·min-1.

3控制系統

該廠選用了INFIT控制系統作為控制策略現場實施的軟硬件平臺[5].

硬件方面：INFIT實時優化控制系統選用Siemens S7系列PLC為硬件平臺，系統采用雙冗余電源+CPU模塊+modbus通訊模塊的硬件配置.軟件方面：在Siemens Step7編程環境中采用SCL、STL語言開發了所有的高級算法模塊，并通過面向對象的封裝技術，建立了類似一般DCS系統的組態函數庫（但功能更為強大），之后可通過函數調用以類似DCS組態的方式完成具體機組負荷性能優化工程的建立.

4主蒸汽溫度偏低狀態及分析

2015年1月22日至2015年2月2日，2#機組頻繁發生高負荷時段主蒸汽溫度波動事件.事件過程：機組自動發電量控制系統（AGC）方式運行，負荷550 MW，A、B、C、D、E、F六臺磨運行，水煤質量比為6.5，過熱度為42 ℃，兩臺給水泵汽輪機轉速為5 250 r·min-1（較正常值偏高），主蒸汽和再熱汽溫度分別為600、602 ℃.此時AGC加負荷至660 MW.機組負荷為600 MW時，給水泵汽輪機轉速為5 950 r·min-1，水煤質量比快速下降至5.7，過熱度快速上升至58 ℃，主蒸汽溫度上升至610 ℃，再熱汽溫度上升至615 ℃.隨后，機組負荷下降至580 MW，給水泵汽輪機轉速仍維持在5 950 r·min-1，水煤質量比恢復至6.4，過熱度恢復至43 ℃，主蒸汽溫度最低降至578 ℃.在加負荷過程，反復出現上述波動.

在加負荷過程中（從550 MW增加至660 MW），加負荷指令下達后，協調中汽機主控控制調門開度按速率增加負荷，同時鍋爐主控發出增加給水流量、給煤量、風量指令協調進行.當2#機組在兩臺給水泵汽輪機轉速均達到5 950 r·min-1時，給水流量仍不能滿足滿負荷需求，此時，負荷增加時實際給水流量未發生變化（因給水泵汽輪機轉速已達到最大值），但給煤量增加，造成鍋爐過熱度（汽水分離器出口蒸汽溫度與對應壓力下蒸汽溫度之差）上升較快，主再熱蒸汽溫度上升，INFIT協調系統會根據實際運行參數控制水煤

質量比在基本正常范圍內（即限制鍋爐給煤量的增加），逐步降低系統過熱度設定值，并根據主蒸汽壓力下降情況限制汽輪機調整門開度，閉鎖增負荷.當INFIT協調系統中過熱度設定值小于實際過熱度時，抵消了過熱蒸汽溫度低需增加過熱度自動控制速率，系統發出減小鍋爐給煤量指令，此偏差越大，鍋爐給煤量波動幅度也越大，過熱度實際波動幅度也越大.同時，因為該廠鍋爐主蒸汽溫度變化較過熱度變化滯后約10 min，且INFIT協調系統在系統過熱度設定值與實際過熱度偏差較大時會發生過調指令，若此時不能手動及時正確干預，系統就會出現過熱度、主蒸汽溫度大幅度波動.在協調自動控制中如給水流量實際值在一定時間內達不到給水流量設定值時，系統會自動提高給水流量設定值，造成給水流量設定值不斷偏離給水流量實際值（與磨煤機煤量頂表現象相同）.此時，機組若發出降負荷指令，則會出現給煤量下降而給水流量長時間保持在現有最高流量不變，引發水煤失調，水煤質量比快速上升，主蒸汽溫度瞬時大幅度下降現象發生.其原因為：

① A、B給水泵汽輪機再循環存在嚴重漏流，漏流量約為400 t·h-1；

② INFIT協調滯后，在協調控制中，當給水流量達到低于設定值時，給水泵汽輪機轉速設定值會持續增減，直到INFIT系統通過主蒸汽溫度和過熱度進行調節，此過程大約需10 min.

5現場措施與效果

現場措施主要有：

（1） 調整2#機組給水泵汽輪機再循環調整門及調整門后電動門行程，減小汽泵再循環管的漏流量.

（2） 加負荷過程中，當機組負荷增加至600 MW時，將加負荷速率減小至3 MW·min-1，并嚴密監視汽泵轉速.若發現給水泵汽輪機轉速達5 920 r·min-1或INFIT協調系統過熱度設定值與實際過熱度偏差超過8 ℃，加強對主再熱蒸汽溫度、過熱度、給煤量及給水流量等參數的監視，若給水泵汽輪機轉速繼續上升或溫差繼續增大，則停止加負荷.

（3） 當給水泵汽輪機轉速達5 950 r·min-1且INFIT協調系統過熱度設定值與實際過熱度偏差超過10 ℃時，必須適當降低機組負荷運行（更改機組負荷高限或申請退AGC），待機組參數穩定后再根據實際運行情況逐步增加負荷.

以上措施實施后，由于兩臺給水泵汽輪機未停運，再循環門漏流未徹底根除，機組負荷最高可增加至630 MW.通過運行人員認真監視和調整，主蒸汽溫度未再出現大幅度波動事件.

6結語

主蒸汽溫度偏低會給機組的安全運行帶來很大隱患.造成本機組主蒸汽溫度偏低的主要原因為快速加負荷過程中，給水泵汽輪機的給水流量達不到設計要求，導致INFIT協調系統水煤質量比失調，過熱度大幅度波動.在運行調整過程要嚴密監視機組負荷變化，控制負荷變化率，及時調整水煤質量比，保證機組安全運行.

參考文獻：

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