1000MW超超臨界燃煤鍋爐啟動調試階段常見問題研究

楊文軍

（甘肅電投常樂發電有限責任公司，甘肅 酒泉 736100）

0 引言

近些年以來，我國不斷優化和調整能源結構，高耗能產業受到限制，其發展速度相對較為緩慢。但是從長遠的發展看來，提升節能環保技術，降低能源消耗，持續增加的電量消耗，均使得火力發電的優勢凸顯出來。火力發電作為國內最主要的發電形式之一，將會在相當長的一段時間內表現出電力資源系統中的主導地位。發展建設超超臨界燃煤發電機組確保能源資源節約，降低廢氣污染物排放的重要舉措。為深入分析超超臨界燃煤鍋爐設備，本文將以2×1000MW發電工程超超臨界燃煤鍋爐作為研究的對象，分析與處理在把控在調試鍋爐和系統中存在的問題，并提出解決方案。

1 1000MW超臨界燃煤鍋爐設備簡介

在本次的探究中，選擇的研究對象是哈爾濱鍋爐股份有限公司的產品，采用П型布置、單爐膛、一次中間再熱、低NOX主燃燒器和高、低位燃盡風分級燃燒技術、反向雙切圓燃燒方式，爐膛為下部螺旋管圈、上部垂直上升膜式水冷壁，帶循環泵啟動系統；鍋爐在進行溫度調節的時候，所選擇使用的方式也有很多種，分別是擺動燃燒器、設置煙氣分配擋板、合理設計水煤比、噴水處理等等。鍋爐在設計與制作的時候，選擇應用全鋼架構，實現通風的平衡性以及渣滓排放狀態的固態性，并且綜合使用懸吊結構完成制作。BMCR工況下鍋爐主、再熱蒸汽溫度為605℃/613℃，最大連續蒸發量2995t/h，主、再熱蒸汽壓力為28.25MPa/5.73Mpa。

鍋爐下部冷灰斗及下爐膛熱負荷較高區域采用螺旋管圈光管水冷壁，上爐膛熱負荷較低區域采用垂直管圈光管水冷壁，在鍋爐的上爐膛位置和下爐膛之中完成水冷壁中間混合集箱安裝，從而可以有效的避免鍋爐在使用之中出現的溫度偏差現象。在低熱負荷位置以及高熱負荷位置中，所有的水冷壁管子都需要在通過的時候保持均勻的狀態，從而有效保障螺旋管圈水冷壁中的所有管道都可以保持相同的受熱狀態，位于水冷壁位置下的爐膛出口同樣會具有均勻的溫度，并且十分良好的適應負荷變化情況以及煤質變化情況。

根據水動力計算結果精確分析爐膛水冷壁壁溫分布情況，燃燒器上部分水冷壁出現較高熱負荷的位置，在進行設計的時候需選擇使用12Cr1MoVG材料，在較低熱負荷的位置需要選擇使用15CrMoG材料。在包墻系統的出口位置以及頂棚位置安裝完成汽水分離器，通過這種設計方式和布置方法，可以有效的實現低合金鋼材料的使用，切實保障能夠將水冷壁完整的包裹起來，簡單化處理工地安裝流程與焊接措施，有利于設備安裝的質量水平提升和產品運行效率提升。

調節氣溫的方法多種多樣，在過熱器中進行汽溫調節，可以選擇使用二級四點噴水法，在直流運行的狀態之下，可以將水煤比作出調節以更好的保證過熱汽溫的調節結果，在進行調節的時候，煙氣分配擋板是最為重要的工具，通過擋板能夠提升汽溫調節的效果。在調節的時候，需要以燃燒器擺件作為輔助設備。在過熱器噴水處于正常狀態的時候，省煤器出口位置的水源是其噴出的水主要來源，由此以來，可以顯著降低熱應力和溫度差。

2 1000MW超臨界燃煤鍋爐調試過程

調試鍋爐分系統的時候，其起步的流程便是調試燃煤系統，同時要同步調試啟動鍋爐，確保在初期的啟動階段能夠充分的實現蒸汽供給和燃料供應，其次便是調試壓縮空氣系統，為全廠的生產提供充足的儀用以及雜用壓縮空氣。

風煙系統在進行調試的時候，需要按照實際需求將空氣預熱器、風機系統、送風機、引風機等作出調節。鍋爐的煙風道系統以及爐膛系統需要具備良好的通風條件，主動開展關于空氣動力場以及冷態通風的試驗，系統性的分析冷態爐內部位置的流體動力特征以及風煙系統，對各類設備在運行中所表現出來的穩定性與可靠性展開綜合考量。

鍋爐在首次進行點火之前，要完成調試制粉系統、汽水系統、爐前燃油系統等工作，除此之外,運輸煤炭和廢棄物的系統、除塵和除灰的系統需要同時使用。鍋爐點火之后需要利用蒸汽沖管，清理干凈蒸汽受熱面中的雜物，對連接管道內部的雜物也應該吹掃完成[2]。

當機組進行整套的調試階段以后，需要對運行的特性、鍋爐的設備以及系統帶負荷能力做出全面考察，在此期間需要開展對于蒸汽嚴密性的試驗，校驗安全閥等等，保障機組可以順利投入生產。

3 啟動調試階段常見的問題與對策

3.1 反向雙切圓燃燒方式

反向雙切圓燃燒方式在應用中可以顯著保障在爐膛之內均勻的分配熱負荷，沿著水平方向進行分配。因為應用雙切圓式燃燒器的數量呈現出成倍增加的趨勢，所以會削減單只燃燒器在鍋爐運行時的熱效率。這種現象出現的原因歸根結底是雙切圓影響到射流射程，導致其變短，繼而實現燃燒穩定的目的，將型號較大的鍋爐在使用的時候所存在的爐膛水平截面氣流水平差、燃燒器射程遠等問題予以解決，提高鍋爐運行的效率。這種處理方案在實際應用的過程中，具有良好的經濟效益，在設備中靈活性的使用高位燃盡風分級燃燒方式以及氮氧化物主燃燒器，更能夠提升燃燒效率，保護周邊環境不受到氮氧化物污染。切圓燃燒的方式是較為傳統的方式，這種燃燒方式被廣泛推廣的原因在于其特性良好，其使用的范圍從300WM到600WM，再到1000WM的機組鍋爐。伴隨著不斷增加的鍋爐容量，從而也持續的產生了更多的問題。特別是在1000WM切圓燃燒鍋爐之上，若是繼續采用單爐膛Π型的鍋爐，那么則必須要增加鍋爐出口高度，這樣便可以較為方便的實現對于對流受熱面以及輻射的布置控制，加劇爐膛的出口位置發生煙氣能力不平衡的現象。在爐膛的上方位置若是發生了受熱面內外圈吸熱量不平衡的現象，將會導致外圈的應火面受熱面出現溫度超標現象。所以，針對于此類問題，在設計鍋爐的過程中，可以通過設計較多的燃燒器以實現單個燃燒器熱負荷降低的目的。與此同時，可以設置八角反向雙切圓，將煙氣的擾動予以提升，將爐膛的出口位置所出現的偏差進行弱化或者減少。

切圓燃燒所表現出來的最大問題便是鍋爐的爐膛出煙溫度出現偏差，導致這種現象的主要原因在于切圓的燃燒將會造成煙氣出現旋轉動量，從而致使爐膛的出口兩側位置出現不均勻的煙氣分布，進而導致發生過熱器和再過熱器的位置不對稱傳熱和流動，進而增加兩側位置的溫度偏差。利用八角反向雙切圓燃燒方式能夠在很大程度上將偏差進行較少和弱化。布置的爐膛不同，對熱負荷產生的影響也存在一定的差距[3]。

圖1 不同爐膛的布置情況對熱負荷的影響

3.2 過熱器、再熱器系統

因為鍋爐內部的主要汽溫已經超出600℃，再熱汽溫的溫度值也不低于600℃，可以選擇使用型號為SA-213TP310HCbN的過熱器以及SA-213S30432再熱器，在鍋爐制造中選擇使用這兩種類型的設備，能夠科學化的處理由于管壁位置出現過高的溫度而造成的煙側高溫腐蝕問題，也可以杜絕出現內部管壁位置發生的蒸汽氧化現象。基于煙氣溫度在鍋爐內部的分布特點，綜合再熱器制造材料和蒸汽溫度值，將過熱器安裝在鍋爐爐膛上部位置，將高溫受熱面安裝在水平煙道內部位置，并且將高溫再熱器布置在煙氣溫度小于1000℃的煙溫范圍內，減少管內工質溫度與管壁溫度的溫差，提高高溫再熱器的抗氧化能力。

過熱器和再熱器系統在設計過程中，經常性的會因為錯誤操作而導致超溫現象。若是設計的爐膛高度不高，火焰的中心位置出現偏斜現象，選擇的材料不達標或者是選擇錯誤，水動力的工程實施情況存在問題，受熱面的結構存在不合理的現象以及蒸汽質量流動速度不高，將會導致過熱器或者再熱器系統出現嚴重的溫度超標或者是溫度與標準溫度之間出現偏差的現象，亦或者會出現局部位置超溫。對于過熱器和再熱器系統的調整運行而言，若是出現失誤，也將會導致燃燒的組織出現問題，使得系統發生超溫現象。在制造、安裝以及檢修過熱器和再熱器系統的時候，也將會因為管道內部出現異物而產生堵塞進而形成短路或者是斷路的現象，造成局部位置的受熱管發生超溫的現象。金屬管壁的磨損問題也是最常見的問題之一，其出現的原因是因為蒸汽的吹損和飛灰等現象。由于應力問題、蒸汽問題和高溫問題而造成的金屬管道腐蝕，將會導致腐蝕爆管的質量問題出現。

為保障過熱器和再熱器在運行過程中具有可靠性，那么便應該要以啟停曲線作為依據控制鍋爐，保障將過熱器和再熱器的管壁溫度控制在合適的范圍之內。對鍋爐的蒸汽參數以及蒸發量等相關指標作出嚴格的監視，杜絕出現溫度超標或者是壓力超標的現象。調整鍋爐燃燒的相關參數，對煤粉的細度同樣作出調整，降低熱偏差。將技術作出改造，同時，吹灰系統也應該做好相應的改進，通過利用高溫防磨措施以確保不會損壞受熱面的金屬，進而實現磨損速率降低的目的。定期對過熱器、再熱器的變形情況、磨損情況作出檢查。監督控制加裝熱工溫度測點。定期檢查割管，采取金相檢驗的措施檢驗過熱器和再熱器管子[4]。

3.3 煙風系統

二次冷風從送風機中吹來，將其傳送到三分倉式空氣預熱器二次風側，在設備中加熱二次冷風，通過熱道進入到燃燒器大風箱和SOFA風箱，再次通過使用SOFA噴口和燃燒器噴口將其傳輸到爐膛內部。將兩組SOFA噴口和6層主燃燒器安裝在鍋爐前后墻之上。來自一次風機的冷風一部分被送入三分倉式空氣預熱器一次風側，經加熱后與一次風機過來的冷風在磨煤機入口進行混合后進入磨煤機，形成一次風隨煤粉被送入燃燒器一次風噴口。煤粉和風進入到鍋爐的爐膛內部以后，便會充分燃燒而形成熱煙氣，爐膛對熱煙氣進行處理，使其流經分隔屏、末級過熱器、高溫再熱器。在尾部煙道位置，使得煙氣流入，借助于前豎井和后豎井兩個平行煙道，分別流經前煙井低溫再熱器和省煤器、后煙井低溫過熱器和省煤器，通過尾部煙氣調節擋板后匯集在一起經過SCR脫硝裝置、空氣預熱器后進入尾部除塵器等設備[5]。

4 結語

對新建的機組作出調試工作，能夠有效保障機組在投產以后具有安全性和經濟性。本文針對于1000WM超超臨界燃煤鍋爐啟動調試部分流程作出分析，將調試過程中出現的典型問題作出總結，把控要點，保障有效展開調試工作。