2093t亚临界压力控制循环锅炉后屏过热器管壁超温控制治理应用

09-20 阅读次数: 新闻作者:vns威尼斯vns9080单志栩

某发电公司2×600MW火电空冷机组3#~4#锅炉为亚临界压力一次中间再热控制循环汽包炉。锅炉采用摆动式燃烧器调温,四角布置、切向燃烧,正压直吹式制粉系统、单炉膛、∏型半紧身封闭布置、固态排渣、全钢架结构、平衡通风。

炉膛宽19558mm,深16940.5mm,炉顶标高73200mm,锅筒中心线标高74200mm,炉顶大板梁底标高81700mm。锅炉炉顶采用金属全密封结构。并设有大罩壳。炉膛由Φ51×6膜式水冷壁组成,炉底冷灰斗角度55o,炉底密封采用水封结构,炉膛上部布置了分隔屏、后屏及屏式再热器,前墙及两侧墙前部均设有墙式辐射再热器,炉室下水包标高为7730mm。

过热器的汽温调节主要采用喷水调节,再热器的汽温调节主要采用燃烧器摆动及过量空气系数调节,在再热器进口管道上装有事故喷水装置。

额定工况及BMCR工况设计参数 :

名 称 单位 最大连续蒸发量
(BMCR)
额定工况蒸发量
(ECR)
过热蒸汽流量 t/h 2093 1849
过热蒸汽出口压力 Mpa.g 17.47 17.28
过热蒸汽出口温度 541 541
再热蒸汽流量 t/h 1770.5 1576.1
再热蒸汽进口压力 Mpa.g 4.08 3.63
再热蒸汽出口压力 Mpa.g 3.88 3.44
再热蒸汽进口温度 333 321
再热蒸汽出口温度 541 541
省煤器进口给水温度 284 277
省煤器进口给水压力 Mpa.g 19.23 18.72
锅筒压力 Mpa.g 18.84 18.37

过热蒸汽调温除受燃烧器喷咀摆动影响外,主要靠喷水调温,其布置两级喷水减温器,一级减温器布置在分隔屏进口管道上,用以控制进入分隔屏的蒸汽温度,第二级减温器布置在末级过热器进口管道上,用以控制高温过热器的出口汽温。每级喷水减温设有两只减温器,分别布置在左右两侧连接管道上。喷水来自给泵出口给水管道,经过喷水总管隔绝阀后分二路,分别经过一、二级喷水管路后进入减温器,管路中布置有电动闸阀(或电动截止阀)和电动调节阀,电动调节阀属CCS控制,调节阀前后的电动闸阀(或电动截止阀)与调节阀联锁,以防止汽机水侵蚀并保护调节阀。

一级减温器设计的最大喷水量为130t/h,二级减温器设计的最大喷水量为85t/h,减温器喷咀均采用多孔笛形管结构。不同负荷下各级减温器喷水量(计算值)如下表所示。

  BMCR TMCR 100%THA 75%THA 50%BMCR 高加全切
一级减温器喷水量t/h 23.3 38.5 65.5 96.0 91.2 129.3
二级减温器喷水量t/h 0.0 10.0 20.0 35.0 30.0 65.0
喷水温度 ℃ 186 184 181 169 161 184

0 改造前的状况

某发电公司2×600MW机组于2008年5月经168小时运转后正式转入生产运营阶段。投产后,锅炉运行中后屏过热器存在超温现象,在启动磨煤机、负荷扰动以及其它变工况时,容易超温。详见超温记录:

3#机组统计结果 后屏过热器: 2008年7月

部位 时间 时间统计 次数 最高温度
横向第3片第#4管壁温 2008-07-30 22:44:27 -- 2008-07-30 22:55:11 10分45秒 1 574.1
横向第4片第#4管壁温 2008-07-30 22:42:29 -- 2008-07-30 22:55:49 13分20秒 1 579.9
横向第6片第#4管壁温 2008-07-30 22:43:00 -- 2008-07-30 22:57:17 12分18秒 1 578.8
横向第8片第#4管壁温 2008-07-30 22:44:02 -- 2008-07-30 22:55:01 11分59秒 1 576.3
横向第9片第#4管壁温 2008-07-30 22:42:59 -- 2008-07-30 22:55:45 12分47秒 1 578.9
横向第10片第#4管壁温 2008-07-30 22:42:01 -- 2008-07-30 22:56:14 14分14秒 1 581.2
横向第11片第#4管壁温 2008-07-30 22:43:24 -- 2008-07-30 22:56:19 12分55秒 1 579.8
横向第12片第#4管壁温 2008-07-30 22:45:31 -- 2008-07-30 22:55:50
2008-08-01 03:19:23 -- 2008-08-01 03:24:35
11分20秒
6分13秒
累计:17分33秒
2 575
575.4
横向第13片第#4管壁温 2008-07-30 22:47:08 -- 2008-07-30 22:55:20 9分13秒 1 575.1
横向第14片第#4管壁温 2008-07-30 23:18:36 -- 2008-07-30 23:20:51 2分16秒 1 570
备注:超温管道材质为12Cr1MoV、T91。

1 后屏过热器壁温超温原因分析

1.1后屏过热器壁温超温现象表现:

1、机组负荷在300MW~600MW范围内,主给水阀运行,单路一级减温水最大喷水能力约为44~62吨/小时;在燃烧稳定的情况下,为控制后屏出口汽温,一级减温水门基本全开,单路减温水量为40~60吨/小时,基本没有裕量,而后屏出口温度仍达到530℃;而从历次超温处理过程来看,一级减温水量单路最大喷水能力只有达到90吨/小时以上,方可满足燃烧发生扰动时的喷水量需求;

2、从锅炉厂设计说明书来看,一级减温水量设计值已基本接近、甚至超过实际工况下的最大喷水能力,如50%BMCR时一级减温水总量设计值为91吨/小时,而实际最大喷水能力只能达到88吨/小时,高加全切、定压方式下,设计一级喷水量为129吨/小时,而在各种负荷下,一级减温水最大喷水能力只有88~124吨/小时。

1.2 原因分析

1、实际平均壁温应与蒸汽温度相等或接近,在加负荷时极易使壁温超限,应进行测点校验或停炉后进行测点检查。

2、#3和#4炉有超温现象,其中多为测点故障;另外,因为屏式受热面设计过大,未加装憋压阀,减温水差压不足。

3、由于当前电网要求,机组升负荷率较高,燃料、风量大幅、快速、频繁变化,且存在较强的过调现象,在炉内燃烧强度变化后,蒸汽流量没有相应变化,单位蒸汽工质吸热量增加;而在电负荷达到目标值时,蒸汽流量较大,燃料、风量又开始减小并过调,同时减温水量自动增加后不能及时减小,出口蒸汽温度又开始降低;减温水自动调节品质不能适应快速升降负荷的需求,运行人员操作调节不及时,造成管壁超温。

4、从以上综合情况分析,在各种稳定工况下,设计喷水量、实际喷水量都与减温水系统的最大喷水能力基本相同,减温水调门基本没有增调裕量,是造成非稳定工况下后屏超温的根本原因。

2 控制措施与改造方案

2.1 控制措施

1、尽快对相关壁温测点进行校验核对,特别是对壁温与汽温偏差值不符合规定的,进行彻底清查处理,减少壁温误报超限或壁温实际已超限但不能真实反应的现象。

2、通过优化减温水自动、协调自动来提高调节品质,减少运行人员操作量,从而减少壁温超限。

3、掌握超温现象发生的特点和规律,在低负荷、可能升负荷或启动制粉系统前,在保持出口汽温满足要求的前提下,尽量降低后屏温度,直至二级减温水门关闭。

4、在加减负荷、启停制粉系统以及其它变工况前应提前检查过热汽减温水裕量是否满足需要,各受热面壁温是否偏高,否则必须及时调整。

5、针对减温水自动调节品质差的情况,要求运行人员在加减负荷、启停制粉系统以及其它变工况前,必须掌握好减温水调整的提前量,提前调整减温水。

6、加强燃烧调整,控制两侧汽温偏差不大于10℃。

2.2 改造方案

采用主给水阀控制给水与差压,确保后屏过热器在安全温度范围内运行,但这种方式容易造成主给水阀阀杆密封盘根泄漏而机组被迫停运(实际运行中发生过盘根泄漏导致机组停运事件)。根据对同类机组的调研,结合设计院、锅炉厂反馈意见,计划在给水管路增加给水快速节流阀,通过调整快速节流阀开度来确保差压的建立,进而确保减温水的正常投运和预防后屏过热器的超温现象发生。

3应用

3.1 快速节流阀

快速节流阀是一种特殊用途阀门,专门用于大型火力发电机组125MW的420t/h、200MW的670t/h超高压自然循环锅炉和300MW的1025t/h、600MW的2008t/h亚临界自然循环锅炉的主给水管道上,作为锅炉低负荷(30-50%额定流量)运行时,通过快速节流建立压差,以满足过热器减温水所需的压头之用。

3.2 结构和工作原理

该阀由阀门本体和电动装置两部分构成。阀门采用焊接式连接的阀体,镶焊阀座,堆焊硬质合金密封面。多孔板式阀板(其中部分螺孔),运行时可根据实际工况,通过增减螺钉来改变最小流量时的节流面积。自紧密封式阀盖。

阀门在锅炉满负荷运行时,处于全开位置,此时流体流经阀门的压力降≤0.01Mpa;当负荷降至50%额定负荷是,通过系统的流量变送单元发来的信号,启动电动装置,快速关闭阀门。此时流体通过节流孔板的节流,使阀的入口压力升高,建立一定的压差,从而使从阀前引出的通过过热器的减温喷水系统得到需要的压头;当再转入满负荷运行时,通过流量变送单元的信号,启动阀门,使阀门快速开启。

3.3 加装方案

1、在高压给水管路(36400mm 标高)#1300 双拉杆弹簧吊架与#1310 单拉杆刚性吊架之间加装(450L965Y320-00) 快速节流阀。

2、在快速节流阀前(炉前)增加一组#1305双拉杆弹簧吊架,阀后将#1310单拉杆刚性吊架吊杆加粗。

3、增加快速节流阀热控 DCS画面手动操作(不设计自动控制)。 实现憋压阀远方 DCS 控制,需增加一个 AO 模拟量输出,一个 AI模拟量反馈和一个 DI故障反馈。

4 调试

4.1给水快速节流阀试验

4.1.1 负荷400MW、给水流量1324T/H(开度逐渐增大)

憋压阀开度 差压
5% 2.5 Mpa
6% 2.1 Mpa
8-9% 1.2 Mpa
10-12% 0.9 Mpa
12-20% 0.8 Mpa
20-100% 0.7Mpa(无变化)

节流阀开大后,给水泵功率下降550KW,给水母管压力下降1.4Mpa。4.1.2 负荷400MW、给水流量1324T/H(开度逐渐减小)

憋压阀开度 差压
20-100% 0.7Mpa(无变化)
10-12% 0.9 Mpa
7-8% 1.2 Mpa
6% 1.8Mpa
5% 2.0 Mpa
20-100% 0.7Mpa(无变化)

4.1.3负荷500MW、给水流量1696T/H(开度逐渐减小)

憋压阀开度 差压
12% 1.5Mpa
10% 1.52Mpa
9% 1.6Mpa
8% 1.72Mpa
7% 2.03Mpa
6% 2.42Mpa
5% 3.00 Mpa

节流阀关小后,给水泵功率上升500KW,给水母管压力上升2.2Mpa。4.1.4负荷500MW、给水流量1696T/H(开度逐渐增大)

憋压阀开度 差压
7-8% 2.9Mpa
8-9% 2.30Mpa
9-10% 1.88Mpa
10-11% 1.69Mpa
11-12% 1.53Mpa
12-22% 1.00Mpa
22-100% 1.00 Mpa(无变化)

4.1.5负荷600MW、给水流量2095T/H(开度逐渐减小)

憋压阀开度 差压
100-20% 1.34Mpa
15% 1.50Mpa
12% 1.68Mpa

节流阀关小后,给水泵功率上升500KW,给水母管压力上升1.6Mpa。 4.1.6负荷600MW、给水流量2095T/H(开度逐渐增大)

憋压阀开度 差压
7-9% 2.96Mpa
9-10% 2.80Mpa
11% 2.50Mpa
13% 1.8Mpa
14% 1.74Mpa
15% 1.6Mpa
16% 1.5Mpa
17% 1.4Mpa
18% 1.4Mpa
19% 1.32Mpa
20% 1.32Mpa

调试结论:节流阀开大,给水泵功率和母管压力下降;节流阀关小,给水泵功率和母管压力上升。

5 结论

(1)加装快速节流阀后,后屏过热器超温现象比较少、频次有大幅降低,。

(2)在各负荷及工况下,根据给水差压需要,调整快速节流阀,满足过热器减温水裕量需求,一级减温水调门开度保持在40~50%左右,以保证变工况时能够及时足量增加或减小减温水量。

(3)快速节流阀的操作幅度不易过大,特别是开度在10%以下,每次操作幅度不得超过1%,每次操作前后必须严密监视给水差压变化情况,防止给水压力、流量异常波动。

参考文献:

[1] 《产品说明书》,上海锅炉厂有限公司,2006年11月。
[2] 《L965Y型快速节流阀说明书》,青岛电站阀门有限公司。

京公网安备 11010502033142号

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