1000MW超超临界锅炉过再热汽温运行调整研究

1000MW超超临界锅炉过再热汽温运行调整研究

王振阳

湖北能源集团襄阳宜城发电公司

     摘要

随着湖北能源集团襄阳宜城电厂#1机组投入商业运行，在保证机组安全的前提下，尽可能提高机组经济性显得越来越重要。在#1机组的短暂运行时间期间，发现机组部分参数还没有达到设计值，尤其是过再热汽温与设计值仍存在一定的差距，本文在制粉系统优化试验（磨煤机热一次风调平试验、煤粉细度调整试验）、燃烧器配风调整试验（燃烧器内外二次风开度及燃尽风直、旋流强度调整）等均已完成的前提下，仅针对机组运行中运行人员可以操作的部分进行相关分析，经过对#1炉运行特性的观察分析及实际操作调整，最终得出在运行中采取哪些有效措施可以提高过、再热蒸汽温度参数，对于指导同类型机组运行调整具有重要的意义。

关键词：直流炉、前后墙对冲、再热汽温、再热器壁温、燃尽风、吹灰

1设备概况

湖北能源集团襄阳宜城电厂一期工程为2×1000MW超超临界湿冷机组，锅炉为东方锅炉DG2972/29.3－II8 型超超临界参数、变压运行直流锅炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、固态排渣、前后墙对冲燃烧方式、燃煤Π型锅炉，#1炉出口蒸汽参数分别为29.3MPa/610/625℃；６台磨煤机分３层布置在前、后墙上；#1炉高温再热器及低温再热器采用SA-213T92，全负荷壁温推荐报警值均为649℃，低温再热器采用SA-213T92，全负荷壁温推荐报警值均为616℃。经观察存在受热面壁温接近报警值，操控裕量小的常态问题，尤其是高再、低再壁温；为防止负荷及煤质波动造成管壁超温，往往控制高再管壁温度在６３９℃以下，低再壁温603℃以下，再热汽温平均值一般仅能达到在615℃。#1炉设计煤种为陕煤化集团小保当煤矿煤炭。其干燥无灰基挥发分高Vdaf 37.53%，灰熔点低1130℃，极易结焦。故规定每日进行一次锅炉全面吹灰工作。观察#1炉燃用设计煤种情况下，稳燃能力较强，故规定锅炉负荷≥500MW且燃烧稳定时，可进行高温区长吹灰器单吹工作；锅炉负荷≥600MW且燃烧稳定时，可进行高温区对吹工作。但因为吹灰系统热态调试期间缺陷频发，导致大量吹灰器仅能单吹，往往导致吹灰过程中发生左右侧汽温偏差较大，进而限制了再热汽温。

2过再热汽温调整的通用措施

锅炉过再热汽温的运行调整手段有很多，常规情况下的调整措施有中间点过热度（水煤比）、两级过热器减温水、过再热烟温挡板、锅炉配风、火焰中心、烟气偏差的修正等。暂态情况下的有再热器事故减温水、一次风压、给水偏置、锅炉风量、负压等措施。

2.1中间点过热度

直流锅炉中间点过热度表征了锅炉辐射换热及对流换热的比重变化，稳定的中间点过热度表征了合理的水煤比，汽温必然也是稳定的。过再热减温水量表征了其中间点温度是否合适。如过再热减温水量均偏大，则此时中间点过热度偏高，应降低中间点温度，反之则应提高中间点温度。

2.2烟气偏差的修正

未经减温水修正的低过、低再出口左右侧温度表征了烟气沿炉宽方向的左右侧偏差情况，可用于指导运行人员调整烟气偏差。运行人员可将未经减温水修正的低过、低再出口左右侧温度做曲线进行烟气偏差的趋势分析，有利于提前预控。烟气偏差可通过调整燃尽风挡板开度修正，如左侧低过、低再出口温度高，则开大左侧燃尽风挡板。同时也可通过调整前后墙燃烧器出力，调整炉膛内部温度分布，消减烟气偏差。

#1炉燃烧器分布情况为：前墙自下而上分别为A、B、C层燃烧器，后墙燃烧器自下而上分别为D、E、F层燃烧器，经观察运行，ADE（B）、ABDE、ABDEF(C)等运行方式为最佳运行方式，烟气偏差在可控范围内。但当制粉系统检修导致无法保持合理运行方式时，如前（后）墙隔磨运行时ACDE（ABDF），由于燃烧引起的炉膛出口温度偏差，可能导致烟气偏差较大，可能导致左右侧过再热汽温偏差达20℃。通过下层燃尽风挡板调节，开大低过出口汽温偏高一侧挡板，关小温度偏低一侧挡板，适当提高风箱压力，也很难消除该烟气偏差。故日常工作中要摸索非最佳运行方式下，各制粉系统燃料分配、风量分配对于消除烟气偏差的影响。用于指导制粉系统定期检修时的过再热汽温调整。

2.3火焰中心

改变炉膛火焰中心高度，可以改变辐射和对流受热面的吸热比例，从而达到调节再热汽温的目的，炉膛火焰中心降低时再热汽温将降低，反之再热汽温升高。如需降低炉膛火焰中心高度时，可降低上层燃烧器的负荷和增加下层燃烧器的负荷、适当降低炉膛负压、增大上面的二次风并减少下面的二次风等，对于呈对流特性的再热器，

2.4给水偏置

在机组正常运行中，运行人员尽可能不要设给水偏置。壁温、汽温需提前控制时，可短时修正给水偏置，但需记住给水偏置仅能为暂态手段，逻辑内部会逐渐将其偏置修正回来，待工况基本稳定后需及时将偏置设为零。

2.5一次风压

壁温、汽温需提前控制时，可短时修正一次风压，暂态性的增加或减少短时间内进入炉膛的燃料量，用于弥补或削弱锅炉蓄热，避免汽温、壁温的大幅变化，但需注意防止制粉系统堵磨或者着火或燃烧不稳的情况发生，稳定后及时将一次风压偏置修回。

2.6 锅炉吹灰优化

经运行分析发现炉膛本体短吹的影响如下：中间点过热度提高，过热汽温影响不大，再热汽温有明细的下降。长吹的影响如下：过热蒸汽温度有明细的升高，维持相同的过热汽温，吹灰后比吹灰前减温水的用量增加较多。在水煤比基本不变的前提下，再热蒸汽温度上涨较多。因此当出现汽温偏差时，可以进行选择性的吹灰，有选择的投入温差较小部位侧的吹灰器，从而保证该侧的受热面清洁，减少两边的汽温偏差。当高温再热蒸汽管壁温度接近报警值，可以对其之前的高温过热器及屏式过热器进行吹灰。或当过热汽温合适，一、二级减温水总量较大，再热蒸汽温度较低时，可以安排对再热蒸汽各受热面进行吹灰。同时观察到高温区长吹单侧吹灰过程中时吹灰侧汽温降低，对侧汽温升高，产生较大温度偏差，因此需尽量在允许对吹的负荷下进行长吹对吹工作。如因吹灰器故障，或长时间低负荷运行，不得不进行单侧吹灰时，需提前调整燃尽风挡板消除即将产生的汽温偏差。

2.6壁温报警的合理设定

各受热面壁温应设置合理的超温报警定值，用于指导提醒运行人员及时控制壁温不超限，尤其是普遍设计裕量不多的高再壁温、无减温水缓冲的低过出口壁温及既无减温水缓冲又存在迟延特性的低再出口壁温，用留有足够的裕量保证运行人员能够控制住壁温。经观察，#1炉低温再热器全负荷壁温报警值均为616℃。当达到603℃时如低再壁温仍持续上涨，需立刻采取措施控制壁温，否则易发生短时超温现象。

3 过热汽温的调整措施

#1炉的过热汽温呈趋势较缓的对流特性，在过热蒸汽系统中，对流式过热器吸收的热量占比较辐射式过热器更大，其出口汽温上升的幅度大于辐射过热器出口温度降低的温度，所以随着负荷增加，总的汽温趋势还是升高的。

#1炉过热汽温总体原则为采用中间点过热度（水煤比）作为主要调节手段，并配合一级喷水减温作为粗调，二级减温水作为细调，以消除各级过热器的左右吸热和汽温偏差。

3.1过热汽减温水

根据观察，#1炉过热汽温减温水自动控制存在比较严重的积分饱和现象，导致在变负荷温度突变时响应慢导致经常出现超温或汽温降低过多。其主要表现为：汽温在比较稳定的情况下且减温水调门开度较小或接近全关时，因为炉内燃烧工况发生突变导致过热器出口温度快速上升，而此时减温水调门动作比较慢或者不动，这种情况不得不手动开大减温水，否则容易造成过热器超温，或者汽温在比较稳定的情况下且减温水调门开度存在一定的大开度时，因为炉内燃烧工况发生突变导致过热器出口温度快速下降，而此时减温水调门关闭比较慢或者不动，这种情况容易造成过热汽温下降过多而运行人员不得不手动关小减温水，此时往往会因为害怕超温而快速增加减温水从而发生汽温快速下降，或者担心汽温突降的快速减少减温水从而发生超温的情况。针对温度控制器容易发生积分饱和的情况在热工自动未优化前，应做好以下工作：

（1）机组稳定运行工况下，每过一段时间，观察减温水自动跟踪情况，如实际值与目标值偏差较大时，重新解投一次减温水自动，,提前防止温度控制器产生积分饱和。

（2）在汽温上升或下降过快时，而减温水调门基本不动作或很慢，应立即新解投一次减温水自动，同时立即将温度设定值的偏置设到0或者为负值，以加快减温水调门动作速度。

4 再热汽温的调整措施

#1炉再热汽温呈趋势较强的对流特性，随着负荷的升高，再热汽温明显升高，再热汽温调节以烟气挡板调温为主，同时在高温再热器入口布置有事故喷水装置。

4.1烟气调温挡板

烟气挡板的开度表征了对流换热部分过热器侧和再热器侧的能量分配比重。经过观察，再热烟气挡板与过热烟气挡板的关系曲线如下，随着风量或负荷增加，再热烟气挡板关小，过热烟气挡板开大，经观察，一般50%负荷及以下，再热烟气挡板全开，过热烟气挡板20%-30%；100%负荷时，再热烟气挡板20%-30%，过热烟气挡板全开；机组运行中过热或再热烟气挡板单边开度任何时候不应小于20%；任何时候都不允许两边开度之和小于120%。

#1炉目前逻辑闭锁仅设置挡板投入自动时，开度之和小于120%闭锁挡板关小指令，当挡板切手动时，无该闭锁，存在人为误操作导致挡板总开度偏小，导致风烟系统风机喘振，负压波动的异常风险，应将其挡板手动情况也增设挡板总开度小于120%，或者单边挡板开度小于20%的闭锁，同时与上锅炉MFT取非的条件。

运行人员需观察掌握的是烟气挡板调节的滞后性，挡板动作后过热、再热汽温变化大约要延时5-7min，故烟气挡板操作不要频繁大幅操作，建议将未经减温水修正的低过、低再出口左右侧温度做曲线，进行长周期趋势分析便于提前预控。

同时当低温过热器一侧出口温度高于另一侧时，可以开大温度低侧的过热器烟气挡板，关小温度高侧的过热器烟气挡板，但两侧的烟气挡板开度偏差不宜超过10%。

4.2再热汽减温水

再热汽温一般不用减温水来调节，这是因为再热器减温水只能进入汽轮机的中、低压缸做功，使用时会导致机组的循环热效率降低。因此，不将其作为主要调温手段，而是采用与其它调温方式相配合，作为辅助微量细调和事故情况下的应急之用，在实际运行中，会观察到再热器减温水调节门存在内漏情况，减温器前后的温度会相差几度，此时应择机关闭减温水电动门，排查温度测点的问题后，在机组停机后，及时联系检修人员调整行程，消除内漏，提高机组的经济性。

#1炉运行中，低温再热器管壁存在壁温裕量不足易超温现象。为了控制壁温，不得不牺牲其再热汽温。尤其是升负荷阶段更容易超温，当若发现壁温有上升趋势，应快速关小再热烟气挡板、适当减小过热度，能有效抑制壁温超温，再者，尽可能减小炉膛燃烧偏差，最为关键。

5非常规状态下的汽温控制

5.1制粉系统启停及制粉系统堵磨吹通时

#1炉制粉系统采用中速磨煤机直吹式正压冷一次风制粉系统，每台锅炉配６台ZGM123N-Ⅱ型中速磨煤机，当前制粉系统启停规定如下：为防止磨煤机振动，保证铺煤效果，要以20t/h煤量铺煤时间≮2分钟后再下降磨辊；因燃用煤种挥发分高，要求在磨煤机停运过程中，停运给煤机1分30秒后再抬升磨辊，避免磨煤机振动，便于将磨煤机吹扫干净，防止磨煤机积粉自燃。

在启磨铺煤期间及停磨吹扫期间，部分煤粉在不计入总煤量的情况下参与炉内燃烧，即存在实质性的水煤比暂时失调，此情况类似与发生磨煤机堵塞吹通的时候，此时仅靠中间点过热度的修正根本不足以抵消额外进入锅炉的能量，此时需多措并举，防止汽温壁温超温，同时运行人员要清楚认知水煤比的失调仅是暂时的，不可过调导致汽温突降的扩大性异常。

5.2炉底漏风

炉底漏风的实质为火焰中心上移，在锅炉能量输入不变的情况下，将导致辐射换热比重大幅下降，对流换热比重大幅增加，如当炉底的水封受到破坏时会导致炉底大量漏风，大量冷风进入炉膛参加燃烧，使燃烧推迟，火焰中心位置提高，这时，会明显的观察到中间点过热度突降，过、再热汽温升高。如不及时采取措施将会导致壁温汽温超限问题，需保持锅炉一定的微正压运行，降低二次风量，控制过再热汽温于较低值，给过再热汽温、壁温留有裕量，可以有效保护受热面管壁、汽温不超温。

5.3部分负荷区间降负荷过程的汽温大幅下降

经观察#1机组700MW减负荷至500MW过程中，存在过、再热汽温大幅降低的现象，汽温可降低约30℃，具体原因为该阶段CCS减负荷水煤前馈设置不合适，导致燃料量较给水量前馈量减的过多，此时可以通过手动增大过热度正偏置，或者解除中间点过热度控制自动，增加煤量的方式，修正水煤比，减少过再热汽温下降幅度。

5.4空预器扇形板装置异常时

运行中需要注意及时调整空预器扇形板间隙，使得两侧空预器漏风率偏差较小。当两台空预器漏风率有较大的偏差后，或者一台空预器投入间隙装置自动跟踪，另一侧因设备故障等原因未投间隙装置自动时将导致两侧漏风率偏差大后，在引风机出力基本一致的前提下，漏风大的一侧，其抽吸炉膛出来烟气量必定降低，两侧烟气量的变化会导致汽温的偏差存在。此时按照烟气偏差进行调整，同时为避免此现象频繁发生，需检修加强设备维护，保证空预器间隙调整装置长期可靠运行。

结束语

均对再热汽温有较大影响，运行中需不断摸索总结调整的经验，掌握再热汽温和壁温分布的规律，积极进行燃烧优化调整，各种工况下再热汽温均能达到设计值 620℃。。因此，采取以上调整手段是有效、可行的。

作者简介：王振阳，1990年生，男，大学本科，主要从事1000MW机组集控运行工作

参考文献：

［1］李建林，1000MW超超临界一次再热机组再热汽温的控制与研究［J］.中国高新科技，2021，（11）31-32

［2］王鼎舜，潮州电厂1000MW直流炉主、再热汽温调整.应用科技，2010，（11）261-262

［3］王文成，超临界直流锅炉蒸汽温度控制的研究.华北电力大学专业硕士学术论文，20192