1000 MW超超臨界塔式爐整套啟動調試關鍵技術分析與對策

謝國鴻，黃偉，彭敏，徐湘滬，陳文，楊劍鋒，朱光明

(湖南省電力公司試驗研究院，湖南長沙 410007）

1000 MW超超臨界塔式爐整套啟動調試關鍵技術分析與對策

謝國鴻，黃偉，彭敏，徐湘滬，陳文，楊劍鋒，朱光明

(湖南省電力公司試驗研究院，湖南長沙 410007）

介紹華潤彭城電廠三期擴建工程1000 MW超超臨界塔式鍋爐的主要特點及其設計參數，從并網前后的參數調整與控制、干/濕態轉換、低NOx燃燒優化調整、汽溫偏差的調整和消除等幾個方面進行重點分析，并提出相應的解決辦法和對策。

1000 MW塔式爐;超超臨界;調試關鍵技術;對策

華潤彭城電廠三期擴建工程建設2×1000 MW超超臨界燃煤發電機組 (廠內編號分別為5和6號)，其中5號機組于2010年6月22日完成168 h滿負荷試運行，從機組首次并網到完成168 h滿負荷試運行用時16 d。6號機組在總結5機組調試運行的基礎上，總啟動時間進一步縮短至13 d，于2007年7月6日順利完成168 h滿負荷試運行，實現了1月內2臺百萬機組雙投的良好試運成績。

1 1000 MW超超臨界塔式鍋爐特點

1.1 鍋爐主要技術參數

鍋爐由上海鍋爐廠有限公司設計生產，為超超臨界壓力參數變壓運行螺旋管圈直流鍋爐，單爐膛塔式布置形式、一次中間再熱、四角切圓燃燒、平衡通風、固態排渣、全鋼懸吊構造、露天布置。BMCR工況下過熱蒸汽流量為3 044 t/h，過熱蒸汽出口壓力為27.46 MPa，過熱蒸汽出口溫度為605℃，再熱蒸汽出口壓力為5.76 MPa，再熱蒸汽出口溫度為 603℃〔1〕。

1.2 鍋爐結構布置

鍋爐鋼架為全鋼構架，整個鋼架高度分成5層剛性平面。主鋼架由4根面積為2 500 mm×2 500 mm的大立柱構成，柱間距離深度為31.5 m，寬度為30.5 m。爐膛寬度21 480 mm，爐膛深度21 480 mm，水冷壁下集箱標高為4 m，爐頂管中心標高為111.275 m。大板梁頂標高120.73 m。爐膛由管子膜式壁組成，水冷壁采用螺旋管加垂直管的布置方式。從爐膛冷灰斗進口標高4 450 mm到標高61 013 mm處爐膛四周采用螺旋管圈，在此上方為垂直管圈，鍋爐上部沿著煙氣流動方向依次分別布置有一級過熱器、三級過熱器、二級再熱器、二級過熱器、一級再熱器、省煤器。鍋爐上部的爐內受熱面全部為水平布置，穿墻結構為金屬全密封形式。所有受熱面能夠完全疏水干凈。

1.3 鍋爐燃燒系統

鍋爐配置6臺ZGM133N中速磨煤機，其中5臺運行，1臺備用。燃燒器共設置12層煤粉噴嘴，燃燒方式采用低NOx擺動式四角切圓燃燒技術，采用低NOx同軸燃燒系統。在煤粉噴嘴四周布置有燃料風 (周界風)。燃燒器風箱分成獨立的3組，下面2組風箱各有6層煤粉噴嘴，對應3臺磨煤機，在每相鄰2層煤粉噴嘴之間布置有1層燃油輔助風噴嘴。每相鄰2層煤粉噴嘴的上方布置了1個組合噴嘴，其中預置水平偏角的輔助風噴嘴(CFS)和直吹風噴嘴各占約50%出口流通面積。在主風箱上部布置有6層可水平擺動的分離燃盡風SOFA(Separated OFA)燃燒器二次風噴嘴。

2 并網前后的參數調整與控制

并網前鍋爐主要通過燃煤量、高低旁開度、儲水箱溢流流量等來控制升溫升壓的速度。冷態啟動時，控制沖轉參數主汽壓力為6 MPa左右，主汽溫度在400～420℃，汽輪機可開始沖轉。在啟動初期，由于采用微油點火技術，試運期間ZGM133G型中速磨的初始煤量需最低控制在30 t/h左右，此時爐膛溫度短時間內升高較快，需要保證溢流流量在200～250 t/h來控制水冷壁的壁溫增長低于3℃/min以下，爐膛二次風風量在1 100～1 200 t/h之間。

在汽輪機定速3 000 r/min并網之前，在調整汽溫汽壓的同時，需注意控制最小燃料量，從運行情況來看，并網之前需確保有2套制粉系統運行，最低煤量控制在105～110 t/h，高旁開度在30%左右，并網后SGC走步可直接帶80 MW以上負荷運行，此時鍋爐啟動儲水箱水位可維持正常運行。若燃料量過低導致熱負荷不足和升負荷速率過快，可能導致啟動儲水箱水位高而MFT觸發動作。由于SGC自定的并網后的目標負荷為150 MW，且升負荷速率為10 MW/min，鍋爐的熱負荷很難與機組電負荷匹配，因此并網前需要根據鍋爐的熱負荷情況對目標負荷和升負荷速率進行合理設定，也可以在并網后適時對目標負荷和升負荷速率調整，避免由于熱負荷嚴重不足而導致電/熱負荷比列的嚴重失調而導致不可控。

3 干/濕態轉換的要點剖析

鍋爐設計最低直流負荷為30%BMCR，此時對應的給水流量約913.2 t。下部水冷壁質量流速直流負荷起點為758 kg/(m2·s)，上部水冷壁垂直管圈1和2所需的質量流速直流負荷起點分別為384，81 kg/(m2·s)。

為確保水冷壁壁溫及分離器出口過熱度的平穩，在濕態轉干態時，維持高加出口的給水流量在1000～1 100 t/h不變，逐步增加燃料量，根據爐水循環泵進出口差壓和運行電流逐步關小出口調節門，省煤器出口流量不高于1 400 t/h，需注意省煤器進口給水的過冷度控制在30℃以上，避免因過冷度低而導致省煤器出口給水汽化使得給水流量計顯示不準導致MFT動作。此時溢流全關、分離器出口的過熱度緩慢提升，當過熱度增加至6～10℃，此時需要根據水煤比同時增加燃料量和給水，期間根據主汽壓力增加機組的電負荷，機組負荷基本維持在300～360 MW之間，在過熱度平穩后濕態轉干態過程結束，爐水循環泵退出運行。

在干態轉濕態時，機組負荷在300～350 MW之間，2～3套制粉系統運行，此時給水流量在1000 t/h左右，分離器出口的過熱度在15～20℃，緩慢減少燃料量，分離器出口的過熱度逐漸降低，隨著過熱度的緩慢降低至1℃以下時，儲水箱開始逐漸建立水位，在儲水箱有可見水位時，啟動爐水循環泵運行，根據水位升高情況調整爐水循環泵出口的再循環門的開度，需根據溢流量及時調整給水流量，此時在減燃料量的時候不可速度過快，避免因電負荷快速下降導致高加過早解列。各參數基本平穩后干態轉濕態結束。

4 低NOx燃燒優化調整措施

鍋爐燃燒器通過采取帶同心切圓燃燒方式(CFS)和強化著火 (EI)煤粉噴嘴設計來使NOx排放濃度≤450 mg/Nm3，同時采用了 CCOFA和SOFA實現對燃燒區域過量空氣系數的多級控制。在滿負荷試運下，調整前脫硝裝置入口的NOx測量裝置DCS顯示的NOx濃度為550～600 mg/Nm3。將SOFA風的開度由50%～60%開大至90%～100%，CCOFA風的開度由50% ～60%調整至80%左右，同時將投運火嘴對應的輔助二次風風門開度關小10%左右，維持二次風箱與爐膛的差壓在0.6 kPa左右，調整后該測量裝置DCS顯示的NOx濃度降低為450～480 mg/Nm3，可見實現燃燒區域二次風的多級控制對氮氧化物的影響較大。

5 汽溫偏差的調整和消除

汽溫偏差主要通過SOFA風的水平擺角來實現，擺角可水平調整+25°到-25°，方向與火球旋轉方向相反。試運期間發現再熱器出口汽溫A/C側偏高于B/D5～10℃，比較高溫再熱器的壁溫測點，也發現爐左側約高10～15℃，可見火焰略有向爐左側靠后3號角傾斜。將3號角SOFA風擺角調整約10°(朝內側及火球旋轉相反方向)，再熱器的溫度偏差得到了減少，4個出口A/B/C/D的溫度偏差基本控制在3℃左右。從二次風的配風調整來看，其余二次風擋板開度大小的調整對汽溫偏差的調整有限，而SOFA風的水平擺角調整對汽溫偏差的調整較為明顯，但是需要注意根據汽溫偏差的情況對水平擺角的方向進行正確調整，因為1，3號角與2，4號角的手動調整內外方向正好相反。

6 結論

塔式爐由于具有占地面積小、對流受熱面煙氣流場均勻分布、煙氣流動阻力較小、優異的備用和快速啟動等優點〔2-3〕，目前在國內1000 MW超超臨界機組已成功投用8臺。文中從調試和運行的角度對1000 MW超超臨界塔式爐的幾個關鍵運行技術參數控制進行了詳盡分析，對同類型機組的調試和生產運行具有借鑒意義。

〔1〕上海鍋爐廠有限公司.3 044 t/h超超臨界壓力直流鍋爐產品說明書〔S〕.

〔2〕謝國鴻，黃偉，彭敏，朱光明.1000 MW超超臨界鍋爐設計特點與選型分析〔J〕.湖南電力，2010，(1):30-32.

〔3〕馬新立.1000 MW超超臨界塔式鍋爐特點及調試技術〔J〕.能源研究與利用，2009，(1):35-38.

The key technology analysis and countermeasures of start-up commissioning on 1000 MW ultra-supercritical tower-type boilers

XIE Guo-hong，HUANG Wei，PENG Min，XU Xiang-hu，CHEN Wen，YANG Jian-Feng，ZHU Guang-ming

(Hunan Electric Power Test＆ Research Institute，Changsha 410007，China)

The main technical characteristics and design parameter of 1000 MW unit ultra-supercritical tower boilers in Xuzhou Pengcheng Power PlantⅢ project is introduced.Parameter control before and after synchronization，conversion between dry and wet status，combustion optimization of low NOx，steam temperature deviation adjustment are described in detail，moreover corresponding solutions are put forward in the paper.

1000 MW tower-type boiler;ultra-supercritical;the key commissioning technology;countermeasure

TM216

B

1008-0198(2010)Z1-0019-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2010.Z1.004

2010-08-06

謝國鴻(1979— )，男，湖南婁底人，碩士，工程師，從事鍋爐基建調試、鍋爐故障診斷、節能和生產試驗研究院。