600 MW火電機(jī)組再熱汽溫的調(diào)節(jié)

夏克寧，胡 斌，李汝萍，張晉波，黨 培

（1.神華浙江國華浙能發(fā)電有限公司，浙江 寧海 315612；2.浙江省電力試驗(yàn)研究院，杭州310014；3.華能銅川電廠，陜西 銅川 727100）

隨著發(fā)電成本的增加，提升機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)成為發(fā)電企業(yè)提升競爭力的有力措施之一。再熱汽溫偏低不僅降低了機(jī)組的熱循環(huán)效率，而且會增加汽輪機(jī)末幾級葉片的濕度，影響了機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，有必要尋找合適的措施來調(diào)整再熱汽溫，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

1 再熱汽溫偏低問題

寧海發(fā)電廠3號機(jī)組鍋爐為引進(jìn)GE公司的600 MW亞臨界燃煤鍋爐，配置6臺HP-983型中速磨煤機(jī)；A-F層燃燒器由下至上依次排列，四角切圓燃燒方式，燃燒器擺角變化范圍為50%～80%；再熱蒸汽設(shè)計(jì)溫度為541℃，正常運(yùn)行允許波動范圍為-10～+5℃。

3號機(jī)組投入運(yùn)行后，再熱汽溫較設(shè)計(jì)值偏低許多，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在機(jī)組正常運(yùn)行中影響再熱汽溫有諸多因素，如煤粉的成份、吹灰、火焰中心的高度、氧量、運(yùn)行制粉系統(tǒng)的組合、輔助風(fēng)門的開度、機(jī)組負(fù)荷、減溫水量、給煤機(jī)煤量偏置等。目前，3號機(jī)組再熱器運(yùn)行中主要存在以下幾個(gè)問題：

（1）負(fù)荷在300～400 MW時(shí)再熱汽溫大約在515～530℃之間，汽溫偏低。

（2）加減負(fù)荷過程中再熱汽溫波動較大，在15～25℃之間。

（3）鍋爐吹灰過程中再熱汽溫下降較大。

2 負(fù)荷300～400 MW時(shí)再熱汽溫的調(diào)節(jié)

燃燒器擺角的位置對再熱汽溫影響較大。再熱器管道除了墻式再熱器（簡稱墻再）外其余都布置在水平煙道高煙溫區(qū)，而墻再占整個(gè)再熱系統(tǒng)的比重很低。因此，可以通過提高水平煙道的煙溫來提高再熱汽溫。汽溫較低時(shí)，可以通過將燃燒器擺角上移使火焰中心跟著上移，減少爐膛受熱面的吸熱量，從而使?fàn)t膛出口煙溫升高，再熱汽溫也大幅上升。

負(fù)荷在350 MW時(shí)，3號機(jī)組進(jìn)行燃燒器擺動對再熱汽溫影響試驗(yàn)：A/B/C/D 4套制粉系統(tǒng)運(yùn)行；氧量3.57%；AB層輔助風(fēng)門開度為38%，其它輔助風(fēng)門投自動且偏置為0；再熱器減溫水調(diào)門撤至手動關(guān)閉。表1為燃燒器不同擺角時(shí)相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的變化情況。

由表1的數(shù)據(jù)分析可知，燃燒器擺角從55%向上擺動至75%的過程中，A/B側(cè)平均再熱汽溫由516.40℃上升到541.35℃，即上升了24.95℃。隨著燃燒器擺角的不斷上移，火焰中心及爐膛出口煙溫出現(xiàn)偏移，兩側(cè)的汽溫也隨之偏移，并且汽包兩側(cè)的水位也隨之波動較大。由此可見，隨著燃燒器擺角的上移，再熱汽溫不斷上升，可以達(dá)到540℃，但由于汽包水位波動范圍隨著擺角的上移而增大，在調(diào)節(jié)擺角的過程中要兼顧汽包水位，保證鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

表1中的數(shù)據(jù)還說明，隨著燃燒器擺角的上移，排煙溫度由111.1℃上升到113.7℃，其上升幅度為2.6℃。由于鍋爐排煙溫度也是影響整個(gè)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的重要因素之一，因此，應(yīng)綜合考慮再熱汽溫與排煙溫度對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性影響。根據(jù)運(yùn)行在線優(yōu)化軟件（OPTIPRO）顯示，燃燒器擺角由55%上移至75%的過程中，再熱汽溫的提高使煤耗降低了1.248 g/kWh；排煙溫度的升高使煤耗提高了0.209 g/kWh，煤耗整體上降低了1.039 g/kWh，說明燃燒器擺角上移有利于提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

3 上層制粉系統(tǒng)運(yùn)行對再熱汽溫的影響

上層制粉系統(tǒng)的運(yùn)行會對提高火焰中心高度產(chǎn)生影響。機(jī)組負(fù)荷在300 MW時(shí)，氧量3.71%，燃燒器擺角為60%，AB層輔助風(fēng)門開度為45%，其它輔助風(fēng)門投自動且偏置為0，再熱器減溫水調(diào)門撤至手動關(guān)閉，磨煤機(jī)組合1（A/B/C/D）和組合2（B/C/D/E）分別運(yùn)行時(shí)，對再熱汽溫排煙溫度的影響見表2。

表2 磨煤機(jī)組合對再熱汽溫及排煙溫度的影響

由表2可知，當(dāng)組合1切換到組合2運(yùn)行時(shí)，再熱汽溫由517.65℃上升到542.40℃，增幅為24.75℃；排煙溫度由102.2℃上升到104.95℃，增幅為2.75℃。經(jīng)過查詢OPTIPRO系統(tǒng)，再熱汽溫的提高使煤耗降低了1.247g/kWh，排煙溫度的提高使煤耗增加了0.223 g/kWh，綜合煤耗降低了1.024 g/kWh。由此可見，運(yùn)行上層制粉系統(tǒng)有利于提高再熱汽溫和機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。由于A層制粉系統(tǒng)安裝了等離子點(diǎn)火和穩(wěn)燃裝置，因此，可以根據(jù)爐膛燃燒情況確定磨煤機(jī)組合方式，在保證鍋爐安全運(yùn)行的前提下盡量提高再熱汽溫。

4 輔助風(fēng)門開度對再熱汽溫的影響

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，將AB和BC層輔助風(fēng)門關(guān)小，DE和EF層輔助風(fēng)門開大，可以使再熱汽溫提高10～20℃。這樣調(diào)節(jié)可以使燃料在下層缺氧燃燒，爐膛上部氧量充足，使煤粉燃燒時(shí)間延長，火焰中心整體上移，使較多的燃料在靠近爐膛上部和水平煙道處充分燃燒，進(jìn)而可以起到提高再熱汽溫的目的。

負(fù)荷350 MW時(shí)，進(jìn)行AB層輔助風(fēng)門開度對再熱汽溫影響試驗(yàn)：A/B/C/D 4套制粉系統(tǒng)運(yùn)行；氧量為3.54%；除AB層外其它輔助風(fēng)門投自動且偏置為0；燃燒器擺角為55%；再熱器減溫水調(diào)門撤至手動關(guān)閉。由OPTIPRO系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，有關(guān)運(yùn)行參數(shù)見表3。

表1 燃燒器擺角對再熱汽溫及排煙溫度的影響

表3 AB層輔助風(fēng)門開度對再熱汽溫及排煙溫度的影響

由表3可知，AB層輔助風(fēng)門的開度由50%調(diào)節(jié)至25%，再熱汽溫由517.0℃上升到540.45℃，增幅為 23.45℃；排煙溫度由 111.1℃上升到113.85℃，增幅為2.75℃。查詢OPTIPRO系統(tǒng)，再熱汽溫的提高使煤耗降低了1.176 g/kWh，排煙溫度的提高使煤耗增加了0.220 g/kWh，綜合煤耗降低了0.956 g/kWh。由此可見，關(guān)小AB層輔助風(fēng)門可以提高再熱汽溫，有利于機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的提高，但關(guān)得太小也會導(dǎo)致爐膛火焰燃燒不穩(wěn)定，使汽包水位發(fā)生大幅波動，因此在調(diào)節(jié)AB層輔助風(fēng)門時(shí)應(yīng)該結(jié)合汽包水位的變化來調(diào)節(jié)。

5 加減負(fù)荷過程中再熱汽溫的調(diào)節(jié)

在加負(fù)荷的過程中，由于煤粉不斷吹入爐膛，使再熱汽溫上升。爐膛吹灰清除了爐膛受熱面的結(jié)焦和灰渣，使燃料的熱量被爐膛的受熱面吸收，降低爐膛出口煙溫和再熱汽溫。因此，合理安排爐膛吹灰可以有效防止再熱汽溫在加負(fù)荷過程中發(fā)生較大波動。

吹灰時(shí)間的安排至關(guān)重要，要選擇在機(jī)組加負(fù)荷時(shí)進(jìn)行，可以有效緩解再熱汽溫的上升。剛開始加負(fù)荷時(shí)可以投入第2層短吹灰器，可能此時(shí)對汽溫影響不是很明顯（對水位影響較大），當(dāng)連續(xù)加負(fù)荷時(shí)，待2層吹完后，可以投入對再熱汽溫影響較大的第5層吹灰器，以此緩解再熱汽溫的快速增長，這樣也不需要在加負(fù)荷時(shí)提前將擺角下移、開大減溫水等方法提前降低再熱汽溫。

機(jī)組減負(fù)荷的過程中，如果不進(jìn)行手動干預(yù)，再熱汽溫在短時(shí)間內(nèi)會下降較大，降幅可能會達(dá)到30℃，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須進(jìn)行手動干預(yù)，防止再熱汽溫發(fā)生大幅波動。現(xiàn)在機(jī)組負(fù)荷調(diào)度方式多為自動發(fā)電量控制（AGC）和負(fù)控方式，其中負(fù)控方式居多，每隔5 min負(fù)荷指令會發(fā)生變動。當(dāng)收到減負(fù)荷指令后，可以提前進(jìn)行燃燒器擺角上移，關(guān)小AB和BC層輔助風(fēng)門，開大DE和EF層輔助風(fēng)門開度，采取加大上層制粉系統(tǒng)的燃料量等調(diào)節(jié)手段保證火焰中心上移，從而使再熱汽溫在較小的范圍內(nèi)波動。

6 結(jié)語

綜上分析，通過調(diào)整燃燒器擺角、運(yùn)行上層磨煤機(jī)和調(diào)節(jié)AB層輔助風(fēng)門等措施，可使機(jī)組的再熱汽溫得到明顯的提高，在加減負(fù)荷過程中，提前做好手動干預(yù)，可有效降低再熱汽溫的波動。

[1] 路野，胡君，李偉，等.國產(chǎn)首臺600 MW機(jī)組鍋爐擺動燃燒器調(diào)節(jié)再熱汽溫試驗(yàn)研究[J].黑龍江電力.2000，22（2）∶9-12.