內補燃型余熱鍋爐補燃系統運行控制方案研究

何冬林 (長江大學研究生院,湖北 荊州 434023)中石油塔里木油田分公司塔西南勘探開發公司,新疆 澤普 844804

內補燃型余熱鍋爐補燃系統運行控制方案研究

何冬林 (長江大學研究生院,湖北 荊州 434023)中石油塔里木油田分公司塔西南勘探開發公司,新疆 澤普 844804

燃燒可燃氣體的內補燃型余熱鍋爐補燃系統通常由主燃燒器、燃料供應系統、火焰檢測系統等組成,其上位監控系統采用PLC構建,也可以接入整個聯合循環發電裝置的控制系統中。為了提高燃氣輪機聯合循環發電裝置運行的可靠性,根據生產實際,從閥門泄漏檢測、點火及停補燃程序3個方面具體對內補燃型余熱鍋爐補燃系統運行控制方案進行了研究。實際應用表明,該補燃系統運行控制方案能夠提高內補燃型余熱鍋爐的可操作性及自動化水平,具有可行性。

余熱鍋爐;補燃系統;程序控制

隨著天然氣作為主要清潔工業燃料的推廣和應用,燃氣輪機聯合循環發電技術獲得了快速發展。燃氣輪機聯合循環發電裝置具有建設周期短、綜合熱效率高、排污少、啟停迅速、自動化程度高等特點,特別適合于孤網、熱電聯供和調峰電廠。作為燃氣輪機聯合循環發電裝置主要設備之一的余熱鍋爐,根據補燃裝置布置形式,可以將其分為外補燃型和內補燃型。當燃氣輪機排氣溫度低且對蒸汽溫度要求較高時,就需要采用內補燃型余熱鍋爐。下面,筆者對內補燃型余熱鍋爐補燃系統運行控制方案進行了研究,以便為提高燃氣輪機聯合循環發電裝置運行的安全可靠性提供幫助。

1 內補燃型余熱鍋爐補燃系統結構

燃燒可燃氣體的內補燃型余熱鍋爐補燃系統通常由主燃燒器、燃料供應系統、火焰檢測系統等組成,其上位監控系統采用PLC構建,也可以接入整個聯合循環發電裝置的控制系統中。主燃燒器包括大火炬燃燒器和小火炬燃燒器。燃料供應系統包括補燃關斷閥、自立式調壓閥、主回路前/后關斷閥、流量調節閥、分段關斷閥、流量計、點火回路前/后關斷閥、主回路/點火回路放空閥、阻火器和相關檢測儀表等?；鹧鏅z測系統包括點火火焰檢測器和主燃燒器火焰檢測器。內補燃型余熱鍋爐補燃系統結構圖如圖1所示。

圖1 內補燃型余熱鍋爐補燃系統結構圖

內補燃型余熱鍋爐補燃系統一般布置在鍋爐入口煙道中,燃料直接噴入煙道并與燃氣輪機排氣混合燃燒,利用燃氣輪機排氣剩余的氧氣作為燃料的氧化劑,利用入口煙道的內部空間作為補燃燃燒室,不必另設燃燒室和鼓風機。因此,該系統結構簡單、易于調控且運行維護方便。

2 控制方案

運行中的內補燃型余熱鍋爐補燃系統具有以下特點:補燃空氣來源于燃氣輪機的排氣,其流速高且含氧低,因而不易點火;存在最高煙氣溫度限制,若補燃后煙溫過高,會直接影響煙道結構及其使用壽命;燃料供應壓力應保持穩定,若燃料供應壓力過高,會導致火焰過長,進而燒壞過熱器;若燃料供應壓力過低,往往會造成裝置熄火。為此,需要加強內補燃型余熱鍋爐補燃系統順序控制,以便保證裝置正常運行。

2.1 閥門泄漏檢測

在余熱鍋爐點火前應進行閥門泄漏檢查,當發現閥門產生泄漏時應嚴禁點火,否則會導致爆炸事故的發生,因而必須特別重視閥門泄漏的檢測。根據生產實際,制定了閥門泄漏檢測程序控制方案(見圖2)。

2.2 點火程序

由于燃氣輪機排氣流速高、含氧量低,內補燃型余熱鍋爐補燃系統一般不易點燃,因而通常采用先點點火槍、再引燃小火炬燃燒器的方法。點火時,首先將可燃氣體和冷卻空氣在點火槍內混合并用點火器點燃,再通過調節冷卻風壓力來控制點火槍火焰長度,當火焰監測器檢測到點火火焰后就可以引燃小火炬燃燒器。實踐證明,采用上述方案后點火成功率極高。點火程序控制圖如圖3所示。

圖2 閥門泄漏檢測程序控制圖

圖3 點火程序控制圖

2.3 停補燃程序

內補燃型余熱鍋爐補燃系統停機過程中通常會遇到熄火狀況,因為此時仍有大量可燃氣體在噴入,極可能導致爆炸,因而需要特別重視停補燃控制過程。為此,通常采用將主燃燒器分為幾組并用分段閥控制的方法,這樣可有效避免熄火的危險。停補燃程序控制圖如圖4所示。

圖4 停補燃程序控制圖

3 結語

根據生產實際對內補燃型余熱鍋爐補燃系統運行程序控制方案進行了研究。該補燃系統運行控制方案在多個熱電聯供電廠實施后,提高了內補燃型余熱鍋爐的可操作性及自動化水平,這表明內補燃型余熱鍋爐補燃系統運行控制方案是可行的,能夠應用于孤網、熱電聯供和調峰電廠的生產實踐中。

[編輯]李啟棟

TM621.2

A

16731409(2014)25006603

2014-04-02

何冬林(1973-),男,高級工程師,碩士生,現主要從事石油與天然氣工程方面的研究工作。