600MW超临界无烟煤“W”火焰锅炉

第1页共5页1世界首台600MW超临界W火焰无烟煤锅炉低温过热器超温原因分析CauseAnalysisonOverheatingintheLowTemperaturesuper-heaterforaW-shapedFlameAnthraciteCoalBoilerof600MWSupercriticalUnit黄伟1，李文军1，彭敏1，熊蔚立1，陈跃华2，谢小红2，邹自敏21湖南省电力公司试验研究院，湖南长沙市410007；2大唐华银金竹山火力发电分公司，湖南冷水江市417505HUANGWei1,LIWen-jun1,PENGMin1,XIONGWei-li1,CHENYue-hua2,XIEXiao-hong2,ZOUZi-min2,1HunanElectricPowerTestandResearchInstitute,Changsha410007,China2DatangHuayinJinzhushanThermalPowerGenerationBranchCompany,Lengshuijiang417505,China摘要:大唐华银金竹山火力发电分公司600MW超临界参数燃用无烟煤“W”火焰锅炉在调试中出现低温过热器管壁超温现象，低温过热器超温的主要原因是锅炉低负荷运行时，氧量充足，炉膛温度低，再生油燃烧不良，含煤粉的可燃物质在炉膛内未充分燃尽、在尾部低温过热器处积蓄，可燃物质的热量在低温过热器上释放出来，引起轻微的“二次燃烧”。为此将燃烧器调风盘由原来100mm（50%）调整为130mm（65%），改变内、外二次风风比例，提高二次风箱差压至1.2～1.4kPa，风量控制756～900/h，改善再生油燃烧；投粉前增加燃油量到22～25t/h，提高炉膛温度；在启第一套制粉系统过程中缓慢开启负荷风门，降低锅炉热负荷增加的速率，保证煤粉完全燃烧；关小分级风，提高拱上风量，降低火中心；加强水平烟道和尾部烟道处吹灰等措施后，低温过热器管壁超温问题得到有效地解决。该措施对600MW超临界燃用无烟煤“W”火焰锅炉设计、运行具有实际指导意义。关键词：600MW超临界机组；“W”火焰锅炉；无烟煤；低温过热器；超温中图分类号：TK227.1文献标识码：文章编号：Abstract:Overheatingexistedinlowtemperaturesuper-heaterwhiledebugginginW-shapedflameanthracitecoalboilerof600MWsupercriticalunitofDatangHuayinJinzhushanThermalPowerGenerationBranchCompany.Lowertemperature,richoxygen,badcombustionofreprocessingoil,thoroughlyunburn-offofcombustiblemattercollectedontailpartHowever“secondarycombustion”occurredwhentheheatreleased,whichwerecausedlowtemperaturesuper-heateroverheating.Therefore,airregisterwasturned100mm（50%）into130mm（65%）,inner-outersecondaryairratiowaschanged,secondaryairboxdifferentialpressurewasincreasedto1.2～1.4kPa,airwascontrolledbetween756～900t/h,meanwhile,measurementsweretakenbyimprovingreprocessingoilcombustion,increasingoilto22～25t/hbeforecoalcombustion,improvedfurnacetemperature,slowlyopenloaddoorforreducingthermalincreasingratewhenthefirstmilloperating,shuttingdowngradingairandincreasingupperair,loweringflamecentre,enhancinghorizontalandtailfluesooting,whichwereeffectivelycontrolledoverheating.Allmeasurementswereguidedfor600MWanthracitesupercriticalboiler’sdesignandoperation.Keywords:600WMsupercriticalunit；W-flameboiler；anthracitecoal；LowTemperaturesuper-heater；Overheating1前言第2页共5页2大唐华银金竹山火力发电分公司(简称“金竹山电厂”)二期扩建工程1×600MW机组3号600MW无烟煤锅炉，从2009年5月24日带负荷调试以来，锅炉在低负荷阶段容易出现低温过热器管壁超温现象，需要指出的是低温过热器超温问题在大型Ｗ型锅炉上有一定普遍性。为了确保世界上首台600MW超临界参数燃用无烟煤“W”火焰变压直流本生锅炉机组的安全稳定经济运行，有必要对低温过热器管壁超温情况进行全面分析，提出并采取预防措施。2锅炉简介金竹山电厂3号机组锅炉是北京巴布科克·威尔科克斯有限公司（以下简称“北京巴威公司”）的世界上首台600MW超临界参数“W”火焰变压直流本生锅炉，其型号为B&WB-1900/25.4-M型，设计燃用金竹山劣质低挥发份无烟煤。该锅炉一次再热、平衡通风、固态排渣、单炉膛、W型火焰燃烧、π型布置，尾部双烟道结构，利用挡板调节再热汽温，全钢构架、悬吊结构，露天布置。制粉系统采用双进双出钢球磨冷一次风机正压直吹系统，每炉配6台磨煤机。3号机组2009年5月23日炉首次点火吹管，2009年6月17日正式进入整套启动试运，6月20日首次并网，6月23日首次带至满负荷网，7月4日顺利通过168h试运。3锅炉主要系统3.1锅炉启动系统锅炉采用带炉水循环泵的内置式分离器启动系统，其容量为30%B-MCR（注：BMCR为锅炉最大连续负荷）。主要由启动汽水分离器、立式贮水箱及炉水循环泵和相关管道。内置式汽水分离器布置在锅炉的前部上方，其进口与水冷壁出口集箱引出管相连，出口与贮水箱相连，贮水箱中的水在锅炉启动阶段经过贮水箱下部的炉水循环泵输送至锅炉省煤器进口，与给水汇合，参与炉水循环。在锅炉水质不合格或者锅炉在渡膨胀期间，贮水箱中的水经过两根溢流管路排至疏水扩容器。3.2燃烧系统采用双拱绝热炉膛、浓缩型EI-XCL煤粉燃烧器，燃烧器平行对称布置于炉膛下部的炉拱上，每只煤粉燃烧器配置1只机械雾化油枪，前、后炉拱上各12只，总出力30％BMCR，单只油枪出力1750kg/h，原设计为0号柴油，实际燃用劣质再生油。制粉系统采用双进双出钢球磨冷一次风机正压直吹系统，每炉配6台磨煤机（5台运行，一台备用），设计煤种、校核煤种均为当地金竹山劣质低挥发份无烟煤。设计煤粉细度按200目筛通过量为80%。3.3燃用煤质特性锅炉设计燃用金竹山劣质低挥发份无烟煤，见表1表1设计、校核煤质特性Tab.1Thecoalcharacteristic项目设计煤校核煤1校核煤2收到基碳分/Car/％49.6044.7155.58收到基氢分/Har/％1.711.501.57收到基氧分/Oar/％1.531.401.47收到基氮分/Nar/％0.580.980.55收到基硫分/St,d/％1.20.81.5收到基灰分/Aar/％35.9941.0830.33第3页共5页3项目设计煤校核煤1校核煤2收到基水分/Mt/％9.399.539.00空气干燥基水份//Mn/％1.120.861.18可燃基挥发分/Vdaf/％7.008.006.00收到基低位发热值/Qnet.ar/(kJ·kg--1)18843.716953.320622.73.4过热器系统过热器系统流程为：从水冷壁来的饱和蒸汽依次经汽水分离器、顶棚、热回收区、水平烟道、中隔墙、低温过热器、大屏过热器和高温过热器。过热器系统的两级喷水减温器均采用多孔喷管式，其中一级减温器装于低温过热器与大屏过热器之间，二级减温器装于大屏过热器与高温过热器之间。低温过热器位于尾部竖井后烟道下部的低烟温区，逆流顺列，管组数目：片×圈282×3，进口管组采用15CrMoG，出口管组12Cr1MoVG，12Cr1MoVG管材计算壁温580℃，管壁报警温度510℃。4低温过热器超温的现象（1）.锅炉燃用煤质接近设计无烟煤；（2）.在锅炉10~30%BMCR、电负荷60～180MW，容易出现低温过热器出口管壁超温；（3）.低温过热器出口段材质为12Cr1MoV，许用温度510℃；设计低温过热器壁温报警值510℃，实际短时最高壁温达540℃。由于设计壁温测点安装在锅炉顶棚大包内，其与炉内实际壁温一般低50～70℃，因此低温过热器超温10～30℃；（4）.低温过热器超温的现象一般发生在投运第一套制粉系统油煤混烧期，投粉前实际燃油量16～18t/h；（5）.低温过热器处吹灰器投运后，低温过热器壁温快速下降。5低温过热器超温的原因低温过热器超温的原因是低温过热器处发生轻微的二次燃烧，发生二次燃烧的原因是：炉膛温度不高，锅炉制粉系统容量风短时间内开度过大，热负荷增加过快，部分煤粉和再生油在炉膛内未完全燃烧，未完全燃烧可燃质被带至尾部低温过热器处发生轻微的二次燃烧。尾部烟道二次燃烧通常是由于燃烧调整不当而造成，其发生须具备以下三个条件：（a)尾部低温过热器沉积的未燃尽可燃物达到一定浓度；(b)尾部低温过热器有充足的氧气；(c)温度达到着火点或有明火。低温过热器超温的具体原因：（1）再生油燃烧不良锅炉燃油系统原设计燃用0号柴油，因经济考虑，改用再生油，再生油与0号柴油相比主要表现在密度和凝固点不同：密度高、凝固点低、机械杂质多、更便宜，见表2。再生油燃烧比0号柴油要差，当内外二次风调整不合适时容易出现再生油燃烧不良，火焰黑烟大，燃烧不完全。（2）炉膛温度低，不利于无烟煤燃烧锅炉燃用设计的金竹山本地的劣质无烟煤，该煤具有低硫、低挥发份和高着火点的特性，当投粉前实际燃油量只有16～18t/h，燃油量不够，炉膛温度低，不利于无烟煤燃烧。投运第一套制粉系统油煤混烧期，再生油没有充分雾化悬浮燃烧，油煤混烧，致使再生油与空气的接触面积大为降少，可燃质与空气没有充分混合，加剧了燃烧不完全。未燃尽的油煤混合物在尾部低温过热器处积蓄，这为二次燃烧准备了“可燃物质”条件。表2再生油和0号柴油参数指标第4页共5页4序号名称0号柴油指标再生油指标1运动粘度/mm2/s≤4.0～5.0≤4.0～5.02低位热值/kcal/kg9900～10800990～108003密度/kg/m3850～880880～9804闪点(闭口)/℃≥55≥555凝固点/℃0≤-56硫含量/%≤0.2～0.4≤0.2～0.47水分/%≤0.1≤0.18机械杂质无通过电厂滤油器9灰分/%≤0.01≤0.011016烷值1616（3）二次风量大，为尾部低温过热器处提供充足的氧气锅炉在60～150MW低负荷运行时，二次风量为1200t/h，一次风量高达110t/h以上。锅炉氧量充足，炉膛温度低，可燃物质在炉膛内未充分燃尽时就被抽出炉膛，在尾部低温过热器处积蓄，可燃物质的热量在低温过热器上释放出来，引起轻微的“二次燃烧”。（4）其它在低负荷下，当热负荷增加过快，蒸汽流量就显偏低；低负荷下燃烧状况不佳，火焰中心偏高。6防止低温过热器超温的措施及效果[2、3]投第一套制粉系统前，锅炉采用“多油枪、多油量”的运行方式，应尽量将所有油枪均匀分配投入运行。即使投入部分油枪时，也应力求对称。增加锅炉