1 引言
隨著河南電網(wǎng)峰谷差逐漸增大，為滿足電網(wǎng)負荷要求，并網(wǎng)機組在電力負荷低谷階段，需按照省網(wǎng)調(diào)度指令實時控制發(fā)電機出力。2015年春節(jié)期間，我公司發(fā)電機組按照省網(wǎng)調(diào)度指令參與3次深度調(diào)峰，期間4、5#機組降負荷至50%連續(xù)運行5小時以上。隨著機組負荷降低，爐內(nèi)燃燒相應(yīng)減弱，燃燒調(diào)整的操作難度逐漸增大，各種不安全因素逐漸顯現(xiàn)。為提高低負荷工況下安全風(fēng)險管控能力，針對我公司300MW機組“W”火焰鍋爐的運行特點，從運行調(diào)整角度出發(fā)，對低負荷穩(wěn)燃的操作經(jīng)驗進行分析、總結(jié)。
2 概況
2.1 鍋爐型式簡介
我公司4#鍋爐為東方鍋爐(集團)股份有限公司按照從美國福斯特·惠勒能源公司引進的技術(shù)，設(shè)計、制造的 “W”型火焰鍋爐。型號：DG1025/17.4-Ⅱ14，型式：亞臨界壓力中間一次再熱的自然循環(huán)鍋爐，雙拱形單爐膛，燃燒器布置于下爐膛前后拱上，“W”型火焰燃燒方式，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼結(jié)構(gòu)，全懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)，露天布置。鍋爐運行中可帶基本負荷，并具有一定的調(diào)峰能力[1]。
2.2 機組低負荷運行的必要性
滑參數(shù)啟動過程中，機組在低負荷工況下進行短時間必要的停留暖機，可減少各金屬部件在啟動過程受到的熱應(yīng)力及熱變形?；瑓?shù)停運過程中，機組低負荷工況運行，可在安全范圍內(nèi)加速各金屬部件的冷卻，有利于機、爐檢修工作提前開工。另外，低參數(shù)蒸汽也可對汽輪機葉片起清洗作用。在電網(wǎng)調(diào)度進行深度調(diào)峰時，通過低負荷連續(xù)運行可減少機組啟停操作，不但能延長機組壽命，對緩解鍋爐承壓部件的疲勞損傷也有較大的益處。
3 影響鍋爐低負荷穩(wěn)燃的因素
隨著機組負荷降低，入爐燃料量減少，燃燒相應(yīng)減弱，爐內(nèi)溫度場水平隨之下降。爐內(nèi)溫度降低后，煤粉的著火條件變差，鍋爐的穩(wěn)燃性能下降。若入爐煤質(zhì)變差，煤的熱值、揮發(fā)份偏低或煤粉細度不合格時，會造成煤粉著火困難、著火距離推遲，引起爐內(nèi)燃燒惡化失穩(wěn)。其次，隨著燃燒減弱，鍋爐總風(fēng)量亦隨之降低，風(fēng)機運行工況進入不穩(wěn)定區(qū)域后，相對容易出現(xiàn)搶風(fēng)現(xiàn)象，會對爐膛壓力的穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。另外，機組低負荷運行期間，只有兩臺磨煤機運行，對應(yīng)的任一臺給煤機斷煤，都會對鍋爐穩(wěn)燃產(chǎn)生巨大的威脅。第四、若機組長周期高負荷運行，進入低負荷工況運行后，在升、降負荷的變工況過程中，容易出現(xiàn)脫焦現(xiàn)象，嚴重時將導(dǎo)致鍋爐滅火。為保證機組低負荷穩(wěn)定運行，公司規(guī)定鍋爐最低穩(wěn)燃負荷為180 MW，若機組負荷低于180MW運行須投油助燃。
4 低負荷工況下的穩(wěn)燃調(diào)整
4.1 制粉系統(tǒng)的規(guī)范操控
低負荷運行期間，保證入爐煤質(zhì)的穩(wěn)定性和均勻性，可有效保持爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定。除此外，運行值班員及時查閱入爐煤煤質(zhì)分析化驗單，掌握煤質(zhì)情況，規(guī)范的對制粉系統(tǒng)進行操控調(diào)整，對鍋爐穩(wěn)燃也起關(guān)鍵作用。對制粉系統(tǒng)進行調(diào)整時應(yīng)注意以下方面：
為防止磨煤機出力過大影響煤粉細度，兩臺磨組運行期間控制總給煤量不超110t/h且單臺磨煤機給煤量不超55t/h，根據(jù)燃燒狀況控制機組出力，不能強帶負荷，避免因煤粉細度不合格引起燃燒惡化。
當(dāng)粉管泄漏或均分器堵塞需退出某臺燃燒器時，臨近對應(yīng)的側(cè)墻燃燒器可暫時加入運行。消缺結(jié)束后及時將側(cè)墻燃燒器切換退出，避免爐內(nèi)結(jié)焦加劇。投、退燃燒器要逐個、平穩(wěn)進行，操作過程中注意爐膛燃燒狀況的變化，防止燃燒擾動過大，影響風(fēng)煙系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定。
運行中因煤質(zhì)發(fā)生變化或給煤機頻繁斷煤等因素造成鍋爐燃燒工況發(fā)生改變時，應(yīng)注意平緩調(diào)整磨煤機入口熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板和一次風(fēng)機變頻器，防止調(diào)整幅度過大造成燃燒不穩(wěn)。在調(diào)整過程中若爐膛壓力波動至±200Pa時，應(yīng)及時投油穩(wěn)燃;當(dāng)每臺磨煤機煤火檢均少于4個且爐膛壓力波動達±500～600Pa燃燒已經(jīng)惡化時則禁止投油助燃，此時若投油助燃鍋爐易發(fā)生爆燃事故。
4.2 煤粉火焰的觀察與分析
在燃用煤種和燃燒裝置為既定的條件下，正常的燃燒工況通過恰當(dāng)?shù)呐滹L(fēng)和煤粉細度來維持，可根據(jù)爐內(nèi)火焰電視攝像監(jiān)控系統(tǒng)及爐膛出口煙溫、氧量等參數(shù)對爐內(nèi)的燃燒工況進行觀察。但由于煤粉在爐內(nèi)停留時間短、燃燒過程迅速、測量表計的時滯等因素，單純依賴儀表并不能及時、全面、準確的判斷爐內(nèi)燃燒狀況，仍需要運行人員通過長期積累的經(jīng)驗，現(xiàn)場觀察爐內(nèi)的火焰情況，進而作出判斷并及時進行針對性的調(diào)整。爐膛火焰狀態(tài)分析如表1：
表1 爐膛火焰狀態(tài)分析表
正常穩(wěn)定的燃燒說明風(fēng)煤比恰當(dāng)，這時爐膛內(nèi)應(yīng)具有光亮的金黃色火焰，火焰均勻地充滿爐膛但不觸及四周水冷壁，火色穩(wěn)定，火焰中沒有明顯的星點。若有星點可能是爐膛溫度低或煤粉太粗。只有通過現(xiàn)場觀察，才能進行針對性的優(yōu)化調(diào)整，有效的維持爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒。對于運行人員來講，積累觀察判別爐內(nèi)燃燒狀況的經(jīng)驗和能力是非常有必要的[2]。
4.3 低負荷運行對爐膛壓力的監(jiān)控調(diào)整
爐膛壓力是監(jiān)控鍋爐穩(wěn)燃的重要參數(shù)之一。爐膛負壓維持過大，會增加爐膛和煙道的漏風(fēng)，引起燃燒惡化，嚴重時導(dǎo)致滅火。若爐膛壓力變正，則高溫火焰及煙灰就要向外冒，不但會影響衛(wèi)生，燒壞設(shè)備，還會造成人身事故。實踐證明，當(dāng)爐內(nèi)燃燒發(fā)生變化時，爐膛壓力的變化最為明顯。低負荷運行中必須嚴密監(jiān)視爐膛負壓的變化趨勢，并按照不同的情況對引風(fēng)機出力進行謹慎調(diào)整。調(diào)整操作要點如下：
低負荷運行時，兩臺引風(fēng)機靜葉開度應(yīng)盡量接近，增減風(fēng)量時兩臺風(fēng)機同步調(diào)整，避免風(fēng)量、風(fēng)壓不平衡，并控制兩側(cè)煙溫偏差。低負荷運行中改變機組運行工況時，先投入2支以上油槍穩(wěn)燃，再調(diào)整兩側(cè)引風(fēng)機出力，維持爐膛負壓。如發(fā)生斷煤等突發(fā)事件需要快速調(diào)整時，應(yīng)平穩(wěn)控制引風(fēng)機靜葉調(diào)節(jié)速度，并保持兩側(cè)風(fēng)機出力的平衡狀態(tài)。
在風(fēng)機投入自動時，嚴密監(jiān)視風(fēng)機出力調(diào)整的同步性。若兩臺引風(fēng)機的電流偏差異常增大，需及時解除引風(fēng)自動進行手動調(diào)平。若調(diào)整靜葉開度而風(fēng)機電流、爐膛壓力等參數(shù)無相應(yīng)改變時應(yīng)查找原因，不要盲目繼續(xù)調(diào)整靜葉開度。若引風(fēng)機靜葉出現(xiàn)卡澀故障時，可通過手動調(diào)節(jié)維持爐膛負壓及風(fēng)量，并及時組織消缺。
4.4 引風(fēng)機搶風(fēng)后的處理
機組低負荷運行中，風(fēng)機進入不穩(wěn)定區(qū)域，運行值班人員應(yīng)謹慎平穩(wěn)調(diào)整引風(fēng)機出力，避免出現(xiàn)引風(fēng)機搶風(fēng)情況。若出現(xiàn)引風(fēng)機靜葉開度增大而風(fēng)機出力下降、電流明顯減少等現(xiàn)象時，需及時將引風(fēng)自動切為手動，就地確認設(shè)備無異常后，根據(jù)引風(fēng)機電流、爐膛壓力等參數(shù)變化，平緩調(diào)整風(fēng)機的靜葉開度，直至風(fēng)機電流回升至正常值。預(yù)控措施為：1)保持足夠的通風(fēng)量。2)及時布袋除塵器吹灰進行，避免布袋除塵器堵塞，減小煙道阻力，保持各側(cè)通風(fēng)量均勻。
案例：2010年6月23日4:51，#6機負荷208MW，總風(fēng)量625km3/h，A引風(fēng)機靜葉開度43%，操作員將B引風(fēng)機靜葉由44%關(guān)小至43%的過程中，爐膛壓力波動升至530Pa，A引風(fēng)機電流由122A升至155A，B引風(fēng)機電流由120A降至105A，A側(cè)電除塵出口煙氣壓力測點由-2.5kPa升至-1.8kPa后穩(wěn)定在-2.2kPa;B側(cè)由-2.5kPa升至-1.3kPa后穩(wěn)定在-1.8kPa;出現(xiàn)搶風(fēng)后，操作員平穩(wěn)關(guān)小A引風(fēng)機靜葉，5:30，A引風(fēng)機靜葉關(guān)至39%時電流降至119A，B引風(fēng)機電流由106A升至119A，爐膛壓力、及后部煙道壓力均恢復(fù)正常。
5 低負荷穩(wěn)燃的安全防范
無論是滑參數(shù)啟、停，還是深度調(diào)峰，機組低負荷運行過程均面臨著各種不穩(wěn)定因素。前期充足的防范準備及降負荷后的積極應(yīng)對，都有利于鍋爐的燃燒穩(wěn)定。結(jié)合運行實踐，低負荷運行需防范以下幾點：
(1)實時掌握電網(wǎng)形勢，積極與省網(wǎng)調(diào)度協(xié)調(diào)溝通。若確定夜間深度調(diào)峰，及時和燃料部做好溝通，保證低負荷運行期間入爐煤質(zhì)穩(wěn)定。
(2)針對滑參數(shù)啟動，對先投運的兩臺磨組上優(yōu)質(zhì)煤種。針對滑參數(shù)停機，根據(jù)檢修需要，對后停運的兩臺磨組上優(yōu)質(zhì)煤種。
(3)低負荷運行期間，監(jiān)盤人員要集中精力，提高監(jiān)盤質(zhì)量。根據(jù)機組負荷、蒸汽流量、總?cè)济毫?、煤倉煤位、給煤機轉(zhuǎn)速、磨煤機運行參數(shù)等情況，分析煤質(zhì)變化情況，做好相應(yīng)的燃燒調(diào)整工作。
(4)提前建立燃油壓力，做好隨時投油準備。關(guān)注爐膛負壓和煤火檢的變化趨勢，當(dāng)出現(xiàn)爐膛負壓波幅度加大，多個火檢波動等燃燒失穩(wěn)現(xiàn)象時應(yīng)果斷投油助燃，避免燃燒惡化鍋爐滅火。鍋爐投油后對空氣預(yù)熱器連續(xù)吹灰，防止發(fā)生二次燃燒，燃燒恢復(fù)穩(wěn)定后及時退油。
(5)低負荷運行中，根據(jù)負荷及煤質(zhì)的變化合理配風(fēng)，防結(jié)焦的同時兼顧爐膛溫度穩(wěn)定，避免大幅調(diào)整一次風(fēng)壓，避免大幅擾動配風(fēng)，防止燃燒惡化。
(6)經(jīng)常檢查各給煤機下煤情況，煤倉振打器、疏松機等設(shè)備可靠備用，備足夠數(shù)量的大錘，做好斷煤處理的應(yīng)對準備，防止長時間斷煤造成的燃燒波動。
6 其它注意事項
6.1 給水系統(tǒng)的調(diào)整
機組低負荷運行工況下，隨著給水流量的減小，給水泵轉(zhuǎn)速在逐漸下降。我公司電動給水泵在3850rpm附近運行時振動會急劇增加，嚴重時達到8絲以上，超出允許范圍。可通過以下方法避免在該轉(zhuǎn)速區(qū)域運行：1)改變兩臺給水泵的出力偏置。2)及時開啟給水泵再循環(huán)閥門，增大給水泵出力。3)增加機組負荷。4)及時測振，跟蹤關(guān)注給水泵振動變化趨勢。
另外，對于電動給水泵，若前置泵入口流量小于125t/h，再循環(huán)門仍在關(guān)位，延時15秒后會觸發(fā)保護動作跳泵。對于汽動給水泵，當(dāng)流量小于232t/h且再循環(huán)電動門或氣動門未開，延時15秒會觸發(fā)保護動作導(dǎo)致汽泵小機跳閘。因此，在低負荷運行中，要關(guān)注給水泵流量降低后再循環(huán)閥門的聯(lián)鎖動作情況，若出現(xiàn)拒動及時處理，避免異常事件發(fā)生。
6.2 順閥運行方式下閥門開度的拐點
如圖1所示，4、5#機組的高壓調(diào)節(jié)汽閥在“順閥”方式下運行時有3個拐點。CCS指令在67.951～78.598之間時，CV1、CV2調(diào)門開度變化幅度大。CCS指令在87.259～93.727之間時，CV3調(diào)門開度變化幅度大。99.242～100之間時，CV4調(diào)門開度變化幅度大。
圖1 順閥運行調(diào)門開度與CCS指令對應(yīng)圖
在拐點區(qū)域內(nèi)，CCS指令小幅變化，相應(yīng)調(diào)門會進行大幅的開或關(guān)，機組出力、主蒸汽參數(shù)會隨之出現(xiàn)波動，嚴重時主蒸汽管道會出現(xiàn)明顯的晃動。為避免機組調(diào)門波動，機組應(yīng)避開拐點運行?？刹扇〉拇胧?)升高或降低主蒸汽壓力。2)改變負荷目標值。3)切順閥為單閥控制。4)切功率控制為閥位控制。
7 結(jié)束語
鍋爐燃燒狀況對整臺機組的安全經(jīng)濟運行有著極大的影響。安全方面，燃燒是否穩(wěn)定直接關(guān)系到機組的可靠運行;經(jīng)濟方面，燃燒是否充分、爐膛內(nèi)溫度是否均勻直接影響到機組運行的經(jīng)濟性。機組低負荷運行中，值班人員充分重視穩(wěn)燃調(diào)整操作，及時總結(jié)經(jīng)驗，采取有效應(yīng)對措施，可保持較好的鍋爐穩(wěn)燃性能水平，在保證機組安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，達到提高企業(yè)效益的預(yù)期目的。
參考文獻
[1] 東方鍋爐(集團)股份有限公司.鍋爐運行說明書.2004.04，6-13
[2] 章德龍主編.鍋爐設(shè)備及其系統(tǒng).中國電力出版社，2007.06，240-247
聲明：
“淺析“W”火焰鍋爐低負荷工況下的穩(wěn)燃調(diào)整” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：河南中孚電力有限公司
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2025年03月21日 ~ 23日 
