哈锅第二代600MW锅炉在大唐盘电的应用研究 |
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| 2004-4-16 14:22:00 |
| 天津大唐盘山发电有限责任公司3、4号机组是由哈尔滨三大动力厂成套的600MW汽轮发电机组。其中锅炉岛为HG-2023/17.6－YM4型亚临界控制循环、一次中间再热、单炉膛、受热面Л型布置、四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、半露天布置煤粉汽包型锅炉。
1、锅炉应用情况介绍
大唐盘电3、4号机组分别于2001年12月18日和2002年6月5日完成168h满负荷试运，移交试生产，经过半年试生产考核后，均已正式投入商业运行，成为目前京、津、唐电网单机容量最大的机组。根据电厂统计数据，2002年3号机组共运行6594.3h，截止2003年5月底，3号机组最长连续安全运行时间为2728.9h，等效可用系数达到96.88％。该机组具有良好的变负荷适应能力，其正常负荷变化率能达到15～18MW/min，因而能更好地胜任电网调峰，在华北电网的稳定运行和迎峰供电中扮演着愈来愈重要的角色。
2、第一代600MW锅炉在运行中出现的主要问题
平圩电厂1、2号锅炉及哈三电厂3、4号锅炉都是哈锅引进美国CE技术制造的600MW锅炉第一代产品，在锅炉本体和配套设备方面都存在着一些问题，总结起来，主要问题如下（改造前）：采用一级减温器，过热汽温调节困难；锅炉左、右侧存在较严重的热偏差；再热器管壁超温爆管；过热器阻力偏大等。
3、本锅炉在设计制造及配套选型方面的优化措施
大唐盘电3、4号锅炉是哈锅在总结引进CE技术生产并已经投运的平圩电厂、元宝山电厂、哈三电厂5台600MW电站锅炉的制造运行经验的基础上优化设计后生产的第二代产品。主要优化措施如下：
3．1 针对哈三锅炉过热器、再热器阻力大于保证值问题，将原焊接三通改为锻造三通，结果大大降低了阻力。根据大唐盘电3号锅炉性能试验结果，在BMCR工况下，过热器阻力1.373MPa，再热器阻力0.175MPa，达到设计保证值。
3．2 针对平圩电厂过热器、再热汽温度左右侧偏差大，右侧易超温及部分屏式再热器、末级再热器管材多次过热爆管等特点，结合哈三锅炉改造经验，本锅炉采取以下改进措施：
1）顶部4层二次风与主射流反切，OFA（过量二次风）可水平手动摆动土12°，通过改变反切风比例，可以基本消除炉膛出口烟气残余旋转及左、右侧烟温偏差；从而可以灵活调节左、右侧主汽、再热汽温度偏差，并使所有的受热面管壁温度不超过允许范围。
2) 提高屏式再热器、末级再热器管材等级：将屏式再热器管材由原来的15CrMO更换TP304，末级再热器由原来的钢研102更换为T91。
3）改进了过热器、再热器的连接方式：后屏过热器到末级过热器连接管由交叉改为平行布置，避免汽温偏差叠加；过热器、再热器各级受热面之间采用大口径管道和三通连接，加强了蒸汽的混合，有利于消除汽温偏差。
4）将分隔屏由大屏改为小屏：将分隔屏沿炉深方向由原来的2片大屏改为8片独立的小屏，使每片小屏内外圈管子几何长度相近，从而能有效减少同屏管子间的流量偏差。
5) 受热面管子布置避开三通涡流区：通常在受热面的入口、出口集箱上采用大口径三通与连接管相连，由于三通附近区域存在着涡流区，从而导致在此区域布置的蛇形管中流量减少，不利于管子的正常换热和冷却。在本锅炉设计中，有效地避免了在三通涡流区引入、引出受热面管。
6）针对平圩电厂一级喷水减温方式调节困难、迟缓性大问题，在后屏和末过之间增加了二级喷水减温器，从而提高汽温调节的灵敏性，改善调节品质，汽温自动投运良好。
7）对燃烧器在制造厂内进行立式摆动试验，大大提高了其热态摆动的可靠性，从而有利于汽温调节。
实行上述优化措施后，本锅炉汽温特性大大改善，各负荷下只要合理控制锅炉本体吹灰频率、摆动燃烧器角度及二次风配风，主、再热汽温度就可以达到设计值；通过合理控制反切风配比，能消除两侧主、再热器汽温偏差；各负荷减温水量基本符合设计值：摆动执行机构动作灵活可靠，对汽温的调节作用显著。在各稳定负荷下，所有受热面金属壁温均能控制在允许范围以内。
3．3 采用了防止炉膛严重结焦措施。结焦问题一直是危害锅炉安全稳定运行的主要因素，大型锅炉如何解决结焦问题显然非常关键，尤其针对我国煤质资源易结焦煤种占有较大份额的现状，北仑港电厂1号炉就此曾有过惨痛教训。
本锅炉选用合理的炉膛结构，根据设计煤种和校核煤种的特性，适当提高了炉膛高度；加大了炉膛深度，使炉膛的宽/深比为1.063，接近于正方形，有利于组织较好的炉内空气动力场；并采用较小的假想切圆φ1455和φ1882；选用较低的炉膛容积热负荷qv和燃烧器区域热负荷qf；燃烧器分组；选用性能可靠、数量合理的吹灰器等，这些措施都对避免炉膛结焦极为有利。
实行上述优化措施后，有效改善了本锅炉燃烧特性和结焦特性，燃烧器四角各一次风射流角度正确、刚性良好，着火点远近适宜：切圆中心位置正确、稳定；炉膛火焰充满度较好，没有气流刷壁现象；在燃用结焦性较强的大同煤、且长时间满负荷运行工况下，炉膛及屏式过热器等部位出现轻微结焦。
3．4 针对豪顿空气预热器设计间隙小，高负荷运行中易发生摩擦、电流摆动大，严重时会导致空预器跳闸问题，进行了技术攻关，采用非金属柔性膨胀节连接技术对空预器烟道及风道的热端与锅炉本体连接，从而有效避免了外部载荷（如锅炉尾部烟道因热态膨胀而产生的水平推力）通过金属膨胀节传到空预器，引起空预器转子倾斜并与扇形板摩擦导致电流波动问题。该技术的采用使本锅炉空预器运行稳定可靠，漏风率较小（性能试验值：4.56％）。
3．5 针对准格尔煤灰分比电阻大、除尘效果差的问题，进行了技术攻关，本锅炉电除尘器由兰州电力修造厂生产，原设计为四电场，为了达到在燃用设计煤种、额定出力工况下保证除尘效率99.64％，烟尘排放浓度小于50mg/Nm3的环保要求，决定增加电除尘比集尘面积，通过增加一个电场，并将电除尘高度增加1m来实现，使比集尘面积达到112m2/s/m3,在华北地区仅次于国华盘电1、2号炉、大港电厂3、4号炉而列第三位。性能试验数据及运行实践表明，该锅炉电除尘器的除尘效率和烟尘排放都达到了设计要求。
3．6 等离子无油点火技术的应用。等离子无油点火技术是一种边缘燃烧技术，它利用一定压力的洁净空气为介质，在直流电流的作用下接触起弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的定向流动空气等离子体，该等离子体在燃烧器内形成局部高温，迅速点燃通过的煤粉射流并形成火炬喷入炉膛。大唐盘电4号炉在机组基建试运阶段应用了该技术，并获得了成功，节约了数量可观的燃油，取得了较好的经济效益和社会效益。
4、配套的附属设备存在的问题及建议
1）关于炉底水封问题。与本锅炉配套的捞渣机在水封高度上存在着严重缺陷，设计密封高度不够（原设计仅为1400Pa），与锅炉炉膛设计负压保护定值（原设计±3000Pa）不匹配，存在着严重的安全隐患。后经对捞渣机的改造，分别将其溢流板加高175mm，端部溢流外壳加高148mm，捞渣机外沿加高160mm，即现在的有效密封高度为14o+l48＝288mm，另外，将炉膛负压保护定值降低为±1750Pa，从而有效解决了上述安全隐患，希望此问题能引起其他同型机组的警惕。
2） 一次风机出力裕量大。在机组带额定负荷时，入口调节挡板开度仅为50％左右，长期在低效率区运行，调节挡板节流损失大，能耗高；且挡板调节速度慢，影响风机变负荷速度，建议能改为变频控制方式，从而达到节能和提高负荷响应特性的双重功效。
3）磨煤机问题。由于MPS磨煤机不能空转，其最小出力为最大出力的40％，即28.8t/h。启、停磨煤机对燃烧、水位、负荷冲击较大，随着运行时间的推移，磨辊磨损量的加大，其最小出力（不振动）还会不断增加，据了解目前该厂主力磨煤机在出力小于35t/h时即发生振动。针对上述情况，建议对磨煤机进行整改，在主力磨煤机上采用变加载技术，从而实现磨煤机空载启动，并有效降低磨煤机单耗、差压及金属磨损。
4）炉水泵问题。原设计为2台运行，1台备用，但在运行中，停运炉水泵随着机组负荷升高，其泵亮与吸入集箱温差不断增大，超过启动允许温差55℃，导致备用炉水泵无法正常备用。分析认为这可能是由于＃2炉水泵上的暖多管路设计大小所致。
5）空预器问题。3号锅炉运行中发现炉膛负压周期。波动，最严重时波动上下幅值达1000Pa，周期为lmin。经分析原因为2号空预器不均匀积灰所致，造成空预器严富积灰的原因有两个：其一空预器吹灰失效或效果不理想，其二未能正常投用暖风器。
5 整体评价
随着国产600MW机组的技术消化、改进和提高，行可靠性将越来越高，对电网的安全、稳定、经济运行起着十分重要的作用，并将逐渐替代300MW机组，成为今后大力发展的主力机组。
（l．华北电力科学研究院有限责任公司 毛永清 2．天津大唐盘山发电有限责任公司 张宝瑞，）
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