超超临界1000MW机组锅炉运行参数控制研究
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二次风动量主要影响炉内燃烧工况, 动量偏小会 使二次风穿透能力和补氧能力下降, 使固体不完全燃 烧热损失增加, 同时不易形成扰动大切圆使火焰过早 上翘, 对于炉内整体燃烧的组织不利; 动量过大会干扰 一次风, 对于同角燃烧器会造成燃烧器喷口火焰脱火, 变相增加一次风率, 同时干扰邻角燃烧器, 使风粉混合 物过早偏斜失去着火源补给。
某超超临界 1 000 M W 机组锅炉为 型布置、单 炉膛, 采用改进型低 N Ox PM 主 燃烧器和 MACT 级
作者简介: 杨磊( 1981 ) , 男, 河北唐山人, 工学硕士, 工程师, 从事大型电站锅炉系统调试及研究。
E mail:
yanglei_175136@ 126. com
44
送风燃烧系统, 反向双切圆燃烧方式, 炉膛采用内螺纹 管垂直上升膜式水冷壁、循环泵启动系统、一次中间再 热, 调温方式除水煤比外, 还采用烟气分配挡板、燃烧 器摆动、喷 水等 方 式。锅 炉 出口 蒸 汽参 数 为 26. 25 M Pa( a) / 605 / 603 , 对应 汽轮 机 的入 口参 数为 25. 0 M P a( a) / 600 / 600 , 锅炉运行参数如表 1 所 示[ 1] 。
图 10 不同二次风门开度对 烟温偏差的影响
由图 9、图 10 可见, 加大 AA 风箱风门开度及过 燃风( 非反切) 对于改善炉膛左右侧烟温 偏差效果显 著。
4 蒸汽压力和温度的调节
直流锅炉蒸汽温度( 汽温) 调节的基本原则: 给水 调压, 燃料配合给水调温, 控制中间点温度, 喷水微调。
4. 1 蒸汽压力控制 主蒸汽压力和再热蒸汽压力随负荷变化曲线分别
通过对某超超临界 1 000 MW 机组锅炉运行参数的控制试验, 介绍其控制要点以及锅 炉主要运行参数随负荷的变化情况。试验表明, 风煤比随负荷增加略有降低, 在负荷较 大时一次风压随负荷增加提高, 过热器压降及再热器压降随负荷的增加而增加, 水煤比 随负荷的变化主要受控于过热蒸汽温度, 在达到临界压力之前控制汽水分离器出口蒸 汽过热度在 30 以下, 在机组 750 MW 负荷以上控制汽水分离器出口蒸汽过热度在 40 左右。 1 000 M W 机组; 超超临界; 锅炉; 风煤比; 水煤比; 切圆燃烧 T K227. 1 A 1002 3364( 2011) 06 0044 05 10. 3969/ j. issn. 1002 3364. 2011. 06. 044
超超临界 1 000 MW 机组锅炉 运行参数控制研究
杨 磊1, 李前宇2, 温志强1
1. 华北电力科学研究院有限责任公司, 北京 100045 2. 北京京能国际能源股份有限公司, 北京 100045
[摘
要]
[ 关 键 词] [ 中图分类号] [ 文献标识码] [ 文 章 编 号] [ DOI 编 号]
Abstract: T hr oug h paramet er co nt rol t est in oper at ion o f boiler equipment f or one ultr a supercrit ical 1000 M W unit, t he main point s in co nt ro l as w ell as the variation of main parameters in oper at ion of said boiler under condit ion of load change have been presented. T he test show s t hat: air/ f uel r at io is slig htl y r educed as t he load incr eases; the pr im ar y air pressure is enhanced as t he load increases, t he pressure dr op in super heater and reheat er is increased as t he load increases; t he v ariat ion of air/ fuel ra t io dur ing the t im e of load change is m ainly cont rolled by t he temperature of superheat ed st eam, bef ore reaching crit ical pressure, t he superheat degree of ex it st eam fr om t he st eam w at er separ at or has t o be cont ro lled t o below 30 , and in case of unit s lo ad being above 750 M W, t he superheat degr ee of said exit st eam has t o be cont rolled t o about 40 . Key words: ult ra supercrit ical; 1000 M W unit; bo iler; air/ coal ratio; w at er/ coal rat io; t ang ent ial f ir ing
一、二次风配比的大小与煤粉燃烧器着火过程密 切相关, 比值大则煤粉气流着火所需吸热量就大, 着火 时间也越长, 适合于负荷较高的工况, 与此同时煤粉浓 度相应降低, 不适 合于挥发分含量 低的煤种; 比值较 小, 煤粉燃烧初始根部补给氧量不足, 挥发分析出时不 能完全燃烧, 还会造成燃烧器喷口结焦或烧损[ 2] 。
表 1 锅炉运行参数
项目
最大连续蒸发量( B M CR ) / t h - 1
过 额定蒸发量( BR L) / t h - 1
热 蒸
额定蒸汽压力( a) ( 过热器出口) / M Pa
汽 额定蒸汽压力( a) ( 汽轮机入口) / M Pa
额定蒸汽温度( 过热器出口) /
蒸汽流量( B M CR / BRL) / t h- 1
早、更快且不受其它因素影响反映出主蒸汽温度变化 趋势, 其主要取决于水煤比。中间点温度能快速反应 出燃料量的变化, 燃料量增加时, 水冷壁最先吸收燃烧
2 469. 16/ 2 356. 64 5. 498/ 5. 218 5. 274/ 5. 004 358. 6/ 603 353. 6/ 603 303. 3 299. 8
数( 图 1) 。根据该机组不同负荷下实际运行 工况, 锅 炉的风煤比随 负荷 逐渐降 低( 图 2) 。在 低负荷 工况 下, 为了保证磨煤机的最低运行煤量和燃烧器喷口一 次风的刚性以及非运行磨煤机通风调节一次风压的需 要, 控制风煤比偏高至 3. 5 左右; 随着负荷的提高磨煤 机相继投入, 炉内温度的提高、辐射换热的加强等使风 煤比逐渐降低, 在机组满负荷时将风煤比控制在 2. 4 左右较为适宜。
进/ 出口蒸汽压力( a) ( B M CR) / M Pa
再 进/ 出口蒸汽压力( a) ( BRL) / M Pa
热 蒸
进/ 出口蒸汽温度( B M CR ) /
汽 进/ 出口蒸汽温度( BR L) /
给水温度( B MCR) /
给水温度( BR L) /
注: ( a) 代表绝对压力
数值
3 110 2 956 26. 25 25. 00 605
图 1 煤量与负荷 关系
1 制粉系统的调节
该锅炉配有 6 台 ZGM 133G 型中速磨煤机, 每台 磨煤机带 1 层燃烧器( 8 只) , 共计 48 只燃烧器八角布 置, 正常运行 时投运 5 台磨 煤机( 设计煤 种) , 1 台备 用, 5 台磨煤机可满足最大出力。
1. 1 煤粉细度控制 调节煤粉分离器挡板可在一定范围内调节煤粉细
图 2 风煤比随负荷 的变化
图 3、图 4 为实际运行的风 煤比曲线与自动设定 的风煤比曲线, 两者在负荷变化点及一次风随煤量( 负 荷) 变化率上相差较大, 原因主要是由于对于某一负荷 点下运行的几台磨煤机各自的运行工况相差较大。
图 3 实际运行风煤 比曲线
1. 2 风煤比的控制 风煤比被定义为制粉系统出力( 相当于负荷) 的函
高负荷时二次风的配置宜主次分明, 对某一高度 的二次风可重点保证其有足够的刚度( 保证一定的二 次风箱压力) , 以扩散到火焰中心, 及时补充燃烧所需 氧量; 有些二次风则可适当关小, 以保证其风嘴冷却作 用、炉内空气动力场的稳定及各燃烧器喷口火焰的相 互支撑。按照劣质煤的燃烧原则, 一次风基本保证挥 发分燃烧所需氧量, 在煤粉气流稳定着火后, 二次风再 适时掺入[ 3] 。
图 5 一次风压随负荷变化趋势
2 总风量的控制及一、二次风配比
总风量及一次风量随负荷的变化见图 6 和图 7, 一、二次风比值随负荷的变化见图 8。
图 6 总风量随负荷变化
图 7 一次风量随负荷变化趋势
Baidu Nhomakorabea
3 二次风的调节
二次风主要作用是扰动混合及煤粉着火后补充氧 气, 在一定的一、二次风比值下控制总风量也即控制了 二次风量, 同时通过调整二次风箱各风门的开度也可 调整二次风。
图 4 自动运行风煤 比曲线
45
1. 3 一次风压的控制 一次风压过高会使煤粉细度、飞灰含碳量、底渣含
碳量、空气预热器( 空预器) 漏风率及引风机负荷等提 高, 一次风压过低会产生磨煤机堵塞、磨煤机干燥出力 不够、锅炉排烟温度升高等问题。
图 5 为一次风压随负荷变化曲线。由图 5 可见, 在 50% 负荷时一次风压较低, 说明在调试过程中低负 荷时一次风压偏高。
由图 8 可见, 低负荷时一、二次风比值偏低, 随着 负荷的增加一、二次风比值略有增大, 负荷到 500 M W 以上时一、二次风比值基本保持不变。低负荷时要稳 定燃烧, 所以需保证煤粉浓度, 且尽量使氧量充足; 高 负荷时为了控制污染物排放和防止燃烧器喷口结焦及 总风量的限制, 一、二次风比值略有提高。
度, 分离器的有效调节范围在挡板开度 40% ~ 65% 之 间。挡板开度< 40% 时, 分离器惯性分离能力下降致 使带出煤粉急剧变粗; 挡板开度> 65% 时, 挡板节流能 力下降, 带出煤 粉缓慢变粗, 煤粉均匀性 指数明显下 降, 不合格煤粉的携带量将上升。
另外, 在磨煤机出力不变的情况下, 增大磨辊加载 力会使煤粉变细, 尤其在磨煤机高负荷运行时更加明 显; 一次风量增大时煤粉在磨煤机内停留时间缩短, 煤 粉细度将增大; 磨煤机出力增大时一次风量也必然加 大, 因此煤粉细度也将增大。
见图 11 和图 12, 过热器和再热器压降随负荷变化趋 势分别见图 13、14。
图 12 再热蒸汽压力随负荷变化曲线 图 13 过热器压降随负荷变化趋势
图 11 主蒸汽压力随负 荷变化曲线
图 14 再热器压降随负荷变化趋势
4. 2 过热蒸汽温度和再热蒸汽温度的控制 中间点温度( 汽水分离器( 分离器) 出口温度) 能更
本文机组实际运行中( 1 000 M W 工况) 通过对二 次风门的调整来控制炉膛左右侧烟温偏差, 达到了良 好的效果, 二次风箱压力约为 1. 5 kP a。二次风门开 度比较结果见图 9, 不同二次风门开度对烟温偏差的 影响见图 10。
图 8 一、二次风比值随负荷变化趋势
46
图 9 二次风门开度比较
STUDY ON PARAMETERS CONTROL IN OPERATION OF BOILER EQUIPPED FOR ULTRA SUPERCRITICAL 1000 MW UNIT
YANG L ei1 , LI Qianyu2 , W EN Zhiqiang1
1. N ort h China El ectri c Pow er Science Research In st itu te Co Lt d, Beijin g 100045, PRC 2. Beijin g J ingnen g Int ernat ional Energy Co Lt d, Beijing 100045, PR C
某超超临界 1 000 M W 机组锅炉为 型布置、单 炉膛, 采用改进型低 N Ox PM 主 燃烧器和 MACT 级
作者简介: 杨磊( 1981 ) , 男, 河北唐山人, 工学硕士, 工程师, 从事大型电站锅炉系统调试及研究。
E mail:
yanglei_175136@ 126. com
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送风燃烧系统, 反向双切圆燃烧方式, 炉膛采用内螺纹 管垂直上升膜式水冷壁、循环泵启动系统、一次中间再 热, 调温方式除水煤比外, 还采用烟气分配挡板、燃烧 器摆动、喷 水等 方 式。锅 炉 出口 蒸 汽参 数 为 26. 25 M Pa( a) / 605 / 603 , 对应 汽轮 机 的入 口参 数为 25. 0 M P a( a) / 600 / 600 , 锅炉运行参数如表 1 所 示[ 1] 。
图 10 不同二次风门开度对 烟温偏差的影响
由图 9、图 10 可见, 加大 AA 风箱风门开度及过 燃风( 非反切) 对于改善炉膛左右侧烟温 偏差效果显 著。
4 蒸汽压力和温度的调节
直流锅炉蒸汽温度( 汽温) 调节的基本原则: 给水 调压, 燃料配合给水调温, 控制中间点温度, 喷水微调。
4. 1 蒸汽压力控制 主蒸汽压力和再热蒸汽压力随负荷变化曲线分别
通过对某超超临界 1 000 MW 机组锅炉运行参数的控制试验, 介绍其控制要点以及锅 炉主要运行参数随负荷的变化情况。试验表明, 风煤比随负荷增加略有降低, 在负荷较 大时一次风压随负荷增加提高, 过热器压降及再热器压降随负荷的增加而增加, 水煤比 随负荷的变化主要受控于过热蒸汽温度, 在达到临界压力之前控制汽水分离器出口蒸 汽过热度在 30 以下, 在机组 750 MW 负荷以上控制汽水分离器出口蒸汽过热度在 40 左右。 1 000 M W 机组; 超超临界; 锅炉; 风煤比; 水煤比; 切圆燃烧 T K227. 1 A 1002 3364( 2011) 06 0044 05 10. 3969/ j. issn. 1002 3364. 2011. 06. 044
超超临界 1 000 MW 机组锅炉 运行参数控制研究
杨 磊1, 李前宇2, 温志强1
1. 华北电力科学研究院有限责任公司, 北京 100045 2. 北京京能国际能源股份有限公司, 北京 100045
[摘
要]
[ 关 键 词] [ 中图分类号] [ 文献标识码] [ 文 章 编 号] [ DOI 编 号]
Abstract: T hr oug h paramet er co nt rol t est in oper at ion o f boiler equipment f or one ultr a supercrit ical 1000 M W unit, t he main point s in co nt ro l as w ell as the variation of main parameters in oper at ion of said boiler under condit ion of load change have been presented. T he test show s t hat: air/ f uel r at io is slig htl y r educed as t he load incr eases; the pr im ar y air pressure is enhanced as t he load increases, t he pressure dr op in super heater and reheat er is increased as t he load increases; t he v ariat ion of air/ fuel ra t io dur ing the t im e of load change is m ainly cont rolled by t he temperature of superheat ed st eam, bef ore reaching crit ical pressure, t he superheat degree of ex it st eam fr om t he st eam w at er separ at or has t o be cont ro lled t o below 30 , and in case of unit s lo ad being above 750 M W, t he superheat degr ee of said exit st eam has t o be cont rolled t o about 40 . Key words: ult ra supercrit ical; 1000 M W unit; bo iler; air/ coal ratio; w at er/ coal rat io; t ang ent ial f ir ing
一、二次风配比的大小与煤粉燃烧器着火过程密 切相关, 比值大则煤粉气流着火所需吸热量就大, 着火 时间也越长, 适合于负荷较高的工况, 与此同时煤粉浓 度相应降低, 不适 合于挥发分含量 低的煤种; 比值较 小, 煤粉燃烧初始根部补给氧量不足, 挥发分析出时不 能完全燃烧, 还会造成燃烧器喷口结焦或烧损[ 2] 。
表 1 锅炉运行参数
项目
最大连续蒸发量( B M CR ) / t h - 1
过 额定蒸发量( BR L) / t h - 1
热 蒸
额定蒸汽压力( a) ( 过热器出口) / M Pa
汽 额定蒸汽压力( a) ( 汽轮机入口) / M Pa
额定蒸汽温度( 过热器出口) /
蒸汽流量( B M CR / BRL) / t h- 1
早、更快且不受其它因素影响反映出主蒸汽温度变化 趋势, 其主要取决于水煤比。中间点温度能快速反应 出燃料量的变化, 燃料量增加时, 水冷壁最先吸收燃烧
2 469. 16/ 2 356. 64 5. 498/ 5. 218 5. 274/ 5. 004 358. 6/ 603 353. 6/ 603 303. 3 299. 8
数( 图 1) 。根据该机组不同负荷下实际运行 工况, 锅 炉的风煤比随 负荷 逐渐降 低( 图 2) 。在 低负荷 工况 下, 为了保证磨煤机的最低运行煤量和燃烧器喷口一 次风的刚性以及非运行磨煤机通风调节一次风压的需 要, 控制风煤比偏高至 3. 5 左右; 随着负荷的提高磨煤 机相继投入, 炉内温度的提高、辐射换热的加强等使风 煤比逐渐降低, 在机组满负荷时将风煤比控制在 2. 4 左右较为适宜。
进/ 出口蒸汽压力( a) ( B M CR) / M Pa
再 进/ 出口蒸汽压力( a) ( BRL) / M Pa
热 蒸
进/ 出口蒸汽温度( B M CR ) /
汽 进/ 出口蒸汽温度( BR L) /
给水温度( B MCR) /
给水温度( BR L) /
注: ( a) 代表绝对压力
数值
3 110 2 956 26. 25 25. 00 605
图 1 煤量与负荷 关系
1 制粉系统的调节
该锅炉配有 6 台 ZGM 133G 型中速磨煤机, 每台 磨煤机带 1 层燃烧器( 8 只) , 共计 48 只燃烧器八角布 置, 正常运行 时投运 5 台磨 煤机( 设计煤 种) , 1 台备 用, 5 台磨煤机可满足最大出力。
1. 1 煤粉细度控制 调节煤粉分离器挡板可在一定范围内调节煤粉细
图 2 风煤比随负荷 的变化
图 3、图 4 为实际运行的风 煤比曲线与自动设定 的风煤比曲线, 两者在负荷变化点及一次风随煤量( 负 荷) 变化率上相差较大, 原因主要是由于对于某一负荷 点下运行的几台磨煤机各自的运行工况相差较大。
图 3 实际运行风煤 比曲线
1. 2 风煤比的控制 风煤比被定义为制粉系统出力( 相当于负荷) 的函
高负荷时二次风的配置宜主次分明, 对某一高度 的二次风可重点保证其有足够的刚度( 保证一定的二 次风箱压力) , 以扩散到火焰中心, 及时补充燃烧所需 氧量; 有些二次风则可适当关小, 以保证其风嘴冷却作 用、炉内空气动力场的稳定及各燃烧器喷口火焰的相 互支撑。按照劣质煤的燃烧原则, 一次风基本保证挥 发分燃烧所需氧量, 在煤粉气流稳定着火后, 二次风再 适时掺入[ 3] 。
图 5 一次风压随负荷变化趋势
2 总风量的控制及一、二次风配比
总风量及一次风量随负荷的变化见图 6 和图 7, 一、二次风比值随负荷的变化见图 8。
图 6 总风量随负荷变化
图 7 一次风量随负荷变化趋势
Baidu Nhomakorabea
3 二次风的调节
二次风主要作用是扰动混合及煤粉着火后补充氧 气, 在一定的一、二次风比值下控制总风量也即控制了 二次风量, 同时通过调整二次风箱各风门的开度也可 调整二次风。
图 4 自动运行风煤 比曲线
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1. 3 一次风压的控制 一次风压过高会使煤粉细度、飞灰含碳量、底渣含
碳量、空气预热器( 空预器) 漏风率及引风机负荷等提 高, 一次风压过低会产生磨煤机堵塞、磨煤机干燥出力 不够、锅炉排烟温度升高等问题。
图 5 为一次风压随负荷变化曲线。由图 5 可见, 在 50% 负荷时一次风压较低, 说明在调试过程中低负 荷时一次风压偏高。
由图 8 可见, 低负荷时一、二次风比值偏低, 随着 负荷的增加一、二次风比值略有增大, 负荷到 500 M W 以上时一、二次风比值基本保持不变。低负荷时要稳 定燃烧, 所以需保证煤粉浓度, 且尽量使氧量充足; 高 负荷时为了控制污染物排放和防止燃烧器喷口结焦及 总风量的限制, 一、二次风比值略有提高。
度, 分离器的有效调节范围在挡板开度 40% ~ 65% 之 间。挡板开度< 40% 时, 分离器惯性分离能力下降致 使带出煤粉急剧变粗; 挡板开度> 65% 时, 挡板节流能 力下降, 带出煤 粉缓慢变粗, 煤粉均匀性 指数明显下 降, 不合格煤粉的携带量将上升。
另外, 在磨煤机出力不变的情况下, 增大磨辊加载 力会使煤粉变细, 尤其在磨煤机高负荷运行时更加明 显; 一次风量增大时煤粉在磨煤机内停留时间缩短, 煤 粉细度将增大; 磨煤机出力增大时一次风量也必然加 大, 因此煤粉细度也将增大。
见图 11 和图 12, 过热器和再热器压降随负荷变化趋 势分别见图 13、14。
图 12 再热蒸汽压力随负荷变化曲线 图 13 过热器压降随负荷变化趋势
图 11 主蒸汽压力随负 荷变化曲线
图 14 再热器压降随负荷变化趋势
4. 2 过热蒸汽温度和再热蒸汽温度的控制 中间点温度( 汽水分离器( 分离器) 出口温度) 能更
本文机组实际运行中( 1 000 M W 工况) 通过对二 次风门的调整来控制炉膛左右侧烟温偏差, 达到了良 好的效果, 二次风箱压力约为 1. 5 kP a。二次风门开 度比较结果见图 9, 不同二次风门开度对烟温偏差的 影响见图 10。
图 8 一、二次风比值随负荷变化趋势
46
图 9 二次风门开度比较
STUDY ON PARAMETERS CONTROL IN OPERATION OF BOILER EQUIPPED FOR ULTRA SUPERCRITICAL 1000 MW UNIT
YANG L ei1 , LI Qianyu2 , W EN Zhiqiang1
1. N ort h China El ectri c Pow er Science Research In st itu te Co Lt d, Beijin g 100045, PRC 2. Beijin g J ingnen g Int ernat ional Energy Co Lt d, Beijing 100045, PR C