丰鹤600MW国产超临界机组运行问题及研究对策Word文件下载.docx
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京广铁路及京珠高速公路分别从电厂东面13km处自北向南通过。
电厂进厂道路和运煤路与S221省道相连,可达市区及各地煤矿。
交通十分方便。
该厂两台锅炉均为DG1900/25.4-
1型锅炉。
是东方锅炉及日立-巴布科克公司的技术产品。
分别于2007年9月27日、2007年12月10日投运。
改锅炉主要特点为:
采用日立-巴布科克公司成熟、先进的HT-NR3型低NOx旋流燃烧器,前后墙对冲布置。
另外,改锅炉配置有双强燃烧器,在一定程度上节省了油料并稳定了燃烧。
第二节运行以来事故简介
在锅炉方面运行至今发生事故主要有:
空预器着火、空预器停运、掉大焦并砸坏水封、客观或主观问题引起的MFT动作导致炉膛灭火等。
其他还有由油泵及凝补水等问题造成的MFT。
本文主要针对炉膛灭火、结焦问题以及空预器运行问题进行理论和实例分析。
第一章炉膛灭火问题
第一节造成炉膛灭火的原因及实例
造成炉膛灭火的条件很多,诸如燃料问题、锅炉掉焦、负压大幅度波动,四管爆破等。
但在实际运行中引起炉膛灭火的大多为煤质问题。
因为煤质问题可引发一系列问题,从而不利于锅炉运行。
当然另外一些问题也可能引发MFT动作。
运行实例
题目:
#2炉灭火
运行方式:
2007.11.30负荷396MW,2A、2B汽泵、2C电泵运行;
2A、2B、2C、2D、2E、2F磨煤机、给煤机运行,2A、2B、2F磨煤机磨辊提升处理振动
事故现象:
锅炉主保护动作,首出“全炉膛火焰丧失”,锅炉灭火,负压负向急剧增大,汽机跳闸,发电机解列
事故处理:
1、检查MFT动作正常,所有磨煤机、给煤机、一次风机、密封风机停运,调整炉膛压力正常;
2、检查启动油和点火油快关阀关闭,所有减所温水自动关闭
3、检查汽泵跳闸,油泵联锁正常,汽机转速下降;
4、检查厂用电切换正常;
5、开启高低压旁路,建立水循环保证点火流量,必要时开
PCV阀泄压;
6、检查条件满足进行并监视炉膛吹扫,调整炉前油系统灭火;
7、汽机冲转,并网带负荷
事故原因:
磨煤机振动台数过多,提升磨辊,给煤机未停运,燃烧工况恶化,煤检闪烁频繁,造成火检总数少于2n+1动作与全炉膛灭火
预防措施:
1、磨煤机运行磨辊提升,要及时停运给煤机;
2、注意监视火检强度及报警提示;
3、磨煤机运行不正常,负荷较低时,及时投油助燃;
4、加强燃烧工况监视与调整;
5、及时将停运磨煤机的风门关闭(小),防止冷风降低炉膛温度、甚至吹灭、影响火检。
第二节预防由煤质问题引起MFT的主要措施
煤质较差,锅炉灭火频繁,严重威胁着锅炉的安全稳定运行。
防止锅炉灭火的技术措施:
1、及时了解并掌握燃料的变化情况
值长应经常向燃料运行人员了解入厂煤、入炉煤煤质的变化情况;
燃料运行人员发现煤质较差或变化较大应立即向值长汇报。
值长、机组长、锅炉负责人及监盘人员应经常通过以下情况分析掌握入炉煤的变化情况,以便根据煤质变化提前采取措施:
过热度、水煤比、氧量、炉膛压力、机组有功负荷(基本方式下应监视主汽压力)、火检数量等曲线的变化趋势。
观看火焰电视或就地看火。
值长、机组长及锅炉负责人应经常了解磨煤机变频器的运行情况(正常情况下应维持变频器转速在400~550rpm范围内)和煤粉细度变化情况,保证其在合格范围内。
根据水煤比的大小可将原煤定义为低灰分煤(水煤比大于8)、中灰分煤(和高灰分煤(水煤比小于6.5)三种。
2、合理安排磨煤机运行方式
启停制粉系统应加强与锅炉主控制台监盘人员的联系并在得到许可时方可进行。
正常情况下如仅需3~4台磨煤机运行时,应尽可能保持运行方式,低负荷稳燃优先考虑双强;
在其它运行方式下,负荷低于350MW或煤质较差时或燃用高灰分原煤(或低挥发分<12%)时,如需投运F或A磨时应先投入对应的点火油枪,然后进行通风、投粉操作,待磨煤机燃烧稳定后退出点火油枪,F磨及双强燃烧器均未投运情况下尽可能不要单独运行A磨。
任何情况下应尽量避免磨煤机单侧、
正常情况下应保持磨煤机出力在,超出该范围应及时启动或停止磨煤机。
经常监视磨煤机风量、出口温度(95~110℃)、差压曲线(KPa)和机组有功负荷(基本方式下应监视主汽压力)曲线,防止磨煤机堵煤;
监视给煤机出力曲线,及时发现给煤机断煤。
如负荷较高(大于四台磨)、煤质较好主盘应如负荷较低(三台磨运行
如负荷较高(大于四台磨)、煤质较好主盘应增加其他磨煤机的出力,调整好配风,然后停止振动制粉系统给煤机,通知副盘进行抬磨辊等其他操作,尽快启动备用制粉系统;
如负荷较低(三台磨运进行相关处理,
3、维持较高的炉膛温度
保持较高的磨煤机出口温度尽量冷风门的开度;
适当控制空预器扇型挡板的间隙,保持较高的一次风温、二次风温;
经常检查炉底水封情况,保持看火孔关闭,及时关闭停运的下层燃烧器配风防止冷风漏入炉膛;
发现炉底水封破坏应保持锅炉微正压运行减少冷风漏入。
低负荷高加退出时应密切关注燃烧情况,防止水冷壁吸热量增加降低炉膛温度引起燃烧恶化。
。
4、合理配风,保持较高的火焰传播速度
经常注意氧量控制,保持氧量在合格范围内(2.7%~5.2%)。
保持一次风速(24~27m/s)(建议增加动压测点),维持一次风量在、二次风差压(0.3~0.6KPa)。
5、及时发现,快速反应,果断处理,防止锅炉灭火
通过以下信息判断燃烧情况,及时采取措施,防止锅炉灭火:
出现下列情况之一时应认为燃烧不佳,需进行调整或引起重视,必要时投入双强燃烧器:
1)火焰颜色发暗或闪烁剧烈。
2)火检数量小于3n+1。
3)炉膛负压曲线呈现不对称摆动。
4)锅炉氧量呈现连续上升趋势。
5)水煤比和中间点过热度偏低。
机组负荷(基本方式为主汽压力)曲线呈现连续下降趋势且磨煤机运行正常。
1)火焰颜色发暗或闪烁剧烈,同时伴随有其他燃烧不佳征兆时。
2)火检数量小于3n且仍有减少趋势时。
3)炉膛负压波动呈现发散型放大趋势或持续下降趋势时。
4)水煤比和中间点过热度曲线显示偏低且呈现连续下降趋势。
5)炉膛氧量持续上升,增加给煤机转速后仍不见氧量回头时。
6)其他可能引起MFT动作停机的事件控制要求
7)启动过程中要及时保持总风量具有足够的余度,不得投入风量自动控制
8)避免风量过低引起MFT在加减燃料过程中要注意风量的调整。
9)锅炉低流量运行、高加投入、给水旁路切主路、给水泵并泵过程中应做好危险点分析,避免给水流量低触发MFT;
锅炉升压转直流过程中应由专人进行给水控制,防止361阀禁开或强制关闭导致储水罐水位过高或中间点温度过高引起停机事故的发生。
10)锅炉升温升压后到切缸前应有专人负责旁路系统的控制,防止再热汽超压或断流导致设备损坏。
11)油库燃油泵并列运行期间要连续监视出力的平衡情况、再循环自动正常或保持一定开度防止打闷泵事件的发生;
增投启动油枪时要注意对油压及双强燃烧器的影响,防止OFT动作。
12)正常运行中由于磨煤机断煤导致主给水流量降低时,应及时手动开启给水泵再循环,防止汽泵再循环开度不同引起的给水泵抢水事件。
第二章结焦问题
煤粉炉中,熔融的灰渣粘接在受热面上的现象叫结渣。
结渣对锅炉的安全运行与经济会造成很大的危害,主要有三个方面。
1.降低锅炉效率
当受热面上结渣时受热面内工质吸热降低,以致烟温升高,排烟热损失增大。
如果燃烧室出口结渣,在高负荷时就会使锅炉通风受到限制,以致炉内空气量不足。
如果喷燃器出口结渣,则影响气流的正向喷射,这下都会造成化学不完全燃烧损失和机械不完全损失增加。
由此可见,结渣会降低锅炉热效率。
2.降低锅炉出力
水冷壁上结渣会直接影响锅炉出力,另外,烟温升高会使过热器温升高,为了保持额定气温,往往被迫降低锅炉出力。
有的结渣过重还会造成停炉。
3.造成事故
1)水冷壁爆破。
水冷壁上结渣各部分受热不均,容易损坏管子,有时,炉膛上部大块渣下落,会砸坏管子。
打渣时不慎也会砸坏管子。
2)过热器超问或爆管。
炉内结渣时炉膛出口烟温升高,导致过热气温升高,加上结渣造成热偏差。
很容易导致过热器超问爆管。
3)锅炉灭火。
除渣时,若除渣时间过长,大量风进入炉内,易形成灭火。
有时大渣块突然下落,也可能造成灭火。
11月25日14:
07发生掉大焦砸坏水封事故。
负荷350MW;
1A、1F、1E、1D四台磨运行。
1B、1C磨在备用。
风量1430T/H.。
氧量6.0左右。
负压在-100左右。
汽温额定,汽压在滑压曲线上。
其余正常方式。
事故经过:
14:
07分集控室听到“咚”一声巨响,炉膛瞬间降到+590PA。
然后快迅上长。
回复到-75PA.,然后在+50~-50PA之间摆动。
立即派人去就地检查捞渣机情况。
通知灰控。
同时投入四支双强油枪。
减少各层风量。
并开始投入A、F、E各点火油枪。
但大数不能点着。
3分钟后巡检汇报,就地捞渣机西南角砸裂,捞渣机大量漏水,且东侧中部水封插板鼓包漏风。
灰控开大补水效果不明显。
此时已投入F1、F2和E1、E2四支点火枪(双强油枪工作正常)。
14:
15分启动1C电泵、切换厂用电。
应维护处理漏点要求,灰控关闭捞渣机补水,很快水封失去,负压变正在0~+50之间。
1B引风机跳手动,将引风机重投自动,设定自动值在0。
20分发现双强各风机跳闸,不能启动。
主再汽温快速升高,调整各减温水及降过热度无效,过热度最低降至4°
C,主汽温最高升至585°
C,立即拉掉1D磨,汽温逐渐正常。
负荷掉到304MW,期间维护在就地逐渐投入A、F其余油枪,投入空预器连续吹灰,投入C1、C2点火枪、C1、C2启动枪,强制条件投入C3、C4启动枪。
负荷在332MW,煤量最多在147T/H。
此时煤种突然变差(上个班及本班上午均短时恶化过),为维持稳燃和负荷,加大各台磨煤量,其中A磨出力加至52T/H。
发现各磨差压逐渐增大,特别是1A磨,在差压渐增大的同时风量也逐渐减少,直到70T/H.。
减少1A给煤机煤量到25T/H,开大冷热风门进行吹扫,但效果不明显。
判断1A磨堵煤,停其给煤机,提磨辊,同时要求维护清石子煤,减小其余各运行磨的煤量进行大风量吹扫降压差。
15:
40分维护抢修捞渣机漏水成功,启动1D磨。
16:
10分重新投入双强各风机及双强油枪,重投1A给煤机,此时煤种也变好,退出C2、C3、C4启动枪,逐渐恢复正常运行方式。
事故总结及预防措施
1.应做好事故预想,充分考虑水封失去对燃烧和汽温的影响
2.处理时应有前瞻性,在水封异常时就应设引风机自动在正值或解除引风自动。
提前把上层磨停下来,压低火焰中心,为处理汽温提供主动
3.应考虑切换厂用电对运行设备的影响(特别是对有变频器的设备),切换厂用电后应及时检查对电源切换冲击敏感的设备。
这次切厂用电使双强风机跳闸后,由于对双强控制柜不熟悉,知道停电会使双强变频复归。
但恢复时变频器断电时间过短,未使其复归,重新送电后仍然复归不了,无法启动,影响了事故处理,今后应加快熟悉设备特性。
为一下几方面:
1)在煤种变差时燃烧不良,加煤量不仅不能加负荷稳燃,而且在高煤量下还容易使磨煤机堵煤,给事故处理带来意外因素,今后应加强对工况变化的判断力和反应灵敏度,及时采取有效措施。
2)应注重总风量和各层风量的调整,减少结焦的机会,防患于未然。
3)应做好定期工作。
确保油枪及时投入,可靠备用。
4)在处理中后期没有对负荷稳定足够重视,偏离负荷曲线过多。
炉膛结焦的运行因素受热面结焦原因与多种复杂因素有关。
任何原因结焦都有两个基本条件构成,一是火焰贴近炉膛时,烟气中的灰仍呈熔融状态,二是火焰直接冲刷受热面。
但是,与这两个因素相关的具体原因又很复杂。
这些因素是:
1.煤灰特性和化学组成
煤灰特性主要表现在两个方面:
一是煤灰的熔点温度,二是灰渣的粘性。
一般挥发份低的煤容易结渣,于此同时,低灰熔点的灰分通常黏附性也强,因而增加了结渣的可能性。
例如,炉膛温度升高,或受热面积灰导致壁面温度升高,锅炉内部产生还原性气氛,使灰的熔点温度降低时,结渣倾向就可能增加。
2.炉膛温度水平
炉内燃烧区域的温度越高,煤灰越容易达到软化或熔融状态,结渣的可能性就越大。
而影响燃烧区域温度水平的因素也很多。
例如,断面热强度与燃烧区域的壁面热强度,燃料的发热量、水分含量以及锅炉负荷的变化等。
如果锅炉改烧发热量大的煤时,由于燃料放热增多,燃烧器区域的温度水平就高,结渣的可能性就大。
而锅炉负荷越高,送入炉内的热量越多,结渣的可能性也越大。
3.火焰贴墙
对于布置旋流燃烧器的炉膛,当旋流强度太大时,会引起飞近贴壁火焰。
或某只燃烧器的旋度过小,气流射程太长时,可能使气流直冲对面的炉墙或顶撞对面的火焰而导致结渣。
4.过量空气系数
当炉内局部区域过量空气系数过小且煤粉与空气混合不均时,可能产生还原性气体,而煤粉在还原性气氛不能充分氧化,灰分中Fe2O3被还原成FeO与SiO2峰形成共晶体,其熔点温度就会降低,因而结渣倾向随之增加。
或者,采用高煤粉浓度燃烧时,由于放热过于集中,使局部温度升高且处于还原性气氛,结渣也会倾向严重。
当然这也与灰的熔融特性有关。
5.煤粉细度
粗煤粉的燃烧时间比较长,当煤粉中粗煤粉的比例增加时,容易引起火焰延长,导致炉膛出口受热面结渣。
6.吹灰
吹灰器长期不投,受热面积灰过多时,可能导致结渣。
7.燃用混煤
一般,结渣性强的煤与结渣性弱的煤混合时,结渣灰减轻。
8.炉膛负压
炉膛负压过大时,引风机出力过大,导致火焰中心上移,炉膛出口烟温升高,可能引起过热器结渣。
第三节锅炉设计上对结焦的预防
炉膛结渣是一种非常复杂的现象,它及是物理化学过程有时流体力学过程,而且是一个自动加剧过程。
炉膛结渣不仅与炉型、炉膛结构参数及燃烧设备的选择有关,而且还与所燃用的煤种、燃烧调整、锅炉配风和吹灰等密切相关。
国内燃用具有结渣倾向煤种的电厂实践表明,炉膛结渣一直是危机锅炉安全和可用率的主要因素之一。
随着机组容量的增大,炉膛燃烧区域的冷却程度相对降低,增加了炉膛的结渣因素。
防止炉膛结渣主要从两方面着手:
炉膛设计和运行调整。
、
以下是从锅炉设计上的分析。
从结渣的基本原理上分析,丰鹤公司燃用的设计煤种和校核煤种分别为淮南烟煤和烟混煤。
其中设计煤种的结渣等级属于轻微。
校核煤种属于中等和严重。
为了保证锅炉安全运行,在锅炉设计时以严重结渣来考虑。
国内运行时间充分表明对于同等容量的锅炉,在燃用同样易结渣煤时,墙式对冲燃烧的锅炉其防止结渣的性能优于其他燃烧方式,丰鹤公司防止结渣的设计要点,除采用对冲燃烧的优点外,主要有:
1.炉膛轮廓选型和热工参数的确定留有充分余地
鉴于燃用校核煤种为严重结渣煤以选种所以用了较大的炉膛和燃烧区域,以降低炉膛容积热负荷、燃烧区域和降低炉膛出口烟温,下图为炉膛尺寸及延长烟气在炉内的停留时间,降低炉膛出口烟温,防止炉内和屏过结渣。
丰鹤电厂600MW锅炉炉膛设计数据
单位
丰鹤发电厂
煤种
设计
校核
空气干燥无灰基挥发分Vdaf
%
15.70
17.52
收到基灰分Aar
24.61
27.52
低位发热量Qdw
MJ/kg
22.973
21.050
灰软化温度ST
℃
1464
1380
着火稳定性指数Rw
B&
W着火指数
燃烬特性指数RJ
结渣指数Rz
炉膛断面尺寸(深度×
宽度)
mm
15457×
19419
炉膛容积
m3
16859
燃烧器层间距
m
9.9
燃烧器区域热负荷
kW/m2
1.68×
103
炉膛断面热负荷
5.0×
kW/m3
89.9
63
m2
300.16
~24.5
2.4
2.燃烧器的合理布置和设计
采用5加1台中速磨的制粉系统,燃烧器及其布置主要从整体和局部两方面来考虑防止炉膛结渣,即降低整个燃烧器区域的热负荷和采用小功率燃烧器。
每台分别供前后墙各三层中的四个燃烧器,锅炉配置24个燃烧器,使单个燃烧器热功率保持较低水平(B-MCR投运20个燃烧器),燃烧器的布置充分考虑严重结渣煤的特殊需要。
燃烧器设计中注意到煤质着火、燃尽特性良好,在一、二次风速选取上偏于设计上限,选用合适的过量空气系数,运行时内外二次风旋流强度偏于设计下限,以控制气流扩散特性,避免火焰中心靠近旋口。
每台燃烧器上设有内、外二次风测量装置和二次风滑动挡板,给燃烧调整提供可充分手段,在运行中可有意增加靠近侧墙燃烧器的风量,使炉膛墙侧保持氧化性氛围。
在运行中当煤种变化时只要做适量调整即可获得满意结果。
3.配置吹灰器
加装吹灰器起到试验的结果证明,蒸汽吹灰对减轻水冷壁沾污是有效的,适当增加屏区长伸缩吹灰器
综上可见,丰鹤锅炉设计在炉膛传热、燃烧及制粉系统、受热面布置诸方面综合考虑了燃用设计和校核煤种的安全可靠性和经济性。
第四节运行中对结焦的预防
在运行上采取的预防和控制结渣的措施
1、精心组织燃烧调整,建立合理的燃烧工况,既保证经济性又有利于控制结渣,同时也控制NOx排放。
其中,保证风粉分配的均匀性是基础。
确定最佳氧量水平、合理的一次风量、煤粉细度和磨煤机出口温度,不同锅炉负荷工况下最佳的磨煤机组合投运方式。
组织好炉内的空气动力场,避免出现火焰冲刷炉壁现象;
注意炉膛出口过量空气系数在合理的范围内而不宜过小,贴壁烟流避免弱还原性气氛。
2、坚持及时有效的吹灰制度,对吹灰次数和顺序进行最佳优化,确保吹灰系统的正常工作、高投用率和吹灰效果。
运行各值必须严格按运行规程,对锅炉各受热面进行吹灰,并将吹灰的部位记录清楚。
3、强化运行监控,充分掌握炉内结渣态势,及时采取对策,防止意外发生。
4、在需燃用非设计煤种前,应进行必要的煤质、灰特性分析,进行煤种适应性试验。
5、通过燃烧调整试验,建立合理的燃烧工况(包括煤粉细度、风煤比、一二次风率等),使锅炉在最佳工况下运行。
6、加强运行监视和分析,严格控制和监视炉膛出口温度,过热器、再热器管壁温在燃用易结渣煤时,保持炉足够的过剩空气,必要时宜适当增大风量,减少还原性气氛,控制氧量不低于3.5%;
各只燃烧器热功率应尽量相等,并不超过设计值,避免因单只燃烧器热功率过大,造成炉膛局部缺氧引起结渣。
第三章
空预器运行问题
第一节丰鹤空预器介绍
锅炉配备两台东方锅炉(集团)股份有限公司预热器工程分公司采用美国C-E预热器公司技术设计制造的LAP13494/2200容克式空气预热器。
转子直径φ13494毫米,蓄热元件。
高度自上而下分别为300、600、1000和300毫米,冷段300毫米蓄热元件为考登钢元件。
腐蚀传热元件,其余热段蓄热元件为碳钢,每台预热器金属重量约650吨,其中转动重量约453吨(约占总重75%)。
本空气预热器是三分仓型式空气预热器主轴垂直布置,烟气和空气以逆流方式换热。
转子采用模数仓格结构,蓄热元件制成较小的组件,以便检修和更换。
满足在各工况下烟气露点对壁温的要求,不结露,不积灰。
空气预热器的冷端蓄热元件采用低合金耐腐蚀的钢板制作,在调换时不影响别的传热面。
空气预热器采用可靠的支撑和导向轴承,结构便于更换,并配置润滑油和冷却水系统。
空气预热器内的支撑及受热面框架、托架要充分考虑耐磨及耐腐蚀措施。
每台空气预热器除配备主驱动装置(配变频装置)和备用电动驱动装置。
各驱动电机之间能自动离合自动切换。
此外每台空气预热器还配有手动盘车和电动盘车装置。
距该设备1m处的噪声不超过85dB。
空预器采用中心驱动装置。
空气预热器采用径向、轴向和环向密封系统。
密封系统采用双密封技术。
每台空气预热器在机组额定出力时的漏风率第一年内小于6%,在1年后小于8%。
空预器的验收测试按ASMEPTC4.3。
漏风率按下列公式计算:
式中:
E´
--空气预热器进口烟气量kg/s
E"
--空气预热器出口烟气量kg/s
按照锅炉起动烟气系统辅机的特殊要求或一台空气预热器故障停运时,空气预热器及锅炉烟气系统能单侧运行,单台空气预热器运行可使锅炉带60%B-MCR负荷。
停运的空气预热器采取防止变形和漏烟的措施。
在空预器烟气侧入口设有隔离挡板,挡板有防磨措施,挡板的动作灵活可靠、关闭严密。
由卖方提供挡板及其执行器。
空气预热器设置带有照明的窥视孔,有效可靠的火灾报警装置、消防系统和清洗系统。
空气预热器配有转子顶起装置。
空气预热器装设间隙自动控制装置,留有DCS远方监控的接口。
一、空预器工作原理
LAP13494/2200这种三分仓容克式空气预热器是一种以逆流方式运行的再生式热交换器。
加工成特殊波纹的金属蓄热元件被紧密地放置在转子扇形隔仓格内,转子以0.99转/分的转速旋转,其左右两半部份分别为烟气和空气通道。
空气侧又分为一次风通道及二次风通道,当烟气流经转子时,烟气将热量释放给蓄热元件,烟气温度降低;
当蓄热元件旋转到空气侧时,又将热量释放给空气,空气温度升高。
如此周而复始地循环,实现烟气与空气的热交换。
转子由置于下梁中心的推力轴承及置于上梁中心的导向轴承支撑,并处在一个九边形的壳体中,上梁、下梁分别与壳体相连,壳体则坐落在钢架上。
电驱动装置安装在下梁的下部,通过与转子接长轴联接,带动转子以0.99转/分的转速旋转。
为了防止空气向烟气侧泄漏,在转子上、下端半径方向,外侧轴线方向以及圆周方向分别设有径向、轴向及旁路密封装置,此密封装置采用双密封结构以降低漏风率。
此外,预热器上还配置有火灾监测消防及清洗系统,吹灰装置、润滑及控制等。
具体结构见下图
旋转空预器结构
(一)
二、空预器密封系统(径向—