1、概況
    平圩發(fā)電有限責任公司一期工程2×600 MW機組屬國產(chǎn)首臺600 MW機組，鍋爐采用美國CE公司技術(shù)由哈爾濱鍋爐廠設(shè)計制造的HG-2008/18.6-M型鍋爐，為亞臨界、一次中間再熱、強制循環(huán)單爐膛汽包爐，爐膛截面18542 mm×17652mm。設(shè)計燃料為淮南煙煤，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機、秸稈壓塊機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    燃燒方式采用四角布置，切向燃燒及CE直流擺動燃燒器，噴嘴中心線與爐膛截面的對角線呈4.5。夾角，形成2個逆時針旋轉(zhuǎn)，直徑分別為∮l886mm和中l(wèi) 764 mm的假想圓。
2、鍋爐運行中出現(xiàn)的問題
  平圩1，2號鍋爐分別于1989-11-04和1992-11-24投產(chǎn)，到2004年已分別運行87 000h和65 000 h，啟停284次和232次。2臺鍋爐自投產(chǎn)以來，“四管”出現(xiàn)了多次過熱爆管泄漏，一直困擾著機組的健康運行，具體統(tǒng)計情況如下：
    1號鍋爐“四管泄漏”：水冷壁23次，再熱器19次，過熱器15次，省煤器2次，總計59次。
    2號鍋爐“四管泄漏”：水冷壁19次，再熱器15次，過熱器13次，省煤器2次，總計49次。
    匯總了鍋爐“四管”各次泄漏的位置，增加壁溫測點，收集鍋爐運行參數(shù)后，得到“四管泄漏”的規(guī)律是大多發(fā)生在爐膛右側(cè)區(qū)域。進一步分析：
    (1)爐膛上方左側(cè)煙溫大于右側(cè)，造成分隔屏過熱器、后屏過熱器左側(cè)出口汽溫超溫40～80℃；
    (2)水平煙道左右兩側(cè)煙溫偏差達到150 -300℃，右側(cè)煙溫高于左側(cè)，左側(cè)煙溫一般在600℃左右，右側(cè)煙溫在750～900℃之間變化。
    故分隔屏和后屏過熱器左側(cè)管屏，再熱器右側(cè)管屏超溫。從歷次檢修情況看，再熱器管超溫呈逐漸沿爐膛寬度方向自右向左、向中部發(fā)展的趨勢。
    由此可知，本機組鍋爐燃燒系統(tǒng)溫度和蒸汽系統(tǒng)汽溫存在著嚴重的熱偏差。根據(jù)金屬材料壽命評估計算分析，金屬材料在超溫10 - 20℃下長期運行，其壽命會縮短一半以上。鍋爐運行中一般規(guī)定汽溫偏離額定值的波動不能超過-10 - +5℃，而平電公司2臺600 MW機組鍋爐運行已超額定波動值近10倍。由此可以判定，本鍋爐的“四管”在如此惡劣的運行環(huán)境中工作必然導致其失效，并隨著時間的推移發(fā)展得越來越嚴重。所以，要遏止鍋爐“四管泄漏”，保障機組安全穩(wěn)定運行，就要以降低鍋爐燃燒熱偏差為目標，從一二級減溫水系統(tǒng)及減溫方式、再熱器流量再分配等著手，從鍋內(nèi)結(jié)構(gòu)和爐內(nèi)燃燒2個方面進行研究，對相關(guān)設(shè)備進行改造。
3、鍋爐燃燒熱偏差和汽溫偏差的形成機理
    為了摸清鍋爐燃燒熱偏差和汽溫偏差的形成機理，分別對鍋爐進行煙氣熱偏差問題試驗以及鍋爐冷態(tài)空氣動力場試驗。
3.1鍋爐煙氣熱偏差問題試驗結(jié)論
鍋爐熱偏差來自兩方面：一是由于煙氣殘余旋轉(zhuǎn)及沿寬度的不均勻性而產(chǎn)生的沿寬度的熱偏差，即煙氣熱偏差；二是同管屏不同管子之間由于結(jié)構(gòu)、煙氣與管子的換熱、流量分配不均而產(chǎn)生的同屏熱偏差，即蒸汽熱偏差。2個偏差數(shù)量相當，都是過熱器和再熱器產(chǎn)生總體偏差大的原因。
3.2鍋爐冷態(tài)空氣動力場試驗結(jié)論
    (1)大部分二次風擋板實際位置與控制指令一致，擋板從全開到60%開度之間，二次風速變化不大，進一步減小開度，二次風速明顯降低。
    (2)冷態(tài)同層一次風速度偏差基本在5%以內(nèi)，不同層一次風速存在一定的差異，其中B，D層風速較高，F(xiàn)層風速較低。
    (3)燃燒器水平安裝角度仍屬正常，2，3號角安裝角度有2#—3#的偏差。
    (4)水冷壁結(jié)渣較為嚴重，主要區(qū)域集中在四角B-F層煤粉噴口下游附近，并擴展至爐墻中央，為融熔性結(jié)渣。
    (5)爐膛出口下排風速呈現(xiàn)明顯的馬鞍形，中間氣流較低，兩面三側(cè)較高，但上排氣流較均勻（冷態(tài)試驗不能完全反映熱態(tài)實際運行情況）。
    (6)爐內(nèi)氣流切圓中心基本在爐膛中央，四角配風均衡。
    (7)反切風起到減弱主體氣流旋轉(zhuǎn)的作用，但反切風剛性較弱，實際上運行中作用較小。
    (8)建議改變一次風和輔助風噴口安裝角度，提高反切風剛性。
3.3 2臺爐試驗得出的共性
    (1)妒膛燃燒切圓直徑過大，煙氣旋轉(zhuǎn)強烈，煙氣流有貼壁現(xiàn)象，這是造成燃燒熱偏差的原因。
  (2)反切風消旋作用小，單靠二次反切不能達到降低熱偏差的作用，需改變一次風噴口的角度，二者要綜合治理。
4、技術(shù)改造方案研究
4.1鍋爐改造總體目標
    (1)爐膛出口煙氣溫度偏差控制在60～80℃，測量點位于后屏過和后屏再之間。
    (2)改造后的鍋爐效率、飛灰含碳量、排煙溫度、低負荷穩(wěn)燃水平不得低于改造前。
    (3)過熱汽溫能投自動，左右溫差不超5℃。
    (4)燃燒器能靈活控制再熱汽溫，左右汽溫偏差不大于10℃。
    (5)高溫過熱器管和再熱器管不出超溫。
4.2改造思路
    (1)磨煤機出口煤粉濃度均勻一一次風管阻力平衡一燃燒器內(nèi)外擺動機構(gòu)一燃燒器二次風擋板和執(zhí)行機構(gòu)一二次風擋板控制手段一一次風噴嘴一二次反切一再熱器結(jié)構(gòu)改造一降低爐膛出口煙氣偏差和消除再熱器管壁超溫。
    (2) -級減溫水在分隔屏進口前由集中減溫改左右側(cè)分別減溫一后屏過出口至末過進口導汽管由交叉改平行一恢復另一側(cè)二級減溫水系統(tǒng)一二級減溫水分左右側(cè)減溫一一二級減溫水系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥安裝在爐頂后部平臺一實現(xiàn)減溫水和過熱汽溫自動控制。
4.3具體改造內(nèi)容
4.3.1燃燒器改造
    燃燒器改造時不應(yīng)改變水冷壁噴口管屏和煤粉管標高，基本上不改變二次風在各風室的分配，盡可能減少對原設(shè)備的改動。
4.3.1.1燃燒器內(nèi)外擺動機構(gòu)改造
    (1)每臺燃燒器外擺動機構(gòu)由1臺電動執(zhí)行器集中帶動作上下擺動。
    (2)提高擺動機構(gòu)軸的強度，增大配合間隙，對軸進行抗氧化表面處理，防止熱態(tài)氧化或粘合。
    (3)殼體內(nèi)外之間的傳動機構(gòu)由3組改為6組，使每組只帶動l組煤粉噴嘴組件，減輕內(nèi)擺機構(gòu)連桿的負荷。
    (4)內(nèi)連桿設(shè)計為可調(diào)式，使燃燒器同步不受干涉。
  (5)在執(zhí)行機構(gòu)的外部連桿上，自上而下設(shè)置6套平衡重錘，平衡各自噴嘴的自重，而使執(zhí)行器主要用于克服擺動機構(gòu)的磨擦力。
   (6)恢復安全鎖緊裝置，防止單組噴嘴脫離下擺對整個爐膛的影響。
   (7)與燃燒器相連的煤粉管聯(lián)管器改為膨脹節(jié)，防止熱態(tài)時燃燒器下移受阻。
4.3.1.2一次風噴嘴B，c層改為“WR”濃淡式
    采用這種燃燒器的主要目的是利用它的著火穩(wěn)定性、防止水冷壁結(jié)焦和高溫腐蝕，改善NO；的排量，同時也有降低煙氣偏差的作用。
4.3.1.3二次風噴嘴反切
    保持A，B．C3層原有的燃燒旋轉(zhuǎn)二次風不變，從CD層二次風開始逐級反切。具體反切的噴嘴為CD，DE，EF，F(xiàn)F，OFAl, OFA2，反切角度約為-15°～-22°。OFA1，OFA2過燃風噴嘴為水平擺動，擺動范圍為-11°～ -22°。
4.3.1.4燃燒器二次風擋板改進
    減小燃燒器二次風擋板處的空氣流通面積，將擋板執(zhí)行機構(gòu)改為電動；二次風調(diào)節(jié)擋板外加單層手動調(diào)節(jié)，使反切的二次風噴嘴的調(diào)節(jié)擋板具有單層手動控制能力，以便于控制爐膛出口煙氣偏差。
4.3.2再熱器改造
    計算出管壁溫度和熱負荷，找出管壁的高溫點和超溫點，用減少高溫或超溫管的長度來減小阻力，增大流量、降低熱負荷和壁溫，同時升級更換受超溫損傷的管材，將原15CrMo，12CrMoV管材，右側(cè)全升級為TP-304H，左側(cè)外一環(huán)及自夾管整環(huán)升級為TP304H，其余升級為T91。
4.3.3過熱器減溫水采用二級四點噴水減溫方式
    過熱器一級減溫水系統(tǒng)，由布置在低溫過熱器至分隔屏過熱器的集中導汽母管上的一級減溫器對蒸汽進行集中減溫，減溫后的蒸汽分左右各自進入左右側(cè)分隔屏過熱器進口聯(lián)箱。由于煙氣熱偏差的存在，上爐膛左側(cè)分隔屏過熱器溫升高、右側(cè)分隔屏過熱器溫升低。采用集中減溫，可使溫升高側(cè)降溫，但溫升低側(cè)溫度會更低，因而不能通過減溫水對汔溫偏差進行調(diào)節(jié)。將集中減溫改為左右分別減溫，可增加減溫水投入的針對性和靈活性。
    過熱器的汽溫偏差，是由于爐膛出口煙溫偏差的存在和過熱器之間連接管左右交叉造成各過熱器出口汽溫出現(xiàn)“高到高”和“低到低”的疊加所致。原設(shè)計的減溫水系統(tǒng)調(diào)溫能力有限，無法實現(xiàn)汽溫左右調(diào)平和汽溫自動控制。改為平行布置后，左側(cè)后屏過熱器溫升高的蒸汽直接進入溫升低的左側(cè)末級過熱器；右側(cè)后屏過器溫升低的蒸汽直接進入溫升高的右側(cè)末級過熱器，這樣形成高低混合，大大降低了汽溫偏差，減溫水使用量會降低很多，并對煙氣偏差有一定的調(diào)節(jié)作用。
    目前哈鍋和上鍋新設(shè)計的600MW鍋爐已改為二級四點噴水減溫方式，且在哈三和盤山電廠成功地進行了改造，兩側(cè)汽溫偏差可控制在5℃內(nèi)。
5.2號鍋爐熱偏差改造項目實施后性能評估
    按照研究分析結(jié)果制定的消除2號鍋爐燃燒熱偏差及汽溫偏差問題的改造方案，于2004年底在U203A大修中實施。經(jīng)過2個月的施工，圓滿完成了2號鍋爐的改造計劃，于2005年2月投入運行。至今，經(jīng)歷了長周期運行，十分穩(wěn)定。運行過程中針對本次改造進行了跟蹤監(jiān)督、檢驗、核查和評估。經(jīng)過爐測試評價，結(jié)論如下：
    (1)通過減溫水系統(tǒng)和導汽管布置方式的改造，消除了過熱汽溫“高對高”和“低對低”的偏差疊加，防止了過熱器單側(cè)超溫；大大提高了減溫水投用的靈活性、有效性和準確性；較大地減少了減溫水使用量，克服了減溫水量不足，汽溫無法控制的現(xiàn)象。
  (2)改造后的過熱器減溫水系統(tǒng)能使原過熱汽出口左右汽溫偏差由50 - 60℃下降至±5℃范圍，使過熱汽溫達到設(shè)計值，提高了機組的經(jīng)濟性，并能實現(xiàn)過熱汽溫自動控制。
    (3)減溫水系統(tǒng)和導汽管布置方式的改造能有效控制各級左右側(cè)過熱器出口汽溫，防止過熱器超溫，延長使用壽命，提高過熱器系統(tǒng)安全性。
    (4)通過燃燒器系統(tǒng)改造，提高了燃燒穩(wěn)定性，降低了NO，排放{通過二次風逐級反切和頂部風水平擺動、二次風分級配風和上下風量可調(diào)，能有效地控制爐膛出口左右側(cè)煙溫偏差，使原來200- 300℃的煙溫偏差下降至80℃左右，改善了各級受熱面，尤其是再熱器的熱平衡。
    (5)根據(jù)燃燒系統(tǒng)改造所能達到的目標值，對后屏再熱器和末級再熱器進行各回路管壁溫度計算校核，利用倒塔布置改變各回路流量而使管壁不超溫。
6、結(jié)束語
    平電公司在總結(jié)經(jīng)驗、分析研究、攻關(guān)論證的基礎(chǔ)上，制訂了科學的改造方案，順利地消除了HG-2008/18.6-M鍋爐的燃燒熱偏差及汽溫偏差。實踐證明，這次技術(shù)改造是十分必要和非常成功的，已使600 MW機組安全穩(wěn)定運行，實現(xiàn)連續(xù)在網(wǎng)運行536天，刷新全國同類型火電機組連續(xù)安全在網(wǎng)運行長周期紀錄。同時也為消除電站鍋爐“四管”失效及燃燒熱偏差和汽溫偏差這一難題的突破提供了成功的范例。


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1、秸稈顆粒機
2、木屑顆粒機
3、秸稈壓塊機