浅析锅炉变负荷期间确保主、再热汽温稳定的方法

2022-09-30姚佳佳

上海节能 2022年9期

0 引言

锅炉主蒸汽和再热蒸汽的温度是机组运行时重要的监视参数，锅炉运行调整的目的是为汽轮机提供品质合格的蒸汽参数以冲转汽轮机进行做功。汽温越高，循环效率高。但是，汽温长期超过额定值则易引起锅炉受热面、汽轮机汽缸、转子隔板等材质的强度降低，造成过热损坏，导致汽缸变形，转子叶片松弛，机组振动或动、静部件摩擦，造成设备损坏；汽温过低，循环效率降低，汽轮机末级叶片湿度增大，冲蚀叶片。因此，维持主、再热蒸汽温度稳定对机组的安全、经济运行意义重大

。

1 研究背景

华能上海石洞口第一电厂锅炉是由上海锅炉厂生产的亚临界一次再热锅炉，布置为传统的π型，全悬吊结构，平衡通风，四角切圆燃烧，配备5台磨煤机。机组实际运行中的负荷区间为150～300 MW，主、再热蒸汽温度540℃，低负荷时4台磨煤机运行，高负荷时5台磨煤机运行。减负荷时磨煤机平均出力≤24 t/h，磨煤机由5台运行改至4台运行，加负荷时磨煤机平均出力≥33 t/h，恢复5台运行。实际运行中经常出现加负荷时主、再热蒸汽温度偏高，减温水量大，运行不经济；减负荷时再热蒸汽的汽温过低，有时跌至520℃，两侧汽温偏差大，不利于机组安全运行。

2 影响主、再热汽温稳定的因素

通过长时间的运行调整，发现造成主蒸汽和再热蒸汽温度波动大的因素主要有以下几方面。

2.1 启、停磨煤机

启动磨煤机时，分为通风暖磨和布煤的过程，通风暖磨由于没有煤粉进入炉膛，大量温度较低的一次风进入炉膛，造成炉膛热负荷降低，最直接的体现是造成中间点温度降低。在加负荷初期，汽轮机调门开大，蒸汽流量增加，给水量增加与暖磨通风的效应叠加，中间点温度降低更为明显，主、再热蒸汽温度也因此降低。因此，要维持中间点温度稳定，应尽量减少磨煤机暖磨过程，尽快让磨煤机达到启动条件。冬季期间，应提早开启磨煤机热风门进行暖磨。磨煤机启动后，应控制给煤机的给煤率，每提高一次给煤量后应观察中间点温度的稳定情况及其他磨煤机煤量平稳后再进行下一次的加煤过程，防止煤量增加过多造成中间点温度上升过快，主、再热蒸汽温度升高；同时尽快关闭磨煤机冷风门，提高炉膛热负荷。

目前的政府体制条件下，形成了计划经济体制的模式，政府很自然的充当结构调整的主体，按照意愿分解指标任务、调整种植面积，忽略了农民及市场的的需求，忽视了增收这一目标，出现严重的“同构”现象，没能真正发挥资源的优势配置。恰卜恰镇上塔迈村建设的共和县高科技农业生态示范园区，主要根据政府意愿种植人参果、西甜瓜等瓜果蔬菜，产量低、成本高，无法带动周边农户的种植积极性。

燃煤电厂受生产成本影响，配煤掺烧是普遍现象，导致了煤种和煤质呈多变的现象，不同煤种的燃烧方式也有所不同。以作者所在电厂为例，运行中多采用烟煤和印尼煤掺烧方式，偶尔也有仅加印尼煤的情况，烟煤发热量高，水分低，灰分高，易结渣；印尼煤发热量低，水分高，挥发分高，易燃尽

。

2.2 变负荷速率

显然,dk,i与w0是非线性关系,直接使用最小均方误差准则的经典自适应算法(例如,LMS[19],RLS[20])不能产生令人满意的估计结果,即此外,注意到dk,i是yk,i-τ的符号函数,因此当yk,i不含噪声时,即时,可以利用最小二乘方法用1比特数据dk,i来拟合τ),从而得到符号滤波算法中w0的估计值:

通过分级才能按级包装、定价、收购和销售。分级不仅可以贯彻优质优价的政策，而且可以推动果树栽培管理技术的发展和提高。通过分级、剔除病虫果和机械损伤果，既可使产品按大小分级便于包装标准化，又可减少在贮运中的损失，减轻一些危险病虫害的传播，并将这些残次产品及时销售或加工处理，以降低成本和减少浪费。总之，苹果的分级是苹果商品化生产中的一个重要环节，应引起高度的重视。

2.3 一次风压力

一次风机根据母管一次风压力的实际值与锅炉主控给出的设定值进行对比，实际值低于设定值时则开大动叶开度，反之关小动叶开度。一次风压的改变将同时改变五台磨煤机的进风压力，直接影响输送的煤粉量。因此，一次风压对中间点温度的影响最为明显，即：风压高输送的煤粉多，燃烧加强，中间点温度升高，主汽温度升高，风压低则相反。实际运行中每台磨煤机由各自的热风调门自动控制各自的热一次风量与磨煤机煤量相匹配。煤量大，则风量大，热风调门的动作直接影响一次风母管压力，调门开大，母管压力降低，促使一次风机开大动叶提高一次风压。但是，由于一次风机动叶调节的滞后性，加负荷时往往发生某台磨煤机热风调门开足仍然达不到与煤量相匹配的风量，严重时进入磨煤机的煤量不能被完全干燥和输出，磨煤机出口温度降低，磨碗压差增大，内部有堵煤现象。当一次风机动叶开度开大后，一次风压提高，磨煤机内部积粉又瞬间进入炉膛爆燃，中间点温度上升较快，主汽温度升高。因此，升负荷时应提前设好一次风压的正偏置，给一次风机动叶调节一个提前量，避免磨煤机热风门开足的情况。减负荷时，煤量减少，磨煤机关小，热风调节门使热风量减少，因动叶调节的滞后，此时一次风母管压力会升高。遇到停用磨煤机时，磨煤机吹扫完成后关闭冷一次风门，一次风压会进一步升高，导致其他磨煤机的热风调门开度更小，调门的稳定性变差，因此，减负荷时也需要提前设低一次风压。一次风压偏置的设定应以稳定运行时各台磨煤机热风门开度在30%左右为宜。

加负荷时锅炉进入了加强燃烧、升温升压的过程，负荷速率越快则加煤加水的速率就越快。在初期对主、再热汽温影响不明显，但在加负荷的中、后期，其特点是中间点温度和主蒸汽压力都有了明显的上升趋势时，主、再热蒸汽温度也会快速升高，需要立即采取措施来维持主、再热汽温的正常。减负荷时速率越快，燃料、水量、风量也减得越快，但是由于锅炉的蓄热，中间点温度会有一段先上升后下降的过程，放热完成后锅炉热负荷进入了下降通道，烟温下降，主、再热汽温下降，速率越快下降过程越明显，实际运行中再热汽温因速率过快跌至520℃也时有发生。因此在CCS模式下，无论加负荷还是减负荷，应控制好负荷速率，降低加、减负荷的速率，或者采用先快后慢的原则，以维持主、再热汽温的稳定。

2.4 煤种的影响

减负荷停用磨煤机时为防止磨煤机内部温度过高，造成积粉自燃，需用冷一次风将磨煤机出口温度降至65℃以下，这与加负荷时暖磨通风的效果相同，会降低炉膛热负荷。因此，磨煤机通风冷却过程不能过长，应尽早开启磨煤机冷风门预先降低磨煤机出口温度。夏季冷风门的开启需要更早些，一般在减煤量的初期需要开启冷风门。实际运行中减负荷时因锅炉的蓄热效应，停用磨煤机对主、再热蒸汽的影响较加负荷时启动磨煤机的影响小。

在锅炉实际运行中，调温挡板的开度对再热汽温的影响较为明显。因为主蒸汽的受热面布置大多在炉膛上部及水平烟道内，多处于辐射传热区和半辐射传热区，竖井内仅布置低温过热器，而再热器吸热主要以烟道及竖井内烟气对流吸热为主，对烟气流量、烟温较为敏感。负荷降低时，对流特性很强的再热器吸热减弱，为保持再热汽温仍达到额定汽温，则关小过热器侧挡板，同时开大再热器侧挡板，使再热器侧烟气流量比例增加，从而提高再热蒸汽温度，负荷升高则反之。烟气挡板调温结构简单，调节方便，较减温水调节更为节能。缺点是调温惰性较大，再热蒸汽温度的反应有较大的延迟，因此加、减负荷期间需要提前调节挡板开度，而且如果使再热汽温反应快速、明显，往往需要快速大幅调节烟气挡板开度。值得注意的是，无论再热器侧还是过热器侧挡板开度均不能过小，否则易导致换热器积灰严重，增加风机电耗，加剧低温腐蚀，影响锅炉运行的安全性和经济性。在电厂实际运行中发现高负荷再热器侧挡板开度≤30%、低负荷时再热器侧挡板开度≥70%，对再热蒸汽温度的调节有明显的效果，而挡板开度始终维持≥20%，对流受热面无明显积灰。

燃煤掺烧时，如果印尼煤含量过高，甚至单烧印尼煤时，因其水分高热值低，燃烧时燃料中的水分吸热导致炉膛出口温度低，对辐射传热的过热器有较大影响，即主蒸汽温度会较低，需要维持相同的炉膛热负荷就需要增加燃料量。相同负荷下磨煤机平均出力增加，甚至低负荷时需要开启第5台磨煤机，不利于节能。同时，燃料量增加烟气量也随之增加，煤中的水分含量高也会导致总的烟气量上升，烟道内烟气流速增加。因此，对于对流换热的再热器，再热蒸汽温度会有明显的上升趋势，加负荷时再热器有超温的风险。排烟温度上升，影响锅炉效率。因此，加负荷时要提前采取措施控制再热蒸汽温度，调低火焰中心，减小再热器侧烟气挡板开度等。

在锅炉后竖井内，分隔墙将后竖井分成两个平行烟道，一侧布置低温再热器和省煤器受热面，另一侧布置低温过热器和省煤器受热面，并在各自烟道出口布置调节挡板，通过改变挡板的开度来改变烟气在两个烟道内的分配比例，从而改变烟气在两个烟道内的放热量，达到调节汽温的目的，见图1。

2.5 火焰中心

炉膛中温度最高的点称为火焰中心，火焰中心在炉膛中的正确位置，一般应在燃烧器平均高度所在平面的几何中心处。加、减负荷时，通常是通过改变火焰中心的位置来维持再热蒸汽温度，减负荷时通过调高火焰中心以提高炉膛出口烟温，强化对流换热，提高再热器温度，加负荷时则相反。火焰中心的调整一般通过调整燃烧器摆角来实现。此外，采用上（下）层磨煤机运行，也起到抬高（降低）火焰中心的效果。调整火焰中心应在一定的范围内，火焰中心不能太高也不能太低。火焰中心太高使炉膛出口烟温升高，导致炉膛出口对流受热面结渣及过热器壁温升高；火焰中心太低可能引起冷灰斗处结渣；也不能使火焰中心在炉膛内偏离中心位置，当火焰中心偏向炉膛内某一侧时，会引起该侧炉墙结渣，两侧汽温也会出现偏差。

2.6 烟气调温挡板

此外，需要注意的是，燃烧印尼煤需注意制粉系统防燃防爆，一次风压不能过低，时刻注意磨煤机出口温度和粉管静压，停磨后需将磨煤机内积粉吹尽，防止自燃

。运行值班人员每次接班后，应首先了解本班煤种掺烧方式，针对不同的煤种采取不同的措施，确保汽温正常。

掺烧时如果烟煤含量过高，则炉膛热负荷高，相同负荷下磨煤机平均出力减小，有利于降低制粉单耗。但是，烟煤较印尼煤难以燃尽，燃烧行程较长且灰分含量大，往往造成换热面超温，管壁结焦严重，主、再热蒸汽温度在采取各种调节手段后仍然需要开启大量的减温水来维持主、再热汽温的正常化。因此，燃烧时需要采用合理的配风组织燃烧，减小切圆直径，防止火焰贴壁造成管壁结渣，还需经常吹灰防止换热面的严重积灰。

2)人文历史底蕴深厚。森林古道周边常常存在一些人文古迹。如大潦马岭古道有石器时代的遗址。另外古桥、古碑数量更多。历代文人墨客也常由于森林古道风景优美而到此游览，留下许多诗词歌赋。像陆游携父游车慈岭古道，其父留下《题独秀亭》和《题安文山居》两首诗和“入车慈岭”散句。另外水竹坞古道、孟婆岭古道等也均有诗词与传说留下。本次调查古道发现相关古籍文献资料54篇。

并且图像f(x,y)被映射到正方形区域<-1,1>×<-1,1>上。在正交区域Ω1=<-1,1>上的正交关系是：

2.7 吹灰

锅炉吹灰总体可以分为炉室吹灰和烟道吹灰。炉室吹灰主要是指布置在水冷壁区域的短吹，短吹投运后，由于炉膛水冷壁的积灰结焦减少，水冷壁吸热量增加，炉膛出口烟温降低，锅炉蒸发量随之增大，相同的负荷下，必然导致炉膛内燃料量和风量的减少。烟气量减少，烟温下降使水平烟道以及尾部烟道的过热器、再热器吸热量均减少，锅炉主、再热汽温会大幅下降，因此炉室吹灰对负荷有一定的要求，往往在高负荷或加负荷时进行，减少吹灰降低对主、再热汽温的影响。在主、再热汽温偏高，减温水量过大时用吹灰来减少减温水的用量。烟道吹灰分为水平烟道吹灰和尾部烟道吹灰，水平烟道吹灰会降低尾部烟道的吸热量，因此在低过、低再蒸汽温度保证的情况下，水平烟道吹灰提高蒸汽温度的效果才会体现出来；尾部烟道吹灰在低再和一级减温水很小的情况下才会提高蒸汽温度，可以采取尾部烟道吹灰的方式来降低低过和低再的减温水用量和排烟温度。因此实际运行中烟道吹灰对主、再热汽温影响没有炉室吹灰那么明显。

2.8 减温水

华能上海石洞口第一电厂锅炉过热器和再热器均布置两级减温器，减温水调温作为主、再热蒸汽调温的辅助手段，特点是调温幅度大、惰性小；缺点是增加能耗，降低机组效率。尤其对再热器，喷入再热器的水蒸发成蒸汽，在汽轮机中压缸和低压缸做功，相同负荷下则高压缸做功必然减少，同时排汽量增加，冷源损失增加，机组效率下降。此外，减温水量不宜过大，减温水量过大会导致减温后汽温过热度降低，给机组安全运行带来隐患，因此，加、减负荷时通常通过其他手段来调整主、再热蒸汽温度，减温水作为辅助和应急手段。