锅炉连续高负荷运行状态下存在的问题与对策分析

锅炉连续高负荷运行状态下存在的问题与对策分析

范志远张桂兰

（浙江能源集团滨海热电有限公司浙江杭州312000；浙江水利水电学院浙江杭州310018）

摘要：锅炉在高负荷运行状态下，主、再气温升高，从而导致减温水量持续增加，给水量持续增大，机组主要运行参数将接近或超过额定值，给机组的安全运行带来隐患。本文以浙江能源集团滨海热电#1、2炉的运行状态为例进行分析，并找出解决该问题的对策。

关键词：锅炉；高负荷；主、再蒸汽温度；减温水；给水量

一、长期高负荷运行对锅炉的影响

浙江能源集团滨海热电厂地处印染工业区，随着工业区印染企业持续增加，供热量需求持续增加，#1、2炉始终保持在高负荷运行，低压和中压供热量最大时在850t/h，供热量最小时在750t/h左右，其中中压供热流量基本保持在260~300t/h左右，两台机组给水流量更是接近1000t/h，锅炉总燃料量也经常突破130t/h，综合从以上数据分析，在供热量较大时锅炉均已满负荷甚至超负荷运行。而机组长期高负荷运行也对锅炉的稳定运行带来了不利影响。锅炉的长期高负荷或超负荷运行对锅炉的影响主要体现在以下几个方面：

1、对锅炉主、再汽温的影响

本厂低压供热抽汽来自于四抽位置，中压供热系统分为热再至中压供热和冷再至中压供热两个系统，冷再至中压供热系统是将高压缸的排汽直接作为中压供热汽源的一个系统，而热再至中压供热系统是将再热器出口的蒸汽作为中压供热汽源的一个系统，供热量的日益增加使锅炉负荷始终处于较高的状态，主要表现为给水流量长时间高位运行，而供热量的持续增加又使凝结水补水量持续增大，再热器的事故喷水调节阀开度经常大于50%，最高时会达到全开位（特别是中压供热量较大或者辅汽由本机组供时），因此就显得调节手段不足。

以下给出#1、2机组在不供热时的运行参数对比：

注：总供热量在330~360t/h波动，其中中压供热（冷再至中压）在3t/h上下波动，热再至中压130t/h左右

对比发现，在机组未供热之前，在负荷从180~300MW变动过程中，各主要参数均在规程要求的范围内，而当供热量越来越大之后，特别是总供热量达到340t/h之后，在保持低压供热压力0.5Mpa时，再热器进口压力已达到3.7Mpa，各主要运行参数均超接近或已超出额定值运行。对比运行参数不难发现，当机组供热量持续增加后，即机组供热负荷的不断升高，使总燃料量大大增加，主汽压力实际值和滑压设定值偏差导致燃料量的持续增加，再热汽温持续升高。外界热负荷的变化并不能及时反映到机组协调之中，使主汽压力设定值和实际值长时间有正偏差，锅炉总燃料量长时间处于增加状态，而为了保证中压供热压力和流量，中压调门开度较小（一般在30%左右），再热蒸汽量流速小，流量低，再热蒸汽量和燃料量出现了不匹配的情况，因此也易出现主、再气温超温的情况。另外当机组主汽压力较低时，不难看出两台汽泵转速也较低，而再热器减温水来自于汽泵的中间抽头，而当机组供热之后，当供热流量合计值达到最大320t/h后，电负荷245MW时，再热器减温水进口压力反倒下降至8.5Mpa，因此就出现了锅炉再热器流量低、流速慢而再热汽温高的情况，减温水量却减少了，这是再热汽温偏高的主要原因。综合以上两种主要情况，当机组的热再供热流量达到140t/h左右时就会出现再热器事故喷水全开足的情况，再热器事故喷水调节阀始终处于较大开度，再热汽温调节手段显得尤为不足。

2、对主汽压力影响

当外界供热流量波动较大时，对比发现主汽压力波动幅度比纯凝工况下波动幅度更大。这是因为，当外界热负荷大大增加时，供热抽汽量大大增加，抽汽量的增加反应出来是主汽压力降低，而为了保持一定的供热压力，一般直接关小低压供热LV阀手动增加供热压力，特别是供热负荷的变化不能像AGC指令那样快速反应在协调控制中，就会导致主汽压力快速下降，此时协调再去加燃料量就显得滞后，主汽压力迅速降低，因为协调不能及时反应出供热流量的变化；供热量减少和电负荷增加双重作用导致主汽压力快速上升，因此就导致了主汽压力波动范围大，主汽压力波动大导致主、再气温减温水波动范围更大，因此对主、再气温特别是再热汽温的控制不利。

3、对机组经济性和安全性影响

通过对比不难发现在电负荷300MW时再热器进口压力为3.24Mpa，而机组供热后，在电负荷245MW，供热量320t/h，再热器进口压力已达到3.7Mpa，已接近规程规定的100%额定工况时的再热蒸汽进口压力，再热蒸汽进口压力和进口温度均已偏离纯凝工况下的相应值，不但影响了机组的经济性，同时也对再热器的受热面安全运行埋下安全隐患，易造成再热器管道的泄露。在供热大流量情况下，再热器事故喷水长时间大开度运行对再热器金属管壁的安全运行极为不利。而外界热负荷的切除导致抽汽量减少，若是因为机炉协调优化不够导致的短时间内总燃料量减少的程度不够可能造成主、再汽温超温。

二、解决方案

1、针对锅炉主、再气温，特别是再热气温较高的情况，在外界热负荷较大并且波动较小时，运行人员可采用定压运行方式或者通过设定压力偏置值人为保持较高的主汽压力（人为提高再热器减温水进口压力），待供热负荷较小时采用滑压运行，稳定主、再汽温。

2、针对主汽压力波动幅度大的情况，我们可以在机组供热量较少时保证较高的供热压力，随着供热量的增加，手动缓慢调整供热压力，尽量保证主汽压力的稳定。

3、针对影响机组安全性和经济性的情况，在现阶段应在考虑外界热负荷的基础上尽快优化机组协调控制系统，重新优化设定保护动作结果，充分考虑外界热负荷对机组经济性和安全性的影响，找到安全和经济的平衡点。

三、结论

综上所述，在机组长期连续供热量较大的情况下，应根据外界负荷及时优化机炉协调控制，充分考虑外界热负荷的变化，及时调整机组运行参数曲线，运行人员更应加强监视分析参数，做到早发现、早处理，保证机组主要运行参数的稳定。

参考文献：

[1]燃油燃气锅炉房设计手册编写组，燃油燃气锅炉房设计手册．北京：机械工业出版社，1998

[2]徐通模，金定安，温龙．锅炉燃烧设备，西安：西安交通大学出版社，1990