海外350MW超临界机组特殊调峰燃烧调整策略

海外 350MW超临界机组特殊调峰燃烧调整策略

陈恒伟 刘克家 刘亚星

青岛华丰伟业电力科技工程有限公司

Special peak-shaving combustion adjustment strategy for overseas 350MW supercritical units

CHEN heng-wei LIU ke-jia LIU ya-xing / Qingdao Huafeng Weiye Electric Power Technology Engineering CO.,LTD.

【摘要】某电厂面对疫情影响，导致今年机组出现频调峰、深幅度、快速率的调整方式，给机组安全稳定运行带来一系列问题，尤其是锅炉燃烧方面，降低了运行稳定性。针对问题，运维团队采取一系列燃烧优化措施，通过优化措施实施，最终即满足了业主和电网的需求，又提升了锅炉运行稳定性和经济性。

【关键词】超临界机组；调峰；燃烧；优化调整

Abstract:Facing the impact of the epidemic, a power plant led to the adjustment of frequency peak shaving, deep amplitude, and rapid rate of the unit this year, which brought a series of problems to the safe and stable operation of the unit, especially the boiler combustion, which reduced the operational stability.In response to the problem, the operation and maintenance team adopted a series of combustion optimization measures. Through the implementation of optimization measures, the requirements of the owners and the power grid were finally met, and the stability and economy of boiler operation were improved.

Key words:Supercritical unit; peak regulation; combustion; optimization adjustment

1. 引言

受疫情的严重影响，摩洛哥国家用电需求波动较大，造成电网调度要求机组负荷调整频繁，且升降幅度和速率都提出了更加严格要求，给机组安全稳定运行带来一系列问题，尤其是锅炉燃烧方面，运行参数的稳定性降低，锅炉整体效率下降。针对问题，运维团队结合现场实际，从问题出发，研究分析出现的问题，有针对性的采取一系列燃烧优化策略来确保锅炉运行稳定性和经济性。

2. 设备概况

摩洛哥杰拉达电站是摩洛哥首个350MW超临界燃煤发电机组，是中摩两国在电力建设领域合作的开篇之作，电站设备全部采用国产设备，锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的超临界参数、采用四角切圆燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、带启动循环泵内置式启动系统、固态排渣、露天布置、全钢构架Π型直流炉。采用低NOx燃烧技术，20只燃烧器分5层布置。制粉系统配置长春发电设备总厂5台MPS170HP-Ⅱ中速磨煤机，采用冷一次风正压直吹式系统，正常运行时四运一备。

3. 调峰时存在问题

受疫情影响，摩洛哥电网调度要求负荷变化频繁，平均每天下达5-6个调度指令，变化幅度在180MW-350MW之间，且升降负荷率达到8MW/min必须满足电网的要求，这种频调峰、深幅度、快速率的调整方式给机组运行带来很大的压力。往往机组负荷刚加到指令负荷才稳定，就又接到调整指令，使得运行人员调整强度增加，机组运行可靠性降低，尤其锅炉方面，在调整过程中频繁出现锅炉水冷壁壁温短时超温，飞灰含碳量偏高，二侧烟温偏差加大，蒸汽参数大幅偏离设计值等问题。

4. 调整策略优化

为解决上述问题，运维团队针对机组运行特性和变化趋势深入分析，并提出了相应的调整策略优化，通过优化磨煤机运行方式、提高煤粉细度、调节磨煤机出口温度、控制一次风粉均匀性、调整二次风门开度、控制减温水量等手段，并不断的总结完善，最终形成一套符合现场、可操作性强的燃烧调整模型。

4.1 制粉系统调整优化

煤粉细度的大小和初始温度对于锅炉燃烧起到重要作用，随着煤粉颗粒变小，煤粉颗粒自身的热容量减少，使煤粉气流的黑度增大、升温速率及挥发分析出速率增大，有利于煤粉的快速着火和稳定燃烧。

由于磨煤机出力随着负荷的调整频繁波动，实测出来的磨煤机出口煤粉细度R90>20%且数据不稳定，为了取得稳定合适的煤粉细度，煤质基本稳定的条件下，通过调节磨煤机动态分离器转速，获得满足要求的煤粉细度。通过不同出力下，各转速下的取样分析，发现将动态分离器转速调整在109转/min时，煤粉细度在各出力下都满足R90<18%，并且磨煤机内部差压和电流均满足运行需求。

同时根据煤质挥发份情况，提高磨煤机出口风粉混合温度，将出口温度由80度提高至85度，有利于降低煤粉气流着火所需的热量，更加有利于煤粉初期的快速着火。

4.2 一次风压调整优化

为满足磨煤机的运行要求，进入每台磨煤机的一次风量应根据给煤量进行调节。在低负荷运行过程中，随着给煤量的降低，一次风量也随之降低，导致煤粉在煤粉管道内及燃烧器喷口的一次风速降低，当一次风速低于20m/s时，煤粉会在管道中沉积，造成堵管。但一次风量过大会造成煤粉气流燃烧不稳定，飞灰中含碳量增加。

因此在磨煤机出力变化时，及时调整一次风压，保证出口风压在1Kpa-1.2Kpa之间，一次风速高于27m/s，确保不发生堵管，也确保出口混合风速不易过高。同时通过调节节流装置对各管道的阻力进行调平，各煤粉管道的压力保持一致，使得一次风量和煤粉浓度基本保持均匀。

4.3 二次风门调整优化

由于本机组燃烧切圆半径偏大且偏斜，易造成水冷壁壁温超温。在快速升降负荷过程中，当速率达到6MW/min时，水冷壁壁温会呈现出超温现象，且个别点超温问题严重，垂直水冷壁壁温超温最高至471℃，严重影响机组安全运行。

为此运维团队对二次风门开度和分布方式进行调整优化，将运行磨对应的周界风开度至40%，同时开大对应辅助风开度至40%-50%，调整后水冷壁超温现象缓解。同时要保证合适的二次风箱压力，因压力太低会导致切圆火焰偏大，导致壁温偏高，在满足二次风量和氧量的前提下，将燃尽风开度相应的关小，维持二次风箱压力，不仅可以控制水冷壁壁温，还可增加主燃烧区氧量，加强二次风的燃烧组织作用，提高锅炉效率。通过逐步调整摸索，建立起了各负荷工况下二次风调节模型。

4.4 蒸汽参数调整优化

受燃烧切圆偏斜的影响，正常锅炉四角燃烧器风门保持一致情况下，就出现锅炉左右二侧的烟气温度存在偏差，这导致主蒸汽温度二侧不一致，减温水量偏差大。为解决这一问题，在二次风燃烧调整的基础上，可将二、三号角二次风开度设置+5→+15偏置，可根据调整结果酌情将一、四号角二次风开度设置-5偏置，这样逐步消除烟气温度偏差。

在低负荷和锅炉吹灰时，为保证蒸汽参数，优先确保上层磨运行，将火焰中心高度提高，再配合将燃烧器摆角上倾的调节方式，已提高锅炉出口烟气温度，从而提高蒸汽参数。最后再通过提高过热度、调节减温水量、控制烟气挡板等手段进行优化调整，以控制主蒸汽温度热偏差。

5. 调整优化结果

5.1 水冷壁壁温稳定

通过燃烧调整后，机组在不同的负荷工况和升降速率下，锅炉水冷壁壁温再没有出现超温现象，与之前的参数对比有很大的改进，变化幅度也趋于平衡，基本都维持在450℃以下，大大提高了锅炉运行安全性。

图1 水冷壁壁温分布

5.2 主蒸汽温度稳定

通过细化调节各角二次风门开度，消除了大部分炉膛出口烟温偏差的问题，锅炉炉膛出口偏差小于20℃。再通过调节减温水量，左侧减温水量和右侧减温水量变化趋势相似，基本维持在5 t/h以下，对主蒸汽参数进行优化调整，使得主蒸汽温度稳定在569℃左右，过热器出口左右两侧主蒸汽温度偏差小于5℃，整体保持平稳。

图2 锅炉炉膛出口温度数据

磨煤机运行方式、燃烧器摆角、二次风调整等一系列的调整，也逐步建立起燃烧—主汽温度、负荷—主汽温度模型，适用于各个机组负荷工况，可有效预测主汽温度下一时刻变化趋势，对主汽温度进行实时监控并及时调整，解决了主汽温度调节存在的延时大、惯性大的问题。

5.3 飞灰含碳保持最佳

通过降低煤粉细度R90，提高磨煤机出口温度，以及二次风门调整加强炉内富氧燃烧等调整策略，飞灰含碳量由原来的5%逐步降低到3%之间，在线飞灰测量数据在各工况下都趋于平稳。同时通过调整后机组结焦也比原来有所好转，尤其是降负荷时锅炉掉焦明显减少，保持合适的锅炉受热面清洁度，也避免了受热面管壁超温和高温腐蚀，增加锅炉运行稳定性，提高了锅炉效率。

6. 结论

通过运维团队不断的分析、优化调整试验后，已实现机组适应国外电网调整节奏，从目前的运行参数和各项指标上看，不仅保证了机组的安全稳定运行，还确保了机组经济性，在国外市场建立良好的运维口碑。同时运维团队针对国外电网结构调整，不断的积累经验，为同类型调峰中提供技术参考。

【参考文献】

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中国电机工程学报, 2011, 31(29): 1–8.

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【作者简介】

陈恒伟 专科，工程师，青岛华丰伟业电力科技工程有限公司 运维项目经理

刘克家 本科，工程师，青岛华丰伟业电力科技工程有限公司 运维项目总工

刘亚星 本科，工程师，青岛华丰伟业电力科技工程有限公司 运维项目锅炉专工

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