600 MW超临界褐煤锅炉RB功能试验及问题分析+超超临界机组锅炉氧化皮问题及防治.docx

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1、600MW超临界褐煤锅炉RB功能试验及问题分析摘要：介绍了发电有限公司首台国产600MW超临界褐煤锅炉结构、性能及辅机配置特点,说明了锅炉RB功能的作用以及开展锅炉RB试验的必要性,并对试验过程中发现的问题进行了分析,经过优化改进,各问题均得到解决.关键词：600MW超临界褐煤锅炉RB锅炉辅机控制逻辑。引言RB（辅机故障跳闸快速减负荷）是指发电机组某一重要辅机发生故障，导致锅炉出力低于机组的当前功率时，协调控制系统自动快速降低机组负荷至合适出力。RB是保证机组安全稳定运行与供电可靠性的一项重要功能1。本文结合600MW超临界褐煤锅炉机组的多次RB试验，分析了试验过程中发现的问题，并对机组RB功

2、能进行了相应的改进，保证了机组的安全稳定运行。1锅炉设备介绍发电有限公司一期工程装机为2600MW超临界燃煤发电机组，为首台国产超临界褐煤机组，锅炉由哈尔滨锅炉厂有限责任公司自主研发制造。2台机组DCS的逻辑组态、SIS的成套设计与供货均由和利时公司负责。1.1 锅炉型式锅炉系HG-1913/25.4-HM15型600MW超临界褐煤锅炉，单炉膛、一次中间再热、墙式切圆燃烧、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构n型燃煤锅炉，采用内置式带启动循环泵的启动分离系统。锅炉设计采用“定一滑一定”或定压运行方式。炉膛长20402.3mm,宽20027.3mm,高80160mm,在全国同等容量

3、机组中，该锅炉炉膛设计容积最大（达24759m3）2o1.2 燃烧器燃烧器采用新型墙式切圆燃烧方式，28只直流燃烧器分别布置在炉膛四角，主燃烧器分上、下2组布置,并间隔一定距离，以降低燃烧器区域热负荷，有效减少炉膛的结焦。上层煤粉喷嘴上方7.09m处布置有4层分离燃尽风（OFA）喷嘴，燃尽风采用水平摆动形式，布置于燃烧器最上部的炉膛四角，气流与燃烧器煤粉流形成反向大直径单切圆2。主燃烧器采用低NOx的水平浓淡燃烧器，主燃烧器二次风偏离一次风5。进入炉膛，形成风包粉的布置方式。燃尽风与主燃烧器一起构成低NOX燃烧系统。该型燃烧器动力工况稳定，受二次风的影响较小2,燃料风配风方式投入自动，跟踪燃料

4、量进行自动调整，辅助风采用下大上小的配风方法，获得了较好的汽温控制效果。1.3 给煤系统锅炉配备了由长春发电设备总厂制造的MPS-HP-H型中速辐式磨煤机，设计燃用宝日希勒露天矿褐煤。每台炉各配置7台磨煤机，BMCR工况需6台磨煤机运行，在A磨煤机的4个煤粉管上各布置1层新型微油点火装置。每台锅炉均配置轴流式引风机、轴流式送风机、一次风机和回转式三分仓空气预热器各2台，各设置双室四电场干式静电除尘器2台，采用密相正压气力输送方式除灰。锅炉排渣系统采用风冷干式除渣机除渣。渣仓存渣以汽车运输方式排除。2锅炉RB试验2.1 试验目的锅炉RB功能对机组甚至电网的安全经济运行都有很大影响。目前我国新建机

5、组的容量越来越大，更需要具备完善的RB功能。通过功能优化试验，保证RB的正常投入，可以在机组高负荷运行、协调控制系统投入情况下，当重要辅机故障跳闸时，机组负荷能自动快速减至单台辅机允许的出力水平并稳定运行，避免因运行人员操作不当或操作不及时而造成机组停机。机组RB性能试验主要目的为3,4：（1）考核机组热工自动控制系统的性能；（2）考验未跳闸辅机快速调整出力的能力；（3）考验锅炉快速降低出力时的稳定燃烧能力。（4）根据试验情况对RB功能进行优化改进。2.2试验项目在锅炉机组满负荷下开展了各项RB试验，试验主要项目见表U表1机组满负荷下RB性能试验项目2.3 试验条件试验前，机组需满足以下条件3

6、,4,5：（1）机组正常运行期间，所有辅机运行正常；（2）机组能够带满足试验要求的负荷，并稳定运行；（3）锅炉FSSS逻辑传动正常，锅炉所有主保护均能正常投入；（4）锅炉所有闭环调节均已通过静态调试，所有RB静态检查试验完毕；（5）锅炉各个单项闭环调节系统（在锅炉负荷升至满负荷过程中）均完成动态试验；自动功能全部投入，且调节品质优良；（6）协调控制系统调试合格，负荷变动试验已完成，且调节品质优良；（7） RB试验内容、要求和时间安排均已获得试验指挥部和电网调度部门的批准。3试验方法与试验结果3.1送风机RB试验试验方法：就地打闸IB送风机，联跳IB引风机及IF、IG磨煤机，6min后RB动作完

7、成，试验结束。送风机RB试验结果见表2o表2送风机RB试验结果7.2 引风机RB试验试验方法:就地跳闸IA引风机，联动IA送风机及IF、IG磨煤机跳闸,7min后RB动作跳闸。试验结果见表3。表3用风机RB试验结果7.3 一次风机RB试验试验方法：手动打闸A一次风机，ID、IE、IF制粉系统跳闸，IB一次风机动叶开度开至83.5%（电流226A）。试验结果见表4。表4一次风机RB试验结果7.4 空预器RB试验试验方法：强制IB空预器至跳闸状态，延时60s,IB引风机、送风机、一次风机联跳，5min后RB动作完成，试验结束。试验结果见表5。表5空预器RB试验结果7.5 给水泵RB试验试验方法：就

8、地按下IB给水泵事故跳闸按钮，IF、IG磨煤机跳闸，12min后RB动作完成，试验结束。试验结果见表6o表6给水泵RB试验结果7.6 磨煤机RB试验试验方法：手动打闸IF、IE磨煤机，5min后RB动作完成，试验结束。试7o表7磨煤机RB试验结果验结果见表上述试验数据显示，机组引（送）风机、一次风机、给水泵及磨煤机的RB试验结果全部达到了有关标准要求6,7。4存在的问题及解决办法虽然机组各项RB试验均合格，但在调试、试验过程中仍然发现以下问题。4.1 引风机调节挡板开度上限设定不合理在做1台引风机RB试验时，另1台引风机挡板自动开启时电流超过了额定值，且发生过1次因引风机电流超过额定值跳闸而引

9、起机组解列的事故（在空预器故障RB,锅炉燃烧已经稳定的情况下）。后经多次调整，将引风机挡板自动开启上限值（既维持炉膛负压，又保证引风机电流不超过额定值）调整为80%,解决了该问题。4.2 炉膛负压剧烈波动在做一次风机RB试验时，由于一次风压瞬间减小造成每层送粉量突降而导致燃烧恶化，加之进入炉膛的风量瞬间减少，引起炉膛负压的剧烈波动，瞬间最大负压达到-2012Pa（当负压达-250OPa时锅炉MFT动作）。后对控制逻辑进行了改进：在一次风机跳闸时，对引风机调节挡板开度设置了1个前馈，即当一次风机跳闸时，在负压变化被调量动作之前将引风机挡板快关3so优化后再次试验时，炉膛负压瞬间最大负压降至-90

10、0Pa,符合了标准要求6,7。43给水量与给煤量调节速率不匹配在进行一次风机跳闸RB试验时，短时间内3台磨煤机连续跳闸、给煤量急剧下降，而给水量下降速率明显小于给煤量下降速率，造成水煤比严重失调(由6：1升至12：1),中间点过热度由40C急剧下降至5,主、再热蒸汽温度骤降(15min内，主汽温下降65,再热汽温下降70)。后对给水流量的下降速率进行了调整，加快了一次风机RB试验时给水流量的下降速度8。调整后，一次风机RB试验时水煤比保持稳定，主、再热蒸汽温度骤降问题得到了解决。4.4给水泵RB时制粉系统解列数量设计不合理发生给水泵RB时，原设计只跳1套制粉系统。但给水泵跳闸时给水量急剧下降，

11、而给煤量降低速率较慢(不能跟随给水量的下降速度)，造成水煤比严重失调(由6：1降至3：1),分离器过热度由15急剧上升至50,导致垂直水冷壁大面积超温。而后对控制逻辑进行了改进，将给水泵RB时跳1套制粉系统改为跳2套制粉系统，以加快给煤量下降速度9。再次试验时，水煤比保持稳定，垂直水冷壁不再超温。5结语根据有关规程的要求10,发电有限公司进行了2台600MW超临界褐煤锅炉机组所有重要辅机的RB试验，对试验过程中发现的各种问题，通过进行参数优化和运行方式调整，使得机组各项RB功能都得到了保证，投产至今再没有发生过因辅机故障而引起的机组“非停”，保证了机组的长周期、安全、稳定运行，也标志着首台国产

12、600MW超临界褐煤锅炉RB试验项目取得了成功。参考文献1朱晓星,王伯春,徐湘沪.国产600MW超临界机组RB功能控制策略J.中国电力,2007,40(10):57-59.2黄必重,郝宝乾.哈锅高海拔、高灰分烟煤660MW超临界锅炉的设计J.锅炉制造,2011(2)69,18.3葛智平.机组全协调方式下RUNBACK优化控制策略的探讨与应用J.甘肃电力技术,2007(4):36-39.4蔡云贵，徐占胜.350MW直吹式锅炉RB性能试验研究J.中国电力,2004,37(6):69-70.15尹峰,朱北恒,项瑾,等.火电机组全工况自动RB控制策略的研究与应用J.浙江电力,2008(4):5-8.6

13、电力行业电力规划设计标准化技术委员会.DLT54282009火力发电厂热工保护系统设计技术规定S.北京:中国电力出版社,2009:43-46.7国家电网公司.防止电力生产重大事故的二十五项重点要求M.北京:中国电力出版社,2000:23-30.8王立军,李晓敏.适应电网新模式的超临界机组协调控制系统工程优化J.陕,2012,40(8):85-89.19陈起,陈世慧,王彪,等.分散控制系统可靠性影响因素分析及测试技术J.电力技术,2013,31(6):43-46.110电力行业火电建设标准化技术委员会.DLZT54372009火力发电建设工程启动试运及验收规程S.北京:中国电力出版社,2009:

14、26-31.超超临界机组锅炉氧化皮问题及防治图1依化皮生成分布图图2显化皮生成曲线图摘要：随着近年发电机组容量的增加，不断引入超超临界机组，与此同时,新材料也开始应用，对提高机组热效率意义重大。但从实际来看，锅炉运行中易出现金属氧化皮现象，造成爆管。因此，需加大锅炉氧化皮问题的研究力度，并制定有效措施防治。关键词：超超临界机组；氧化皮；问题；防治近年来，锅炉四管泄漏事故，一直都是影响发电机组正常运行的危险因素。数据调查显示，锅炉四管泄漏停运事故占机组非计划停用事故的38.0%,少发电量占全部事故的50.0%,且随着机组容量的增加、运行时间的延长，从某种程度影响着发电机组的运行。机组容量越大，温

15、度越高，就越容易出现氧化皮现象，造成锅炉爆管泄漏。下面，本文将从以下几点综述超超临界机组锅炉氧化皮问题及防治措施。1氧化皮的危害导致管子传热减弱，壁温升高使氧化加剧；氧化皮层状脱落，导致管壁变薄,强度下降；脱落的氧化皮堵塞管道，易导致爆管；对汽轮机通流部分造成颗粒度冲蚀，主再热汽门易造成卡涩，关不不严，引发汽轮机超速事故。2超超临界机组锅炉氧化皮的产生（1）氧化皮生成分布图，如图1所示。因铁的氧化物种类相对较多，且能在不同条件下产生氧化物，使高温、管材中的水蒸汽、铁发生反应：Fe+H2O+H2（2）实际运行中，锅炉投入运行初期所产生的蒸汽中有着大量氢，但随着锅炉运行时间的延长，将逐渐降低氢含量，该现象表明金属表面已形成氧化皮。可以说，金属氧化属于自然现象，开始时的氧化速度快，一旦形成氧化皮，将减缓氧化过程。实践证实，当Fe3O4温度高于450时，因各种因素作用，无法形成相对密集的保护膜，导致铁、水蒸汽不能发硬；目前机组主汽温度提高至600、再热汽温达620,根据研究500C-700C氧化性达到最大，当金属壁温57（C时，FeCl离子外渗，加剧氧化，会生成FeO,加快反应速度；而Feo晶格缺陷多，结构疏松，一旦氧化皮厚度超过一定程度，将造成