MW超临界无烟煤“W”火焰锅炉

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1、世界首台600MW超临界W火焰无烟煤锅炉低温过热器超温原因分析Cause Analysis on Overheating in the Low Temperature super-heater for a W-shaped Flame Anthracite Coal Boiler of 600 MW Supercritical Unit黄伟1，李文军1，彭敏1，熊蔚立1，陈跃华2，谢小红2，邹自敏21湖南省电力公司试验研究院，湖南 长沙市410007 ；2大唐华银金竹山火力发电分公司，湖南 冷水江市417505HUANG Wei1, LI Wen-jun1, PENG Min1 , XIONG

2、 Wei-li1, CHEN Yue-hua2, XIE Xiao-hong2, ZOU Zi-min2,1 Hunan Electric Power Test and Research Institute, Changsha 410007, China2 Datang Huayin Jinzhushan Thermal Power Generation Branch Company, Lengshuijiang 417505,China摘 要: 大唐华银金竹山火力发电分公司600MW超临界参数燃用无烟煤“W火焰锅炉在调试中出现低温过热器管壁超温现象，低温过热器超温的主要原因是锅炉低负荷运行时

3、，氧量充足，炉膛温度低，再生油燃烧不良，含煤粉的可燃物质在炉膛内未充分燃尽、在尾部低温过热器处积蓄，可燃物质的热量在低温过热器上释放出来，引起轻微的“二次燃烧。为此将燃烧器调风盘由原来100mm50%调整为130mm65%，改变内、外二次风风比例，提高二次风箱差压至1.21.4kPa，风量控制756900/h，改善再生油燃烧；投粉前增加燃油量到2225t/h，提高炉膛温度；在启第一套制粉系统过程中缓慢开启负荷风门，降低锅炉热负荷增加的速率，保证煤粉完全燃烧；关小分级风，提高拱上风量，降低火中心；加强水平烟道和尾部烟道处吹灰等措施后，低温过热器管壁超温问题得到有效地解决。该措施对600MW超临界

4、燃用无烟煤“W火焰锅炉设计、运行具有实际指导意义。关键词：600MW超临界机组；“W火焰锅炉；无烟煤；低温过热器；超温中图分类号：TK227.1 文献标识码： 文章编号：Abstract: Overheating existed in low temperature super-heater while debugging in W-shaped flame anthracite coal boiler of 600 MW supercritical unit of Datang Huayin Jinzhushan Thermal Power Generation Branch Company

5、. Lower temperature, rich oxygen, bad combustion of reprocessing oil, thoroughly unburn-off of combustible matter collected on tail part However “secondary combustion occurred when the heat released, which were caused low temperature super-heater overheating. Therefore, air register was turned 100mm

6、50%into 130mm65%, inner-outer secondary air ratio was changed, secondary air box differential pressure was increased to 1.21.4kPa, air was controlled between 756900t/h, meanwhile, measurements were taken by improving reprocessing oil combustion, increasing oil to 2225t/h before coal combustion, impr

7、oved furnace temperature, slowly open load door for reducing thermal increasing rate when the first mill operating, shutting down grading air and increasing upper air, lowering flame centre, enhancing horizontal and tail flue sooting, which were effectively controlled overheating. All measurements w

8、ere guided for 600 MW anthracite supercritical boilers design and operation.Key words: 600 WM supercritical unit；W-flame boiler；anthracite coal；Low Temperature super-heater；Overheating1 前言大唐华银金竹山火力发电分公司简称“金竹山电厂二期扩建工程1600MW机组3号600MW无烟煤锅炉，从2021年5月24日带负荷调试以来，锅炉在低负荷阶段容易出现低温过热器管壁超温现象，需要指出的是低温过热器超温问题在大型型锅

9、炉上有一定普遍性。为了确保世界上首台600MW超临界参数燃用无烟煤“W火焰变压直流本生锅炉机组的平安稳定经济运行，有必要对低温过热器管壁超温情况进行全面分析，提出并采取预防措施。2 锅炉简介金竹山电厂3号机组锅炉是北京巴布科克威尔科克斯以下简称“北京巴威公司的世界上首台600MW超临界参数“W火焰变压直流本生锅炉，其型号为B&WB-1900/25.4-M型，设计燃用金竹山劣质低挥发份无烟煤。该锅炉一次再热、平衡通风、固态排渣、单炉膛、W型火焰燃烧、型布置，尾部双烟道结构，利用挡板调节再热汽温，全钢构架、悬吊结构，露天布置。制粉系统采用双进双出钢球磨冷一次风机正压直吹系统，每炉配6台磨煤机。3号

10、机组2021年5月23日炉首次点火吹管，2021年6月17日正式进入整套启动试运，6月20日首次并网，6月23日首次带至满负荷网，7月4日顺利通过168h试运。3 锅炉主要系统3.1 锅炉启动系统锅炉采用带炉水循环泵的内置式别离器启动系统，其容量为30%B-MCR注：BMCR为锅炉最大连续负荷。主要由启动汽水别离器、立式贮水箱及炉水循环泵和相关管道。内置式汽水别离器布置在锅炉的前部上方，其进口与水冷壁出口集箱引出管相连，出口与贮水箱相连，贮水箱中的水在锅炉启动阶段经过贮水箱下部的炉水循环泵输送至锅炉省煤器进口，与给水集合，参与炉水循环。在锅炉水质不合格或者锅炉在渡膨胀期间，贮水箱中的水经过两根

11、溢流管路排至疏水扩容器。3.2 燃烧系统采用双拱绝热炉膛、浓缩型EI-XCL煤粉燃烧器，燃烧器平行对称布置于炉膛下部的炉拱上，每只煤粉燃烧器配置1只机械雾化油枪，前、后炉拱上各12只，总出力30BMCR，单只油枪出力1750kg/h，原设计为0号柴油，实际燃用劣质再生油。制粉系统采用双进双出钢球磨冷一次风机正压直吹系统，每炉配6台磨煤机5台运行，一台备用，设计煤种、校核煤种均为当地金竹山劣质低挥发份无烟煤。设计煤粉细度按200目筛通过量为80%。3.3 燃用煤质特性锅炉设计燃用金竹山劣质低挥发份无烟煤，见表1表1 设计、校核煤质特性Tab.1 The coal characteristic项

12、目设计煤校核煤1校核煤2 收到基碳分/Car/49.6044.7155.58收到基氢分/Har/1.711.501.57收到基氧分/Oar/1.531.401.47收到基氮分/Nar/0.580.980.55收到基硫分/St,d/1.20.81.5收到基灰分/Aar/35.9941.0830.33收到基水分/Mt/9.399.539.00空气枯燥基水份/Mn/1.120.861.18可燃基挥发分/Vdaf/7.008.006.00收到基低位发热值/Qnet.ar/kJkg-118843.716953.320622.73.4 过热器系统过热器系统流程为：从水冷壁来的饱和蒸汽依次经汽水别离器、顶棚

13、、热回收区、水平烟道、中隔墙、低温过热器、大屏过热器和高温过热器。过热器系统的两级喷水减温器均采用多孔喷管式，其中一级减温器装于低温过热器与大屏过热器之间，二级减温器装于大屏过热器与高温过热器之间。低温过热器位于尾部竖井后烟道下部的低烟温区，逆流顺列，管组数目：片圈2823， 进口管组采用15CrMoG，出口管组12Cr1MoVG，12Cr1MoVG管材计算壁温580，管壁报警温度510。4 低温过热器超温的现象1.锅炉燃用煤质接近设计无烟煤；2.在锅炉1030%BMCR、电负荷60180MW，容易出现低温过热器出口管壁超温；3.低温过热器出口段材质为12Cr1MoV，许用温度510；设计低温

14、过热器壁温报警值510，实际短时最高壁温达540。由于设计壁温测点安装在锅炉顶棚大包内，其与炉内实际壁温一般低5070，因此低温过热器超温1030；4.低温过热器超温的现象一般发生在投运第一套制粉系统油煤混烧期，投粉前实际燃油量1618t/h；5.低温过热器处吹灰器投运后，低温过热器壁温快速下降。5 低温过热器超温的原因低温过热器超温的原因是低温过热器处发生轻微的二次燃烧，发生二次燃烧的原因是：炉膛温度不高，锅炉制粉系统容量风短时间内开度过大，热负荷增加过快，局部煤粉和再生油在炉膛内未完全燃烧，未完全燃烧可燃质被带至尾部低温过热器处发生轻微的二次燃烧。尾部烟道二次燃烧通常是由于燃烧调整不当而造

15、成，其发生须具备以下三个条件：a 尾部低温过热器沉积的未燃尽可燃物到达一定浓度；b 尾部低温过热器有充足的氧气；c 温度到达着火点或有明火。低温过热器超温的具体原因： 1再生油燃烧不良锅炉燃油系统原设计燃用0号柴油，因经济考虑，改用再生油，再生油与0号柴油相比主要表现在密度和凝固点不同：密度高、凝固点低、机械杂质多、更廉价，见表2。再生油燃烧比0号柴油要差，当内外二次风调整不适宜时容易出现再生油燃烧不良，火焰黑烟大，燃烧不完全。2炉膛温度低，不利于无烟煤燃烧锅炉燃用设计的金竹山本地的劣质无烟煤，该煤具有低硫、低挥发份和高着火点的特性，当投粉前实际燃油量只有1618t/h，燃油量不够，炉膛温度低

16、，不利于无烟煤燃烧。投运第一套制粉系统油煤混烧期，再生油没有充分雾化悬浮燃烧，油煤混烧，致使再生油与空气的接触面积大为降少，可燃质与空气没有充分混合，加剧了燃烧不完全。未燃尽的油煤混合物在尾部低温过热器处积蓄，这为二次燃烧准备了“可燃物质条件。表2 再生油和0号柴油参数指标序号名称0号柴油指标再生油指标1运动粘度/ mm2/s4.05.04.05.02低位热值/ kcal/kg990010800990108003密度/ kg/m38508808809804闪点闭口/ 55555凝固点/0-56硫含量/%0.20.40.20.47水分/%0.10.18机械杂质无通过电厂滤油器9灰分/%0.010

17、.011016烷值16163二次风量大，为尾部低温过热器处提供充足的氧气锅炉在60150MW低负荷运行时，二次风量为1200t/h，一次风量高达110t/h以上。锅炉氧量充足，炉膛温度低，可燃物质在炉膛内未充分燃尽时就被抽出炉膛，在尾部低温过热器处积蓄，可燃物质的热量在低温过热器上释放出来，引起轻微的“二次燃烧。4其它在低负荷下，当热负荷增加过快，蒸汽流量就显偏低；低负荷下燃烧状况不佳，火焰中心偏高。6 防止低温过热器超温的措施及效果2、3投第一套制粉系统前，锅炉采用“多油枪、多油量的运行方式，应尽量将所有油枪均匀分配投入运行。即使投入局部油枪时，也应力求对称。增加锅炉负荷蒸发量时，应先加风，

18、后加油；减少锅炉负荷蒸发量时，应先减油，后减风。燃油燃烧正常时，应具有光亮的淡黄色火焰，均匀地充满于燃烧室内，起燃点应在距油枪头不远的地方 火焰中不应有明显的“雪花现象，然后再考虑投入煤粉。适当降低锅炉热负荷增加的速率，尤其在启第一套制粉系统过程中缓慢开启负荷风门，同时加大汽机调门开度，增大蒸汽流量和电负荷，确保蒸汽对受热面的冷却效果；改善燃烧状况，在投粉前保证2225t/h以上的燃油量，确保煤粉能较好地着火；增大送风量送风机动叶开大到42%左右，尤其是增大拱上二次风量，延长火焰向下的行程，降低火焰中心。具体措施和步骤如下：1. 改善再生油燃烧燃烧器调风盘由原来100mm50%调整为130mm

19、65%，改变内外二次风风量，提高二次风箱差压至1.21.4KPa，风量控制在756900t/h，解决再生油燃烧不良问题。2. 提高炉膛温度，适当降低热负荷增加的速率，保证煤粉燃烧a投第一套制粉系统前，锅炉燃油量在2225t/h，该制粉系统对应油枪已投运，一、二次风温在240以上。b投第一套制粉系统时操作要缓慢，即容量风要根据燃烧情况缓慢增加，开度不超过35%，容量风量不超过50%。c在一次风速度大于22m/s前提下，关小旁路风门，提高煤粉浓度，降低着炽热。3. 增大拱上二次风量，延长火焰向下的行程，降低火焰中心a投第一套制粉系统不宜开大分级风，而应提高拱上风风量，降低火焰中心。b套筒风由100

20、%关至60%。c第一套制粉系统的出力不大于40t/h，煤粉细度R90在6%以内，降低单个火嘴出力。4.增大蒸汽流量和电负荷在启动制粉系统缓慢开启容量风门，同时开大汽轮机调门开度，增大蒸汽流量和电负荷，确保蒸汽对受热面有良好的冷却效果5.其它a加强水平烟道和尾部烟道处吹灰。b再热器烟气挡板全开，低温过热器侧烟气挡板开30%。c严格控制一级减温器前/后温度为460/300，二级减温器前/后温度为450/400。d在锅炉1030%BMCR、电负荷60180MW，按启动曲线控制主汽压力在710MPa。通过采取以上措施，锅炉在燃用设计的金竹山劣质低挥发份无烟煤时低温过热器管壁温度控制在460以内，低温过

21、热器管壁超温问题得到有效地解决。7 结束语1世界上首台600MW超临界燃用无烟煤“W火焰锅炉低温过热器超温的主要原因是锅炉低负荷运行时氧量充足、炉膛温度低，可燃物质在炉膛内未充分燃尽、在尾部低温过热器处积蓄，引起轻微的“二次燃烧。2将燃烧器调风盘由原来100mm50%调整为130mm65%，改变内、外二次风比例，提高二次风箱差压至1.21.4kPa，风量控制756900/h，改善再生油燃烧；投粉前增加燃油量到2225t/h，提高炉膛温度；在启第一套制粉系统过程中缓慢开启负荷风门，降低锅炉热负荷增加的速率，保证煤粉完全燃烧；关小分级风，提高拱上风量，降低火中心；加强水平烟道和尾部烟道处吹灰等措施

22、后，锅炉低温过热器管壁超温问题得到有效解决，取得明显效果。3提出的防止低温过热器超温的措施，具体、实用，有很强的操作性，对600MW超临界燃用无烟煤“W火焰锅炉具有实际指导意义。致 谢本文在编写过程中参考了金竹山电厂局部试运会议纪要、局部调整试验记录，在此对相关作者表示感谢！感谢金竹山电厂同人和湖南省电力公司试验研究院同事们在运行操作中的摸索和总结，也感谢北京巴布科克威尔科克斯给予的指导！参考文献：1 李绍国，重油燃烧不完全 引起尾部二次燃J. 锅炉压力容器平安技术，20022:56.2 刘奋群，马建国， 300MW火电机组仿真机增加尾部烟道二次燃烧故障J. 宁夏电力，19962:1319.作

23、者简介黄 伟，男，1964年10月出生，江西省波阳县，副所长、高级工程师，主要从事洁净煤燃烧理论与技术的试验研究、电站锅炉基建调试、电站锅炉事故分析、节能技术改造。地 址：湖南省长沙市东塘水电街79号：湖南省电力公司试验研究院 锅炉技术研究所邮 编：410007电 话：0731855427720，微波：93312-2772E-mail ：hwlq2000163 和huangweiheptri.hn.sgcc 身份证号：住 址： 湖南省长沙市雨花区湘农桥2区18栋2门102号编辑：您们好！ 由湖南省电力公司试验研究院调试的金竹山电厂二期工程3号机组于2021年07月4日通过168h试运，做到投产

24、即稳定、即创造效益。根据金竹山电厂600MW超临界W火焰锅炉机组调试中出现的问题，写下?600MW超临界燃用无烟煤W火焰锅炉低温过热器管壁超温原因分析及对策?一文，请批评指正。欢送您们有空到长沙检查指导工作！ 致此秋安！湖南省电力公司试验研究院 黄 伟 2021/8/15单 位：湖南省电力公司试验研究院锅炉技术研究所 地 址：湖南省长沙市东塘水电街79号： 湖南省电力公司试验研究院锅炉技术研究所 邮 编：410007 电 话：0731-85542772O，8微波：93312-2772E-mail：hwlq2000163 和huangweiheptri.hn.sgcc 内容总结（1）低温过热器位于尾部竖井后烟道下部的低烟温区，逆流顺列，管组数目：片圈2823， 进口管组采用15CrMoG，出口管组12Cr1MoVG，12Cr1MoVG管材计算壁温580，管壁报警温度510（2）投运第一套制粉系统油煤混烧期，再生油没有充分雾化悬浮燃烧，油煤混烧，致使再生油与空气的接触面积大为降少，可燃质与空气没有充分混合，加剧了燃烧不完全 可修改 欢迎下载 精品 Word