CN104791839B - 1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法，该方法通过控制磨煤机的运行顺序而使燃烧器燃烧稳定，通过控制二次风配风的方式，顶层至倒数第二层的二次风门的开度依次减小，有效降低炉膛出口温度，降低炉膛内壁温分布的不均匀性，通过将底层的二次风门的开度为30％，从而托住火焰不向下冲，防止落入冷灰斗；磨煤机出粉管的一次风速为20m/s‑30m/s，辅助风门的开度为35％‑45％，能够通过加强炉膛内的一次风量，减少二次风量，防止由于二次风速太高，冲击对面的一次风粉，造成贴壁燃烧的可能，该控制方法符合八角反向双切圆锅炉动力场特点，使煤粉充分燃烧，从而防止内壁温度分布不均匀而造成的超温导致爆管事故。

Description

1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法

技术领域

本发明涉及火力发电厂超超临界煤粉锅炉领域，特别是涉及一种1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法。

背景技术

超超临界锅炉是指锅炉内工质的压力在26MPa以上的锅炉，超超临界锅炉具有显著的节能和改善环境的效果，因此，在火电厂得到广泛的应用。以由哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造的型号为HG-3100/28.25-YM4的1050兆瓦超超临界煤粉锅炉为例，采用П型布置、单炉膛、一次中间再热、低NOX主燃烧器和高位燃尽风分级燃烧技术、八角反向双切圆燃烧方式，炉膛为内螺纹管垂直上升膜式水冷壁，大气扩容式启动系统；调温方式除煤/水比外，还采用烟气分配挡板、燃烧器摆动、喷水等方式。

由于该锅炉采用的是八角反向双切圆燃烧方式，八只燃烧器在炉膛内部形成反双切圆，该八角反向双切圆的燃烧方式，保证了燃烧室良好的空气动力场，并使出口温度比较均匀。切圆的大小和位置受一次风和二次风的影响，不适量的一次风、二次风和不适当风速将影响切圆的位置和大小，容易造成炉膛内的温度分布不均匀，造成局部超温而导致过热器爆管事故。

发明内容

基于此，有必要的提供防止局部超温的一种1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法。

一种1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法，包括：

依次投入底层至顶层的磨煤机；

在燃烧器运行时，顶层至倒数第二层的二次风门的开度依次减小，第一燃尽层和第二燃尽层的二次风门的开度为50％～60％，第三燃尽层和第四燃尽层的二次风门开度为20％～30％，底层的燃料风的二次风门的开度为30％；辅助风门的开度为35％-45％，磨煤机出粉管的一次风速为20m/s-30m/s，其中第一燃尽层至第四燃尽层依次为顶层至其往下的三层燃尽层。

在其中一种实施方式中，还包括：

在燃烧器运行时，当不连续投磨时，投入磨之间的区域的二次风门与正常投运磨的二次风门的开度一致。

在其中一种实施方式中，防超温控制方法还包括：湿态转干态的控制，湿态转干态的控制具体包括：

监测锅炉的负荷，在锅炉负荷达到200兆瓦前，将主蒸汽压力提高到13.0兆帕斯卡以上；

在锅炉负荷达到300兆瓦～350兆瓦时，启动锅炉湿态转干态，在进行湿态转干态之前，将锅炉给水由旁路切至主路；

在湿态转干态的过程中，稳定给水流量，稳步增加燃料量，并密切监视中点温度，直至中间点温度为过热温度，将过热温度控制在15℃以内；

在锅炉由湿态转完干态后，减少炉堂烟温偏差，控制中间点过热温度在5～15℃。

在其中一种实施方式中，在湿态转干态的过程中，将过热温度控制在5～15℃范围内。

在其中一种实施方式中，还包括干态转湿态的控制步骤，锅炉干态转湿态的控制步骤包括：

监测锅炉的负荷，当锅炉负荷在350兆瓦开始下降负荷时，启动锅炉干态转湿态；在进行干态转湿态前，从负荷350兆瓦开始，稳步逐步降低中间点过热温度，过热温度控制在10℃以内，当锅炉负荷在300兆瓦左右时，过热温度降至-5～5℃；

在干态转湿态过程中，稳步减燃料，维持锅炉给水稳定，中间点温度持续降至0℃以下；

锅炉由干态转湿态后，当锅炉负荷在250兆瓦以下时，锅炉给水由主路切至旁路。

在其中一种实施方式中，在干态转湿态前或在湿态转干态前，投入使用高加热器和低加热器。

在其中一种实施方式中，防超温控制方法还包括：

在锅炉进行冷启动时，控制冷态启动时升温和升压的速度，缓慢增加燃料量。

在其中一种实施方式中，防超温控制方法还包括：

锅炉启动后，使锅炉快速负荷在500兆瓦以上。

上述的1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法，通过控制磨煤机的运行顺序而使燃烧器燃烧稳定，通过控制二次风配风的方式，顶层至倒数第二层的二次风门的开度依次减小，有效降低炉膛出口温度，降低炉膛内壁温分布的不均匀性，在燃烧器运行时，通过将底层的二次风门的开度为30％，从而托住火焰不向下冲，防止落入冷灰斗；磨煤机出粉管的一次风速为20m/s-30m/s，辅助风门的开度为35％-45％，能够通过加强炉膛内的一次风量，减少二次风量，防止由于二次风速太高，冲击对面的一次风粉，造成贴壁燃烧的可能，该控制方法符合八角反向双切圆锅炉动力场特点，使煤粉充分燃烧，从而防止内壁温度分布不均匀而造成的超温导致爆管事故。

附图说明

图1为一种实施方式的1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法的流程图；

图2另一种实施方式的1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法的流程图。

具体实施方式

本实施方式以哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造的1050兆瓦超超临界锅炉为例进行说明，该锅炉的型号为HG-3100/28.25-YM4。

该锅炉的燃烧器采用无分隔墙的八角反向双切圆燃烧方式，全摆动燃烧器。燃烧器共设六层一次风口，三层油风室，十二层辅助风室，整个燃烧器与水冷壁固定连接，并随水冷壁一起向下膨胀。在距上层煤粉喷嘴中心线上方7.2m处布置有四层附加燃尽风喷嘴。每只燃烧器各装有三只机械雾化式油枪，全炉共24只油枪，每只油枪均配有高能点火装置。制粉系统采用中速磨正压直吹式系统，每炉配6台磨煤机，5台投运，1台备用。每台磨带一层燃烧器，每根一次风管道均装有一分为二的煤粉分配器，供至两只燃烧器。

如图1所示，1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法，包括：

S101：依次投入底层至顶层的磨煤机。

磨煤机的投入顺序为从下至上，先投入A层制粉系统，随着负荷的增加，再依次投入B、D、E、C层制粉系统。当每台磨煤机供煤的燃烧器全部投入后，再启动另一台磨煤机。此时，应注意锅炉的负荷，避免使已投入运行的燃烧器和磨煤机负荷降低到允许的下限值，而使燃烧不稳定，也不允许两台磨煤机同时启动向炉内送粉。

S102：燃烧器运行时，顶层至倒数第二层的二次风门的开度依次减小，第一燃尽层和第二燃尽层的二次风门的开度为50％～60％，第三燃尽层和四燃尽层的二次风门的开度为20％％～30％，底层的燃料风的二次风门的开度为30％，辅助风的开度为35％-45％，磨煤机出粉管的一次风速为20m/s-30m/s，其中第一燃尽层至第四燃尽层依次为顶层至其往下的三层燃尽层。

在锅炉的燃烧系统中，二次风为煤粉着火后再送入的空气，包括燃料风、辅助风和燃尽风。控制二次风的门叫二次风门。

燃料风，用于提供给一次风煤粉以适当的空气，补充由于煤粉高度集中在燃烧初期可能出现的氧量不足。

辅助风是供给燃料完全燃烧所需要的氧气，需要一定的风速和风量。

燃尽风又称顶二次风，从燃烧器的最上层的一个二次风喷口引入炉膛，在炉内形成助燃风，由送风机送出，主要作用是供给锅炉足够的氧量以及燃烧所需的切圆动力。燃尽风的风门对屏过区域超温也有较好的调整作用，迅速开大燃尽风，会很快降低屏过区域烟温，从而达到快速降低屏过壁温的效果。

燃烧器在燃烧时，二次风配风方式采用“倒三角”配风方式，顶层至倒数第二层的二次风门的开度依次减小。具体为，燃尽风的二次风门开大，并从顶层至倒数第二层的二次风门的开度依次减小，第一燃尽层和第二燃尽层的二次风门的开度为50％～60％，第三燃尽层和第四燃尽层的二次风门的开度为20％％～30％。

上部二次风的作用是压住火焰不使其过分上飘，使煤粉充分燃烧和燃尽，有效降低炉膛出口温度，保证锅炉稳定运行，因此，将二次风门最上层4层燃尽风的二次风门开度适当开大，增加燃尽风消旋的效果，降低炉膛内壁温分布的不均匀性。

下部二次风的作用是防止煤粉离析，托住火焰不向下冲，防止落入冷灰斗，本实施方式中，二次风层的底层为A燃料风层，将底层的燃料风的二次风门调整到30％的开度，从而起到托起底风的作用，防止未燃尽的煤粉落入冷灰斗。通过增加上层二次风，减小下层二次风，可使炉膛火焰中心下移，对稳定燃烧提高汽温有效。

一次风就是燃料风，由一次风机送出然后携带煤粉，进入锅炉燃烧。

燃烧器燃烧时，需加强一次风流量，提高一次风粉的刚度，防止煤粉由于刚性不足而造成贴壁和水冷壁结焦。实际运行中，将磨煤机出口粉管的一次风速控制在20m/s-30m/s，优选为25m/s。同时，燃烧器辅助风门的开度为35％-45％，优选为40％开度。根据八角反向双切圆锅炉动力场特点，适当减少二次风流量，防止由于二次风速太高，冲击对面的一次风粉，造成贴壁燃烧的可能。

上述的1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法，通过控制磨煤机的运行顺序而使燃烧器燃烧稳定，通过控制二次风配风的方式，顶层至倒数第二层的二次风门的开度依次减小，有效降低炉膛出口温度，降低炉膛内壁温分布的不均匀性，在燃烧器运行时，底层的二次风门的开度为30％，从而托住火焰不向下冲，防止落入冷灰斗；磨煤机出粉管的一次风速为20m/s-30m/s，辅助风门的开度为35％-45％，能够加强炉膛内的一次风量，减少二次风量，防止由于二次风速太高，冲击对面的一次风粉，造成贴壁燃烧的可能，该控制方法符合八角反向双切圆锅炉动力场特点，使煤粉充分燃烧，从而防止内壁温度分布不均匀而造成的超温导致爆管事故。

步骤S102还包括：在燃烧器运行时，当不连续投磨时，投入磨之间的区域的二次风门与正常投运磨的二次风门的开度一致。

当不连续投磨时，应保证投入磨之间的区域的二次风门在适当开度，最好与正常投运磨的二次风门的开度一致，以保证在高度方向上形成连续的火焰，防止在局部出现爆温的可能。例如，当前投入磨为A、B、D和E磨，在B和D磨之间区域的二次风门要维持在将30％的开度以上，与正常投运磨二次风门开度基本一致，防止B和D磨之间区域的二次风门开度过小，导致煤粉在D磨上层区域出现爆燃，造成局部超温的可能。

如图2所示，在另一种实话方式中，1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法还包括：

S103：湿态转干态的控制。

锅炉由湿态转为干态运行，是指省煤器入口流量和锅炉的蒸发量相等，锅炉的汽水分离器已无水分离出来。

具体的S103包括：

S1031：监测锅炉的负荷，在锅炉负荷达到200兆瓦前，将主蒸汽压力提高到13.0兆帕斯卡以上。

在锅炉由湿态转干态前，尽量提高主蒸汽压力，若主蒸汽压力越低，汽水比容差越大，水冷壁的不同管内则容易产生流量偏差。因此，在转干态前的低负荷阶段，即200兆瓦负荷以前，尽早将主蒸汽压力提高到13.0MPa(兆帕斯卡)以上，有利于控制流量偏差，从而减轻水冷壁的壁温偏差。

S1032：在锅炉负荷达到300兆瓦～350兆瓦时，启动锅炉湿态转干态，在进行湿态转干态之前，将锅炉给水由旁路切至主路。

S1033：在湿态转干态的过程中，稳定给水流量，稳步增加燃料量，并密切监视中点温度，直至中间点温度为过热温度，将过热温度控制在15℃以内。

在湿态转干态的过程中，稳步增加燃料量，避免燃料量和给水流量大幅度波动。严密监视中间点温度和过热温度，适时调整给水流量和燃料量，避免中间点温度和过热温度过高，优选的，将过热温度控制在5～15℃范围内。

S1034：在锅炉由湿态转完干态后，减少炉堂烟温偏差，控制中间点过热温度在5～15℃。

在锅炉转完干态后，若要在300兆瓦～350兆瓦干态稳定运行时，尽可能减少炉膛烟温偏差，严格控制中间点过热度在5～15℃，优选为10℃，最好控制在10℃以下，严禁超过20℃。

如图2所示，1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法还包括：

S104：干态转湿态的控制。

锅炉由干态转为湿态运行，即锅炉的蒸发量低于省煤器入口流量，锅炉汽水分离器有水分离出来。

具体的，步骤S104包括：

S1041：监测锅炉的负荷，当锅炉负荷在350兆瓦开始下降负荷时，启动锅炉干态转湿态；在进行干态转湿态前，从负荷350兆瓦开始，稳步逐步降低中间点过热温度，过热温度控制在10℃以内，当锅炉负荷在300兆瓦左右时，过热温度降至-5～5℃，优选为0℃。

S1042：在干态转湿态过程中，稳步减燃料，维持锅炉给水稳定，中间点温度持续降至0℃以下。

干态转湿态过程中，要严格控制分离器过热温度，过热温度控制在15℃以内。通过降低分离器过热温度来降低水冷壁的壁温，防止水冷壁管壁超温爆管。过热温度的控制主要靠水煤比，控制方法是先稳定给水流量，然后手动调节给煤量。

S1043：锅炉由干态转湿态后，当锅炉负荷在250兆瓦以下时，锅炉给水由主路切至旁路。

需注意的是，在干态转湿态前或在湿态转干态前，需投入使用高加热器和低加热器。在启动初期，如果高、低压加热器没有投入，会导致省煤器和水冷壁入口水温较低，运行中过量的燃料量投入，容易导致水冷壁管壁温度超温。

同时，在干态转湿态或在湿态转干态的过程中，通过先稳定给水流量，再手动调节给煤量而调节水煤比，将过热温度控制在15℃内。

干湿态转换期间，要严格控制分离器过热度，过热度控制在15℃以内。通过降低分离器过热度来降低水冷壁壁温，防止水冷壁管壁超温爆管。过热度的控制主要靠水煤比，控制方法是先稳定给水流量，然后手动调节给煤量。

1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法，还包括步骤S105：在锅炉进行冷启动时，控制冷态启动时升温和升压的速度，缓慢增加燃料量。

冷态启动初期，炉内热负荷分布不均匀，必须严格控制升温升压速度，缓慢增加燃料量。在转干态前的低负荷阶段，要停留较长时间暖机，有利于稳定燃烧，提高主蒸汽压力。

S106：锅炉启动后，使锅炉快速负荷在500兆瓦以上。

要尽快加负荷在500兆瓦以上，要及早投入CCS，在高负荷阶段，由于给水流量加大，能够有效减少水冷壁的流量偏差和吸热偏差。

本发明的1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法包括上述的S101至S106的步骤，需注意的是，步骤的标号并不是对执行步骤的顺序的限定，具体的操作步骤可根据锅炉实际运行情况执行，例如，根据锅炉的负荷情况执行湿态转干态的控制，或是干态转湿态的控制；在锅炉进行冷启动时，执行控制冷启动时的升湿和升压速度的步骤。

上述1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法，通过全方位的控制的运行，如控制锅炉的磨煤机的投入顺序，二次风门的风开度、一次风和二次风的风量以及干湿态之间的切换等，使煤粉充分稳定燃烧，避免中间点温度和过热度较高，防止炉膛内的温度分布不均匀，造成局部超温而导致过热器爆管的事故。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法，包括：

从底层至顶层依次投入磨煤机；

在燃烧器运行时，第一燃尽层至下部二次风的从上往下的倒数第二层的二次风门的开度依次减小，第一燃尽层和第二燃尽层的二次风门的开度为50％～60％，第三燃尽层和第四燃尽层的二次风门开度为20％～30％，底层的燃料风的二次风门的开度为30％；辅助风门的开度为35％-45％，磨煤机出粉管的一次风速为20m/s-30m/s，其中所述第一燃尽层至所述第四燃尽层依次为顶层至其往下的三层燃尽层。

2.根据权利要求1所述的1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法，其特征在于，还包括：

在燃烧器运行时，当不连续投磨时，投入磨之间的区域的二次风门与正常投运磨的二次风门的开度一致。

3.根据权利要求1所述的1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法，其特征在于，所述防超温控制方法还包括：湿态转干态的控制，所述湿态转干态的控制具体包括：

监测锅炉的负荷，在锅炉负荷达到200兆瓦前，将主蒸汽压力提高到13.0兆帕斯卡以上；

在锅炉负荷达到300兆瓦～350兆瓦时，启动锅炉湿态转干态，在进行湿态转干态之前，将锅炉给水由旁路切至主路；

在湿态转干态的过程中，稳定给水流量，稳步增加燃料量，并密切监视中点温度，直至中间点温度为过热温度，将过热温度控制在15℃以内；

在锅炉由湿态转完干态后，减少炉堂烟温偏差，控制中间点过热温度在5～15℃。

4.根据权利要求3所述的1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法，其特征在于，

在湿态转干态的过程中，将所述过热温度控制在5～15℃范围内。

5.根据权利要求3所述的1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法，其特征在于，还包括干态转湿态的控制步骤，所述锅炉干态转湿态的控制步骤包括：

监测锅炉的负荷，当锅炉负荷在350兆瓦开始下降负荷时，启动锅炉干态转湿态；在进行干态转湿态前，从负荷350兆瓦开始，稳步逐步降低中间点过热温度，过热温度控制在10℃以内，当锅炉负荷在300兆瓦左右时，过热温度降至-5～5℃；

在干态转湿态过程中，稳步减燃料，维持锅炉给水稳定，中间点温度持续降至0℃以下；

锅炉由干态转湿态后，当锅炉负荷在250兆瓦以下时，锅炉给水由主路切至旁路。

6.根据权利要求5所述的1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法，其特征在于，在干态转湿态前或在湿态转干态前，投入使用高加热器和低加热器。

7.根据权利要求1所述的1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法，其特征在于，所述防超温控制方法还包括：

在锅炉进行冷启动时，控制冷态启动时升温和升压的速度，缓慢增加燃料量。

8.根据权利要求7所述的1050兆瓦超超临界煤粉锅炉防超温控制方法，其特征在于，所述防超温控制方法还包括：

锅炉启动后，使锅炉快速负荷在500兆瓦以上。