CN116538493A - 一种用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法，火力发电厂超临界燃煤电站锅炉调试技术领域，包括以下步骤：冷态冲洗；热态冲洗；向锅炉投入煤粉，并点火，控制锅炉的煤水比，在确保壁温温度、壁温温升速率和主汽升压速率正常的情况下进行升温升压；汽轮机开始冲转，启动锅炉的第二层燃烧器，机组并网发电，根据实际运行情况调整给水量与煤粉投入量。本发明根据锅炉启动时给水特性进行调节，使锅炉的启动流量与其本生负荷相匹配，控制启动过程中的水煤比，根据燃烧器煤粉的投入量、水冷壁和过热器壁温测点温升速率，匹配给水泵的出力，并考虑给水工作压力较低且气化潜热较大的锅炉低负荷运行阶段。
Description
技术领域
本发明属于火力发电厂超临界燃煤电站锅炉调试技术领域，特别涉及一种用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法。
背景技术
超临界参数锅炉设备是火力发电站的核心设备，锅炉设备的启动是火力发电站成功发电并网的第一步，锅炉启动系统根据是否使用炉水循环泵可以分为有炉水循环泵启动和无炉水循环泵启动。如图1所示，有泵启动系统在贮水箱下方设置炉水循环泵，启动初期用循环泵将贮水箱的疏水送入受热面系统，使传热工质在省煤器—水冷壁—分离器—贮水箱—循环泵—省煤器之间形成循环回路，实现工质和热量的回收。如图2所示，无泵启动系统不设置炉水循环泵，在锅炉启动初期，温度达不到设计要求的低温水通过两侧A/B WDC阀排入疏水扩容器，不能回收低温水和其所携带的热量，当前超临界锅炉的启动系统会设置炉水循环泵，用以减少启动初期的热量损耗，但炉水循环常因循环水质不合格堵塞滤网，维修时必须将泵拆解，维修难度大周期相对较长，而火力发电站建成后需进行168小时商业试运才能并网发电，所以一旦出现炉水循环泵故障，只能采用将炉水泵系统隔离，进行无炉水循环泵启动，有炉水泵系统变为无泵系就要面临启动初期工质和热量无法回收，锅炉启动时间也会相应延长，水冷壁系统无法建立足够的质量循环流量进而水冷壁系统产气量降低，对水冷壁及下游的受热面冷却能力不理想，主、再热气温难以控制，受热面壁温测点容易频繁的出现超温现象，保持水动力稳定困难，若运行操作不及时，出现水、煤比失调，蒸发受热面产气量持续下降，壁温超过报警值并持续升高，导致超温爆管停机等严重运行事故。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法。
本发明采用的技术方案是：一种用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法，包括以下步骤：
步骤1：使用除盐水对锅炉的凝结水系统、低压供水管路系统进行冷态冲洗，直至排水的铁离子质量浓度小于200μg/L；然后对锅炉的除氧器和高压给水系统进行冷态冲洗，直至排水的铁离子质量浓度不大于200μg/L，排水的PH值在9.5～9.8之间；
步骤2：除氧器投入运行，控制除氧器内的温度不超过150℃，继续使用除盐水冲洗凝结水系统、低压供水管路系统、除氧器和高压给水系统，直至排水的铁离子质量浓度不大于100μg/L；
步骤3：向锅炉投入煤粉，并点火；控制锅炉的煤水比，在确保壁温温度、壁温温升速率和主汽升压速率正常的情况下进行升温升压，水煤比为20～22，锅炉给水流量在18％～20％BMCR负荷流量；
步骤4：汽轮机开始冲转，汽轮机的冲转压力为6～8.5Mpa；
启动锅炉的第二层燃烧器，在确保各级受热面的壁温测点温升速率不超过3℃/min的情况下，逐步加大煤粉的投入量；
机组并网发电，成功后，在330MW热负荷以下时，热负荷的提升速率不超过3MPa/min，控制压力的提升速率在0.05～0.15MPa/min以内，各受热面壁温测点的温升变化率不超过2℃/min；
步骤5：根据实际运行情况调整给水量与煤粉投入量，提升锅炉负荷；负荷的提升速率不超过3MW/min，控制压力的提升速率在0.05～0.15MPa/min以内，各受热面壁温测点的温升变化率不超过2℃/min；直至WDC阀及其电动门全部关闭后，锅炉完全进入直流状态，完成锅炉启动调试。
进一步的，步骤1中，凝结水系统、低压供水管路系统冷态冲洗时，当排水的铁离子质量浓度大于1000μg/L，冲洗方式为排放冲洗，当排水的铁离子质量浓度大于200μg/L且不大于1000μg/L时，冲洗方式为循环冲洗；
除氧器和高压给水系统冷态冲洗时，当排水的铁离子的浓度大于500μg/L，冲洗方式为排放冲洗，排水的铁离子质量浓度值大于200μg/L且不大于500μg/L时，冲洗方式为循环冲洗。
进一步的，步骤1中，除氧器和高压给水系统冷态冲洗时，根据汽水分离器的前水冷壁的温度和汽水分离器的内外壁温差控制上水速度，前水冷壁温度的降低率不大于2℃/min，内外壁的温差不大于50℃，上水速度不大于40t/h。
进一步的，步骤2中，当排水的铁离子的浓度大于500μg/L，冲洗方式为排放冲洗，排水的铁离子质量浓度值大于100μg/L且不大于500μg/L时，冲洗方式为循环冲洗。
进一步的，步骤3中，调整煤水比时，先尝试减少煤粉投入量，再尝试增加给水量。
进一步的，步骤3中，水冷壁系统、过热器系统和再热器系统的金属壁壁的温温升速率均不超过2℃/min，在10min时间间隔内温度的瞬间波动值不超过30℃；在10min时间间隔内水冷壁垂直段出口壁温温升速度不超过220℃；
过热器出口蒸汽的压力提升速率不大于0.1MPa/min；
分离器内外壁金属温度差，以及贮水箱的内外壁温差值差不大于25℃，汽水分离器和贮水箱的金属测点温度变化值不应超过5℃/min；
水冷壁系统螺旋段和垂直段之间集箱入口散管温度测点的最大值与最小值之间的差值不超过180℃。
进一步的，水冷壁系统、过热器系统和再热器系统的金属壁壁的温温升速率均不超过1.5℃/min；过热器出口蒸汽的压力提升速率不大于0.05MPa/min。
进一步的，步骤3中，升温升压阶段中，在投运条件具备时，缓慢的投入汽机旁路系统，并且维持高压旁路上的阀门在70％开度以上；如果启动过程中存在壁温温度难以控制的情况，投入一级过热器减温水。
进一步的，在步骤4中，水煤比可以控制在7.5～8.5之间。
进一步的，在步骤4中，工质汽温难以控制时，调整二次风门的开度配比，增加下层二次风的投入量，二次风箱的压差不低于0.384KPa。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
(1)启动流量合理。过大或者过小的启动流量都会对锅炉系统的启动以及受热面的安全运行产生非常恶劣的影响，如果启动流量设置的过大，启动时间就会相应的延长，锅炉长期在本生负荷(25％BMCR工况)以下运行，经济性和安全都无法保证。如果启动流量设置的过小则受热面会因工质蒸发冷却能力不足而面临超温爆管的风险。当锅炉的启动系统采用无炉水循环泵启动时，A/B WDC阀关闭前工质和热量都排入疏水扩容器，无法回收，此时投煤量和给水流量的控制最为关键。本发明所采用的调试方法根据锅炉启动时给水特性进行调节，使锅炉的启动流量与其本生负荷相匹配，在控制各级受热面测点温度不超过报警值的前提下，减少汽水分离器的排放量，尽可能的降低热量和工质的损失。
(2)给水、燃料精细操作。无炉水循环泵系统在启动初期由于系统性质，部分热量和工质的损失会影响水冷壁系统的蒸汽产生量，蒸汽流量低导致其所流经的受热面不能保证良好的冷却效果。本发明所采用的调试方法针对锅炉无炉水循环泵启动过程对给水和燃料的配比进行精细操作，控制启动过程中的水煤比，根据炉膛内的烟温测点，调整入煤量，给水控制提前操作，防止给煤量的波动而出现短时的烟温飙升而对锅炉安全运行产生不利影响。
(3)稳定受热面壁温升降速率。在燃烧器点火，初次煤粉时，炉膛内的温度较低，此时煤粉燃尽率在较低水平，随着炉膛内烟气温度升高，相对工质较低的温升速率，水冷壁管温度迅速提高。本发明所采用的调试方法根据燃烧器煤粉的投入量、水冷壁和过热器壁温测点温升速率，匹配给水泵的出力，并考虑给水工作压力较低且气化潜热较大的锅炉低负荷运行阶段，工质在炉膛内需要更多的热量提升蒸汽品质。为防止温度梯度变化过大而加剧管材热应力疲劳腐蚀，缩短管材使用寿命，必须将受热面壁温的温升速率控制在合理的范围内。
附图说明
图1为现有技术中带炉水循环泵启动系统图；
图2为现有技术中无炉水循环泵启动系统图；
图3为本发明实施例的流程图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
本实施例的实施过程以HG-1913/25.4-HM15型锅炉为例，该炉型为一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的直流锅炉、单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、紧身封闭布置的π型锅炉。采用中速磨直吹式制粉系统，每炉配7台MPS212HP-II磨煤机，燃用设计煤种时6运1备，锅炉以最大连续出力工况(BMCR)为设计参数。在设计条件下任何6台磨煤机运行时，锅炉能长期带BMCR负荷运行。
表1锅炉汽水系统主要参数表
本发明的实施例提供了一种用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法，如图3所示，其包括以下步骤：
步骤1：冷态冲洗阶段。
使用除盐水对锅炉的凝结水系统、低压供水管路系统进行冷态冲洗。按锅炉的启动规程，投运凝结水系统，冲洗凝结水系统、低压给水管路系统。冲洗后的排水，通过低温加热器的出口，排入锅炉的疏水扩容器，当排水的铁离子质量浓度大于1000μg/L，此时采取的冲洗方式为排放冲洗，排水槽作为机组的排水收纳容器，当排水的铁离子质量浓度不大于1000μg/L时，此时采取的冲洗方式为循环冲洗，凝汽器作为机组排水的收纳容器。直至排水的铁离子质量浓度小于200μg/L。凝结水系统和低压给水系统的冲洗合格依据是低压给水系统出水的铁离子质量浓度是否小于200μg/L，如果超过标准应持续冲洗，直至达到合格标准为止。
然后对锅炉的除氧器和高压给水系统进行冷态冲洗。低压给水系统出水铁离子质量浓度低于200μg/L后，按锅炉运行规程，投运高压给水系统。根据汽水分离器的前水冷壁壁温测点的温度和汽水分离器的内外壁温差控制上水速度，本工程控制上水速度不大于40t/h，并应控制上水速度，使前水冷壁温度的降低率不大于2℃/min，内外壁的温差不大于规定的50℃。当汽水分离器的底部排水的铁离子的浓度大于500μg/L，此时采取的冲洗方式为排放冲洗，排水槽作为机组的排水收纳容器，排水的铁离子质量浓度值不大于500μg/L时，此时采取的冲洗方式为循环冲洗，冷态冲洗结束的标准为，汽水分离器底部排水的铁离子质量浓度不大于200μg/L，排水的PH值在9.5～9.8之间。
步骤2：热态冲洗阶段。
除氧器投入运行，控制除氧器内的温度不超过150℃，当有相邻进组的辅汽系统可以利用时，利用辅汽加热除氧器。继续使用除盐水冲洗凝结水系统、低压供水管路系统、除氧器和高压给水系统，此时为热态冲洗阶段。水冷壁出口的壁温测点显示值在热态冲洗时不应超过在150℃，在这个温度下，用于热态冲洗水中的铁离子有较高溶解度。当分离器底部排水中铁离子的浓度超过500μg/L时，此时采取的冲洗方式为排放冲洗，排水槽作为机组的排水收纳容器，当铁离子质量浓度不超过500μg/L，此时采取的冲洗方式为循环冲洗，热态冲洗结束的标志为铁离子质量浓度不超过100μg/L。给水的铁离子质量浓度不超过100μg/L，锅炉开始投入煤粉点火进入升温升压阶段。
步骤3：升温升压阶段。
向锅炉投入煤粉，并点火；控制锅炉的煤水比，在确保壁温温度、壁温温升速率和主汽升压速率正常的情况下进行升温升压，水煤比为20～22。
本实施例的锅炉给水流量在20％BMCR负荷流量，约为382t/h，为防止给水流量低低MFT保护启动，应时刻监测锅炉给水流量的相关参数。监测水冷壁壁温测点均不超过报警值时，锅炉的给水流量可以适当的从382t/h降至360t/h。
壁温温度、壁温温升速率和主汽升压速率的正常标准为：
(1)应时刻关注水冷壁系统、过热器系统和再热器系统的金属壁温实时温度，温升速率均不宜超过1.5℃/min，不应超过2℃/min，在10min时间间隔内温度的瞬间波动值不应超过30℃，水冷壁垂直段出口壁温的温升速度不超过220℃，通过增加给水量或者减少煤粉投入量控制温升速率，首先尝试减少煤粉投入量，如果温升难以控制，再增加给水量，两侧A/B WDC阀门的开度不宜过大，根据A/B WDC阀疏水的状况适当调节给水流量，控制WDC阀较小开度为佳。
(2)过热器出口蒸汽的压力提升速率不宜大于0.05MPa/min，不应大于0.1MPa/min。
(3)在锅炉运行升温和升压的过程中，分离器内外壁金属温度差，以及贮水箱的内外壁金属测点温差值差不应大于25℃，为了避免热应力集中，汽水分离器和贮水箱的金属测点温度变化值不应超过5℃/min。
(4)为避免水冷壁鳍片由于温度变化过大产生拉裂现象，水冷壁系统螺旋段和垂直段之间集箱入口散管温度测点的最大值与最小值之间的差值不应超过180℃。
在投运条件具备时，应缓慢的投入汽机旁路系统，并且维持高压旁路上的阀门在70％开度以上，在无泵启动过程中，尽量不投入过热器系统的减温水，如果启动过程中存在壁温温度难以控制的情况，则尽量投入一级过热器减温水，防止减温水的大量投入对过热器系统的受热面壁温造成较大波动。
步骤4：干湿态转换阶段。
汽轮机开始冲转，汽轮机的冲转压力一般为8.5MPa。如果在冲转过程中，过热器的壁温难以控制，可以适当将冲转压力逐步降到6MPa。在汽轮机的转速达到2000r/min时，高温加热器和低温加热器应处于热备用状态用以提高给水温度。
根据运行要求，需要启动锅炉的第二层燃烧器时，各级受热面的壁温测点温升速率不应超过3℃/min。磨煤机启动初期应逐步加大煤粉的投入量，在满足稳定燃烧的前提下，不发生温度和压力的较大波动。
机组并网发电，成功后，330MW热负荷以下，负荷的提升速率不应超过3MPa/min，控制压力的提升速率在0.05～0.15MPa/min以内，各级受热面壁温测点的温升变化率不应超过2℃/min。
干湿态转换阶段中，水煤比干态和湿态转换时候需要监控的重要参数，密切监控各级受热面的壁温参数，如果出现超温现象，水煤比可以控制在7.5～8.5之间。在启动过程中，工质汽温难以控制时，可以调整二次风门的开度配比，增加下层二次风的投入量，使煤粉燃烧提前加大水冷壁系统的辐射吸热，减少过热器系统的吸热。二次风箱的压差不能低于0.384KPa。尽可能增大磨煤机系统热一次风的比例，减少冷风掺混量，提高磨煤机出口的一次风温的温度，维持锅炉炉膛内的稳定燃烧。
步骤5：完成启动升负荷阶段。
在锅炉的升负荷阶段，根据实际运行情况调整给水量与煤粉投入量，此时水煤比不宜低于8。负荷的提升速率不应超过3MW/min，控制压力的提升速率在0.05～0.15MPa/min以内，各级受热面壁温测点的温升变化率不应超过2℃/min。应首先进行燃烧调整的方法控制各级受热面壁温升降超过设计值的问题。当WDC阀及其电动门全部关闭后，锅炉完全进入直流状态，完成锅炉启动阶段。
以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。本发明的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，在本发明的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：使用除盐水对锅炉的凝结水系统、低压供水管路系统进行冷态冲洗，直至排水的铁离子质量浓度小于200μg/L；然后对锅炉的除氧器和高压给水系统进行冷态冲洗，直至排水的铁离子质量浓度不大于200μg/L，排水的PH值在9.5～9.8之间；
步骤2：除氧器投入运行，控制除氧器内的温度不超过150℃，继续使用除盐水冲洗凝结水系统、低压供水管路系统、除氧器和高压给水系统，直至排水的铁离子质量浓度不大于100μg/L；
步骤3：向锅炉投入煤粉，并点火；控制锅炉的煤水比，在确保壁温温度、壁温温升速率和主汽升压速率正常的情况下进行升温升压，水煤比为20～22，锅炉给水流量在18％～20％BMCR负荷流量；
步骤4：汽轮机开始冲转，汽轮机的冲转压力为6～8.5Mpa；
启动锅炉的第二层燃烧器，在确保各级受热面的壁温测点温升速率不超过3℃/min的情况下，逐步加大煤粉的投入量；
机组并网发电，成功后，在330MW热负荷以下时，热负荷的提升速率不超过3MPa/min，控制压力的提升速率在0.05～0.15MPa/min以内，各受热面壁温测点的温升变化率不超过2℃/min；
步骤5：根据实际运行情况调整给水量与煤粉投入量，提升锅炉负荷；负荷的提升速率不超过3MW/min，控制压力的提升速率在0.05～0.15MPa/min以内，各受热面壁温测点的温升变化率不超过2℃/min；直至WDC阀及其电动门全部关闭后，锅炉完全进入直流状态，完成锅炉启动调试。
2.如权利要求1所述的用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法，其特征在于，步骤1中，凝结水系统、低压供水管路系统冷态冲洗时，当排水的铁离子质量浓度大于1000μg/L，冲洗方式为排放冲洗，当排水的铁离子质量浓度大于200μg/L且不大于1000μg/L时，冲洗方式为循环冲洗；
除氧器和高压给水系统冷态冲洗时，当排水的铁离子的浓度大于500μg/L，冲洗方式为排放冲洗，排水的铁离子质量浓度值大于200μg/L且不大于500μg/L时，冲洗方式为循环冲洗。
3.如权利要求1所述的用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法，其特征在于，步骤1中，除氧器和高压给水系统冷态冲洗时，根据汽水分离器的前水冷壁的温度和汽水分离器的内外壁温差控制上水速度，前水冷壁温度的降低率不大于2℃/min，内外壁的温差不大于50℃，上水速度不大于40t/h。
4.如权利要求1所述的用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法，其特征在于，步骤2中，当排水的铁离子的浓度大于500μg/L，冲洗方式为排放冲洗，排水的铁离子质量浓度值大于100μg/L且不大于500μg/L时，冲洗方式为循环冲洗。
5.如权利要求1所述的用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法，其特征在于，步骤3中，调整煤水比时，先尝试减少煤粉投入量，再尝试增加给水量。
6.如权利要求1所述的用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法，其特征在于，步骤3中，水冷壁系统、过热器系统和再热器系统的金属壁壁的温温升速率均不超过2℃/min，在10min时间间隔内温度的瞬间波动值不超过30℃；在10min时间间隔内水冷壁垂直段出口壁温温升速度不超过220℃；
过热器出口蒸汽的压力提升速率不大于0.1MPa/min；
分离器内外壁金属温度差，以及贮水箱的内外壁温差值差不大于25℃，汽水分离器和贮水箱的金属测点温度变化值不应超过5℃/min；
水冷壁系统螺旋段和垂直段之间集箱入口散管温度测点的最大值与最小值之间的差值不超过180℃。
7.如权利要求6所述的用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法，其特征在于，水冷壁系统、过热器系统和再热器系统的金属壁壁的温温升速率均不超过1.5℃/min；过热器出口蒸汽的压力提升速率不大于0.05MPa/min。
8.如权利要求1所述的用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法，其特征在于，步骤3中，升温升压阶段中，在投运条件具备时，缓慢的投入汽机旁路系统，并且维持高压旁路上的阀门在70％开度以上；如果启动过程中存在壁温温度难以控制的情况，投入一级过热器减温水。
9.如权利要求1所述的用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法，其特征在于，在步骤4中，水煤比可以控制在7.5～8.5之间。
10.如权利要求1所述的用于超临界燃煤锅炉无炉水循环泵的启动调试方法，其特征在于，在步骤4中，工质汽温难以控制时，调整二次风门的开度配比，增加下层二次风的投入量，二次风箱的压差不低于0.384KPa。
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