等离子无油点火技术在600MW机组的应用 黑龙江电力 2006年12月.pdf

等离子无油点火技术在600MW机组的应用 魏 伟 (广东国华粤电台山发电有限公司,广东 台山529228) 摘 要:阐述了广东国华粤电台山发电有限公司一期工程3台国产600 MW机组燃煤锅炉等离子无油点火及 稳燃系统,指出了应用等离子无油点火技术调试期间出现的问题,提出了相应的解决措施和建议。 关键词:等离子;无油点火;应用 中图分类号:TK227. 7 文献标识码: B 文章编号: 1002 - 1663 (2006) 06 - 0461 - 02 Application of plas ma non - oil ignition technology to 600MW unit WEIWei (Guangdong Guohua Yudian Taishan Power Generation Co. , Ltd , Taishan 529228, China) Abstract:This paper discussed the plasma non - oil ignition technology and steady combustion system of 600 MW coal - fired boiler made in China in Guangdong Guohua Yudean Taishan Power Generation Co. , Ltd, pointed out problems occurred during its commissioning, put forward some measures and suggestions to solve these problems . Key words:plas ma; non - oil ignition; application 广东国华粤电台山发电有限公司一期工程 (5 台600 MW机组 ) 3 、4、5号机组锅炉是SG - 2026 /17. 5 - M905型亚临界压力控制循环 锅炉。该炉采用 π型布置、 平衡通风、 固态排 渣和摆动式燃烧器,制粉系统为正压直吹式。 该炉采用二级点火装置(轻油 — 煤粉或等离子 煤粉 ) , 设计煤种为神华煤,其发热量为24 MJ /kg, 校核煤种为22. 33 MJ /kg,燃油发热量为41. 031 ～41. 870 MJ /kg。 该炉每个角设置3层启动及助燃油枪,为了 节约燃油,在锅炉最下层燃烧器 (F 层)加装了烟 台龙源公司制造的等离子点火及稳燃系统,用于 直接点燃煤粉。 1 等离子点火及稳燃系统 3、4、5号600 MW机组等离子点火及稳燃系 统由等离子点火器、 燃烧器、 冷炉制粉冷风加热、 一次风在线监测、 图像火检和燃烧器壁温监测等 系统构成。 1. 1 等离子点火器及控制系统 根据3、4、5号机组锅炉的实际情况,将原F 层4台煤粉燃烧器改造为兼有等离子点火功能的 等离子燃烧器。在锅炉点火和稳燃期间,该燃烧 器具有等离子点火和稳燃功能;锅炉正常运行时, 该燃烧器具有主燃烧器功能,而且出力及燃烧工 况与原来保持一致。 燃烧器侧面装有等离子点火器,燃烧器内部 由一级燃烧室、 二级燃烧室等部分组成。一级燃 烧室内含煤粉浓淡装置,等离子电弧与煤粉在此 发生强烈的电化学反应,被裂解而产生大量挥发 燃气,同时被点燃;煤粉主要在二级燃烧室燃烧。 等离子燃烧器为固定式,不能摆动,应解除与其它 燃烧器的摆动连接。 等离子点火及稳燃系统设有完善的控制系 统,运行人员可以在主控室内完成启弧、 停弧、 功 率调节等操作,同时控制系统内部设有完善的保 护逻辑,可保证系统的安全运行: a.能够完成等离子系统内部各项设备的控制。 收稿日期: 2006 - 04 - 25 作者简介:魏伟(1971 - ) ,男, 1994年毕业于华北电力学院热能动力工程专业,工程师。 —164— 第28卷 第6期 黑龙江电力 2006年12月 控制主机可编程控制器PLC采用S7 - 300型,整 流柜内PLC采用S7 - 200型,控制主机可编程控 制器PLC与整流柜内PLC之间采用数据通讯,操 作方式为DCS或触摸屏方式。 b.重要信号MFT、 磨煤机跳闸、 等离子启停 操作和断弧采用硬接线方式与DCS连接,其它显 示信号与操作指令由PLC (S7 - 300型)经处理用 通信方式与DCS连接。 1. 2 冷炉制粉冷风加热系统 在F磨煤机入口主热风管道上安装冷风加 热器,在锅炉冷态启动时利用辅助蒸汽将F磨煤 机入口风温度加热到磨煤机启动所需要的温度。 加热汽源取自厂用辅助蒸汽母管,要求冷风加热 器入口蒸汽压力大于1. 0 MPa,温度大于300℃, 流量5. 0 t/h。设计冷风加热器后热风温度为 155℃,磨煤机额定出力风量下阻力不超过400 Pa。 1. 3 图像火检及冷却风系统 在F层4支等离子燃烧器侧面的二次风道上 安装带CCD摄像机的火检探头,将视频信号送至 PLC柜内的4画面分割器,通过视频分配器分成 两路,一路送到主控室全厂闭路电视系统,另一路 送至等离子图像火检电视,在点火和稳燃期间同 时监视所有等离子燃烧器火焰。 由高压离心风机向等离子图像火检探头提供 足够压力和冷却风量。单只火检探头冷却风量为 90 Nm 3 /h,与炉膛压差不小于2. 0 kPa。 2 等离子点火系统实际应用存在的 问题与解决措施 2. 1 调试初期的锅炉灭火问题 在首次应用等离子点火技术时,由于注重磨 煤机和给煤机本身逻辑修改,忽略了锅炉MFT的 逻辑修改,造成“ 全燃料丧失 ” 和“ 全火焰丧失 ”, 触发了几次MFT。通过对MFT逻辑进行了修改 优化,未发生不合理的设备跳闸和锅炉灭火问题, 证明逻辑修改成功。 2. 2 等离子点火初期的输灰系统自燃问题 在锅炉点火初期,由于制粉系统在低负荷下 运行,炉温低,燃烧不完全,飞灰可燃物含量较高 (约30% ) ,输送到灰库堆积易导致灰系统着火。 为了避免输灰系统自燃,在等离子点火初期,应采 取以下措施:增加排灰次数,加强燃烧调整,连续 监测飞灰可燃物含碳率,一般达到26%左右再进 入灰库。同时,灰库不要连续通入加热的气化风, 只有在放灰时,才通入热的气化风;另外,加快灰 库的放灰频率。 2. 3 等离子燃烧器出口的结焦问题 由于该厂燃用煤种是神府东胜煤,灰熔点低, 容易发生结焦,结焦部位一般发生在煤粉出口等 温度较高处。为了避免和减缓结焦情况发生,曾 经尝试改变煤种,试烧了发热量和含碳量比神府 东胜煤低且灰熔点较高的石炭煤,等离子燃烧器 壁温最高只有66℃,没有出现结焦现象,但燃烧 效果不理想,烟囱冒黑烟,燃尽率很低。另外,在 保证燃烧稳定和燃尽率的情况下,尽量提高一次 风速(一般控制风速为25～30 m /s) ,燃烧效果 较好。 2. 4 断弧与燃烧不稳定问题 按照等离子模式的逻辑,如果两个以上的燃 烧角断弧,就会导致磨煤机跳闸。一般发生断弧 的主要原因是等离子拉弧的阴极达到使用寿命 (阴极设计寿命一般不超过80 h,厂家承诺50 h)。 按照运行经验,当阴极的使用寿命超过50 h时, 就要注意运行参数,电流波动超过20 A时应提前 更换阴极。 延长阴极寿命的主要手段在于加强参数调 整,正常运行时,电流一般控制为270～290 A,电 压为300 V左右。在电流波动比较大时,表明等 离子运行开始不稳定,此时要根据实际情况调整 电压、 电流参数,使电流波动减小。 等离子阳极的使用寿命较长,一般可以达到 300 h以上,要定期进行清扫,去除氧化层。 当锅炉负荷升至断油负荷以上且等离子点火 器运行状态时,应及时将磨煤机切至正常运行方 式,防止因等离子点火器断弧造成磨煤机跳闸。 2. 5 等离子点火对锅炉升温升压率的影响 传统的锅炉燃油点火升温率只能达到1℃/ min左右,延长了整个机组启动时间。等离子点 火可以使升温升压率很容易达到设计值,而且容 易超限,影响锅炉寿命。因此,在等离子点火期 间,要注意对初始燃烧率的调整和控制,以免温升 等参数超限。锅炉需要点火加热才能提高炉膛温 度,投用等离子装置温度控制较难,还需要燃油。 因此,调试期间实现锅炉真正的无燃油设计还需 要在调试中解决等离子点火装置温升的控制。 3 结论及建议 a.在机组调试期间,通过机组吹管、 汽机试 (下转第468页) —264— Vol . 28,No. 6 Heilongjiang Electric Power Dec. 2006 7. 3 kPa,主蒸汽流量1 145 t/h。双塔双泵运行比 单塔双泵,循环水温度下降5. 5℃。循环水温度 在20℃ 左右时,循环水温度每下降1℃,可节约 燃料0. 3%～0. 5% [1 ] ,每天按单机最小发电量 600万kWh,设计发电煤耗328 g/ (kW h) 计 算,估算可节约30～50 t标准煤。 2. 4 双塔单双泵运行比较 从表1中可以看出,当负荷超过330 MW后, 启动第二台泵,负荷上涨34 MW的情况下,凝汽 器真空仍上涨了1. 56 kPa,故运行第二台循环水 泵是经济的。从以上数据可见,双塔运行经济效 益是比较明显的。 3 建议 a.在每年的4月1日至11月1日期间,只要 是单机运行,均可采用双塔运行,负荷高时采用双 循环水泵运行。 b.在循环水温度在15℃ 以下时,采用单台循 环水泵运行,即可保证经济真空。 c.每年5月中旬至8月中旬(夏季 ) , 当机组 负荷超过270 MW时,可采用运行2台循环水 泵的方式。 d.机组停运后,及时采用邻机循环水供水,及 早将停运机组循环水泵退出运行,可降低厂用 电率。 参考文献: [1 ]山西省电力工业局.发电厂集控运行(中级工) [M ].北京:中 国电力出版社, 1998. (编辑 李世杰) (上接第462页) 转、 发电机并网、168 h满负荷试运,等离子点火 技术能够在完全不投油的情况下完成锅炉点火、 升负荷,以及满足机组冲转、 并网的要求。等离子 装置投运后,油枪均处于备用状态,实现了零油耗 调试和商业运行。 3、4号机组锅炉采用等离子点火技术从吹管 到冲转、 并网、 带负荷试运和168 h运行结束,采 用等离子点火煤耗为14 029 t(煤价按500元/t) , 折合燃油约7 000 t(0号轻柴油按5 000元/t) ,节 约2 800万元。 b.电除尘装置可以在点火初期投入,减少了 点火初期排放大量烟尘对环境的污染,同时可以 缩短锅炉吹管、 冲转、 并网及带负荷阶段时间。 c.等离子点火模式尽管有突出的优越性,但 需要解决点火初期飞灰容易自燃、 燃烧器结焦、 断 弧、 磨煤机振动大、 升温升压率控制等问题。 应用等离子无油点火技术的几点建议: a.如果在锅炉设计时应用等离子点火技术, 锅炉燃烧器就应按等离子点火技术厂家提供的燃 烧器结构设计,有利于煤粉燃烧。 b.由于等离子点火的最下层燃烧器不能与锅 炉其它燃烧器同步摆动,因此对锅炉燃烧的调整 和温度控制应重新设计,消除最下层燃烧器摆动 后对锅炉的影响。 c.燃烧器出厂前顶部几层燃烧器的摆角和配 重块需重新进行调整。 (编辑 侯世春) (上接第465页) 查表可知螺旋副 λ及 ρ的值分别为3. 31和 5. 91。将以上数据代入式(13)得: T=Fzd2/2 tan(λ+ρ) =357 Nm 即:阀门的开启力矩为357 Nm。 根据计算得知的参数和考虑到适当的设计裕 量,电动旁路装置最终选用德国进口的SIPOS 5FLash系列电动装置,输出转距为500 Nm,型号 为2SA5054。 4 结束语 改造后的1、2号机旁路阀门投入使用至今, 没有发生过阀门卡涩和自行关闭现象,保障了机 组安全稳定运行,减少了设备维护次数,提高了机 组经济性和安全性。 参考文献: [1 ]徐柳生,陈莲君. 125 MW汽轮机结构及检修工艺[M ].北京: 机械工业出版社出版, 1993. [2 ]韩立人.管道与阀门[M ].北京:水利电力出版社, 1986. (编辑 郭金光) —864— Vol . 28,No. 6 Heilongjiang Electric Power Dec. 2006