锅炉炉膛负压 MFT动作后炉膛负压波动大及其对策
随着电力建设的迅速进步,新建机组普通向高参数,大容量发展,近几年以来,投产的机组除小部分供热、能源综合利用工程外,投产和在建机组大部分都是600MW及以上容量机组,如在江苏省内,近年内投产或在建600MW级别机组达30台以上,投产或在建的1000MW机组也达10台左右。设计参数以超临界、超超临界为主。高参数大容量新机组的大量建设,提高了我国电力工业的平均水平,大大降低了能耗,对于电力事业发展有重要的意义,但是也带来了设计、施工、运行各方面的一系列新问题。 对于三大主机之一的锅炉而言,更高的主汽参数意味着更高等级的新型钢材大量应用;更大的机组容量意味着蒸发量更大,炉膛高度更高,炉膛容积更大,对600MW级别典型π式炉,BMCR工况蒸发量约2000t/h左右,炉顶大板梁标高约70~80m左右,对于1000MW塔式炉,BMCR工况蒸发量达到3000t/h左右,炉顶大板梁标高则高达120m。相应,锅炉各辅机容量也大幅度增加。如锅炉侧主要设备引风机,600MW机组不带脱硫脱硝,引风机叶轮直径已经达到3500mm,TB工况下烟气流量达到460 m3/s,全压升4000Pa,轴功率2600kw,带脱硫脱硝机组,TB工况,烟气流量达520 m3/s,全压升7200Pa,轴功率4200kw。 由于当前投运机组普遍为平衡通风方式,炉膛容积大,风机功率大,机组从满负荷跳闸后,很容易造成炉膛负压瞬间大幅度下拉,普遍低于-3000Pa,甚至能到-5000Pa以下。如某600MW级别机组400MW左右负荷,六台风机全部投运,MFT动作,风机全部跳闸,炉膛负压瞬间最低到-4000Pa以下。由于电除尘出口非金属膨胀节可能本身存在强度问题,施工单位也未完全按照设计图纸施工,过大的负压导致该膨胀节被撕开,炉膛负压完全不随引风调节变化,大量保温材料及铁皮进入风机,导致风机叶片严重受损,不得不全部更换。针对这种状况,为了减小MFT动作后炉膛负压波动,采取了MFT动作后超驰减小引风机动叶开度的方法。之前,为了探明直接大幅度减小动叶开度对炉膛负压的影响,做了相应模拟性试验。其试验内容主要有: 在平衡通风条件下,试验送风机、引风机动叶开度的对应关系。 在平衡通风条件下,试验引风机调节对炉膛负压的影响。 在保证炉底水封的条件下,测试引风机入口压力所允许的最大值。 试验方法:
在平衡通风条件下,送风机、引风机动叶开度的对应关系保持锅炉平衡通风,将送风机动叶分别置于0%、25%、50%、75%的开度,调节引风机、维持锅炉炉膛负压-50Pa左右,记录送、引风机开度、电流、出入口风压等参数。 在平衡通风条件下,引风机调节对炉膛负压的影响调节锅炉风量至2000T/H,炉膛负压-50Pa左右,记录炉膛负压、送引风机动叶开度、电流、出入口风压等参数,然后维持送风机动叶开度不变,缓慢关闭引风机动叶,记录炉膛负压、送风机电流、出口风压,引风机动叶开度、电流、出入口风压等参数的变化,当引风机动叶开度减小20%后,维持工况不变,记录各参数。如果稳定后,炉膛风压仍在正常范围,则继续下一步试验。 调节锅炉风量至2000T/H,将引风机动叶开度直接减小20%,观察并记录炉膛负压的变化。 试验在保持炉底水封的情况下,引风机入口负压所允许达到的最大值。 调整送引风机至2000T/H左右,安排人员在炉底水封处监视,增大引风机开度,观察对炉底水封的影响,记录炉膛负压、送引风机动叶开度、电流、出入口风压等参数,当炉底水封接近破坏的临界点的时候,停止调整。记录各参数。 该试验虽然只是冷态模拟,但是风机开度阶跃式减小对热态也具有较强的参考意义。试验结果,直接将动叶开度指令减小20%,因动叶动作有速度限制,动叶实际开度在5s左右平稳到达目标值,炉膛负压在10s左右内平稳上升2000Pa左右,对炉膛负压冲击有限。 结论:1.阶跃减小引风机动叶指令,动叶开度、炉膛负压变化比较平稳,最大波动幅度在安全范围内,不会对炉本体及风机的安全造成威胁;2.阶跃减小引风机动叶指令,产生的效果可有效部分对冲MFT后炉膛负压波动,对减小炉膛负压波动幅度有比较明显的作用。 根据试验结果,MFT动作后的引风机开度调节方案最终定为:锅炉MFT动作后,当炉膛负压低于500Pa时触发引风机动叶联关指令。引风机动叶联关指令触发后,引风机动叶根据当前汽机调节级前实际压力进行关闭,实际压力为满负荷设计压力时,动叶直接关闭20%,实际压力低于设计压力,则动叶关闭幅度按比例减小。动叶关闭到目标值的控制时间设为3秒。动叶关闭到目标值后,投入炉膛负压自动根据炉膛负压进行调节。 采取以上措施后,MFT动作后,炉膛负压变化明显平缓,最低不超过-2500Pa,未再造成设备损坏事故。 对于其他同类型机组的的相似现象,采取了类似的措施,也有比较明显的效果。 结束语对于MFT动作后炉膛负压波动大的原因,初步探讨可能是因为熄火后,烟气温度下降较快,体积急剧收缩,而炉膛容积太大,风机容量也大,惯性较大,不能及时调整,导致炉膛负压瞬间下降幅度过大。深层原因,还有待相关专家和工程人员研究实践。参考文献[1]赵振宙等. 风机对“锅炉内爆”影响的基础理论分析[J]锅炉技术.2006.06[2]陈剑锋等. 华能福州电厂二期300MW机组锅炉负压控制系统[J]热力发电.2004.06
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