1000 MW超超临界塔式炉整套启动调试关键技术分析与对策

谢国鸿，黄伟，彭敏，徐湘沪，陈文，杨剑锋，朱光明

(湖南省电力公司试验研究院，湖南长沙 410007）

1000 MW超超临界塔式炉整套启动调试关键技术分析与对策

谢国鸿，黄伟，彭敏，徐湘沪，陈文，杨剑锋，朱光明

(湖南省电力公司试验研究院，湖南长沙 410007）

介绍华润彭城电厂三期扩建工程1000 MW超超临界塔式锅炉的主要特点及其设计参数，从并网前后的参数调整与控制、干/湿态转换、低NOx燃烧优化调整、汽温偏差的调整和消除等几个方面进行重点分析，并提出相应的解决办法和对策。

1000 MW塔式炉;超超临界;调试关键技术;对策

华润彭城电厂三期扩建工程建设2×1000 MW超超临界燃煤发电机组 (厂内编号分别为5和6号)，其中5号机组于2010年6月22日完成168 h满负荷试运行，从机组首次并网到完成168 h满负荷试运行用时16 d。6号机组在总结5机组调试运行的基础上，总启动时间进一步缩短至13 d，于2007年7月6日顺利完成168 h满负荷试运行，实现了1月内2台百万机组双投的良好试运成绩。

1 1000 MW超超临界塔式锅炉特点

1.1 锅炉主要技术参数

锅炉由上海锅炉厂有限公司设计生产，为超超临界压力参数变压运行螺旋管圈直流锅炉，单炉膛塔式布置形式、一次中间再热、四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊构造、露天布置。BMCR工况下过热蒸汽流量为3 044 t/h，过热蒸汽出口压力为27.46 MPa，过热蒸汽出口温度为605℃，再热蒸汽出口压力为5.76 MPa，再热蒸汽出口温度为 603℃〔1〕。

1.2 锅炉结构布置

锅炉钢架为全钢构架，整个钢架高度分成5层刚性平面。主钢架由4根面积为2 500 mm×2 500 mm的大立柱构成，柱间距离深度为31.5 m，宽度为30.5 m。炉膛宽度21 480 mm，炉膛深度21 480 mm，水冷壁下集箱标高为4 m，炉顶管中心标高为111.275 m。大板梁顶标高120.73 m。炉膛由管子膜式壁组成，水冷壁采用螺旋管加垂直管的布置方式。从炉膛冷灰斗进口标高4 450 mm到标高61 013 mm处炉膛四周采用螺旋管圈，在此上方为垂直管圈，锅炉上部沿着烟气流动方向依次分别布置有一级过热器、三级过热器、二级再热器、二级过热器、一级再热器、省煤器。锅炉上部的炉内受热面全部为水平布置，穿墙结构为金属全密封形式。所有受热面能够完全疏水干净。

1.3 锅炉燃烧系统

锅炉配置6台ZGM133N中速磨煤机，其中5台运行，1台备用。燃烧器共设置12层煤粉喷嘴，燃烧方式采用低NOx摆动式四角切圆燃烧技术，采用低NOx同轴燃烧系统。在煤粉喷嘴四周布置有燃料风 (周界风)。燃烧器风箱分成独立的3组，下面2组风箱各有6层煤粉喷嘴，对应3台磨煤机，在每相邻2层煤粉喷嘴之间布置有1层燃油辅助风喷嘴。每相邻2层煤粉喷嘴的上方布置了1个组合喷嘴，其中预置水平偏角的辅助风喷嘴(CFS)和直吹风喷嘴各占约50%出口流通面积。在主风箱上部布置有6层可水平摆动的分离燃尽风SOFA(Separated OFA)燃烧器二次风喷嘴。

2 并网前后的参数调整与控制

并网前锅炉主要通过燃煤量、高低旁开度、储水箱溢流流量等来控制升温升压的速度。冷态启动时，控制冲转参数主汽压力为6 MPa左右，主汽温度在400～420℃，汽轮机可开始冲转。在启动初期，由于采用微油点火技术，试运期间ZGM133G型中速磨的初始煤量需最低控制在30 t/h左右，此时炉膛温度短时间内升高较快，需要保证溢流流量在200～250 t/h来控制水冷壁的壁温增长低于3℃/min以下，炉膛二次风风量在1 100～1 200 t/h之间。

在汽轮机定速3 000 r/min并网之前，在调整汽温汽压的同时，需注意控制最小燃料量，从运行情况来看，并网之前需确保有2套制粉系统运行，最低煤量控制在105～110 t/h，高旁开度在30%左右，并网后SGC走步可直接带80 MW以上负荷运行，此时锅炉启动储水箱水位可维持正常运行。若燃料量过低导致热负荷不足和升负荷速率过快，可能导致启动储水箱水位高而MFT触发动作。由于SGC自定的并网后的目标负荷为150 MW，且升负荷速率为10 MW/min，锅炉的热负荷很难与机组电负荷匹配，因此并网前需要根据锅炉的热负荷情况对目标负荷和升负荷速率进行合理设定，也可以在并网后适时对目标负荷和升负荷速率调整，避免由于热负荷严重不足而导致电/热负荷比列的严重失调而导致不可控。

3 干/湿态转换的要点剖析

锅炉设计最低直流负荷为30%BMCR，此时对应的给水流量约913.2 t。下部水冷壁质量流速直流负荷起点为758 kg/(m2·s)，上部水冷壁垂直管圈1和2所需的质量流速直流负荷起点分别为384，81 kg/(m2·s)。

为确保水冷壁壁温及分离器出口过热度的平稳，在湿态转干态时，维持高加出口的给水流量在1000～1 100 t/h不变，逐步增加燃料量，根据炉水循环泵进出口差压和运行电流逐步关小出口调节门，省煤器出口流量不高于1 400 t/h，需注意省煤器进口给水的过冷度控制在30℃以上，避免因过冷度低而导致省煤器出口给水汽化使得给水流量计显示不准导致MFT动作。此时溢流全关、分离器出口的过热度缓慢提升，当过热度增加至6～10℃，此时需要根据水煤比同时增加燃料量和给水，期间根据主汽压力增加机组的电负荷，机组负荷基本维持在300～360 MW之间，在过热度平稳后湿态转干态过程结束，炉水循环泵退出运行。

在干态转湿态时，机组负荷在300～350 MW之间，2～3套制粉系统运行，此时给水流量在1000 t/h左右，分离器出口的过热度在15～20℃，缓慢减少燃料量，分离器出口的过热度逐渐降低，随着过热度的缓慢降低至1℃以下时，储水箱开始逐渐建立水位，在储水箱有可见水位时，启动炉水循环泵运行，根据水位升高情况调整炉水循环泵出口的再循环门的开度，需根据溢流量及时调整给水流量，此时在减燃料量的时候不可速度过快，避免因电负荷快速下降导致高加过早解列。各参数基本平稳后干态转湿态结束。

4 低NOx燃烧优化调整措施

锅炉燃烧器通过采取带同心切圆燃烧方式(CFS)和强化着火 (EI)煤粉喷嘴设计来使NOx排放浓度≤450 mg/Nm3，同时采用了 CCOFA和SOFA实现对燃烧区域过量空气系数的多级控制。在满负荷试运下，调整前脱硝装置入口的NOx测量装置DCS显示的NOx浓度为550～600 mg/Nm3。将SOFA风的开度由50%～60%开大至90%～100%，CCOFA风的开度由50% ～60%调整至80%左右，同时将投运火嘴对应的辅助二次风风门开度关小10%左右，维持二次风箱与炉膛的差压在0.6 kPa左右，调整后该测量装置DCS显示的NOx浓度降低为450～480 mg/Nm3，可见实现燃烧区域二次风的多级控制对氮氧化物的影响较大。

5 汽温偏差的调整和消除

汽温偏差主要通过SOFA风的水平摆角来实现，摆角可水平调整+25°到-25°，方向与火球旋转方向相反。试运期间发现再热器出口汽温A/C侧偏高于B/D5～10℃，比较高温再热器的壁温测点，也发现炉左侧约高10～15℃，可见火焰略有向炉左侧靠后3号角倾斜。将3号角SOFA风摆角调整约10°(朝内侧及火球旋转相反方向)，再热器的温度偏差得到了减少，4个出口A/B/C/D的温度偏差基本控制在3℃左右。从二次风的配风调整来看，其余二次风挡板开度大小的调整对汽温偏差的调整有限，而SOFA风的水平摆角调整对汽温偏差的调整较为明显，但是需要注意根据汽温偏差的情况对水平摆角的方向进行正确调整，因为1，3号角与2，4号角的手动调整内外方向正好相反。

6 结论

塔式炉由于具有占地面积小、对流受热面烟气流场均匀分布、烟气流动阻力较小、优异的备用和快速启动等优点〔2-3〕，目前在国内1000 MW超超临界机组已成功投用8台。文中从调试和运行的角度对1000 MW超超临界塔式炉的几个关键运行技术参数控制进行了详尽分析，对同类型机组的调试和生产运行具有借鉴意义。

〔1〕上海锅炉厂有限公司.3 044 t/h超超临界压力直流锅炉产品说明书〔S〕.

〔2〕谢国鸿，黄伟，彭敏，朱光明.1000 MW超超临界锅炉设计特点与选型分析〔J〕.湖南电力，2010，(1):30-32.

〔3〕马新立.1000 MW超超临界塔式锅炉特点及调试技术〔J〕.能源研究与利用，2009，(1):35-38.

The key technology analysis and countermeasures of start-up commissioning on 1000 MW ultra-supercritical tower-type boilers

XIE Guo-hong，HUANG Wei，PENG Min，XU Xiang-hu，CHEN Wen，YANG Jian-Feng，ZHU Guang-ming

(Hunan Electric Power Test＆ Research Institute，Changsha 410007，China)

The main technical characteristics and design parameter of 1000 MW unit ultra-supercritical tower boilers in Xuzhou Pengcheng Power PlantⅢ project is introduced.Parameter control before and after synchronization，conversion between dry and wet status，combustion optimization of low NOx，steam temperature deviation adjustment are described in detail，moreover corresponding solutions are put forward in the paper.

1000 MW tower-type boiler;ultra-supercritical;the key commissioning technology;countermeasure

TM216

B

1008-0198(2010)Z1-0019-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2010.Z1.004

2010-08-06

谢国鸿(1979— )，男，湖南娄底人，硕士，工程师，从事锅炉基建调试、锅炉故障诊断、节能和生产试验研究院。