内补燃型余热锅炉补燃系统运行控制方案研究

何冬林 (长江大学研究生院,湖北 荆州 434023)中石油塔里木油田分公司塔西南勘探开发公司,新疆 泽普 844804

内补燃型余热锅炉补燃系统运行控制方案研究

何冬林 (长江大学研究生院,湖北 荆州 434023)中石油塔里木油田分公司塔西南勘探开发公司,新疆 泽普 844804

燃烧可燃气体的内补燃型余热锅炉补燃系统通常由主燃烧器、燃料供应系统、火焰检测系统等组成,其上位监控系统采用PLC构建,也可以接入整个联合循环发电装置的控制系统中。为了提高燃气轮机联合循环发电装置运行的可靠性,根据生产实际,从阀门泄漏检测、点火及停补燃程序3个方面具体对内补燃型余热锅炉补燃系统运行控制方案进行了研究。实际应用表明,该补燃系统运行控制方案能够提高内补燃型余热锅炉的可操作性及自动化水平,具有可行性。

余热锅炉;补燃系统;程序控制

随着天然气作为主要清洁工业燃料的推广和应用,燃气轮机联合循环发电技术获得了快速发展。燃气轮机联合循环发电装置具有建设周期短、综合热效率高、排污少、启停迅速、自动化程度高等特点,特别适合于孤网、热电联供和调峰电厂。作为燃气轮机联合循环发电装置主要设备之一的余热锅炉,根据补燃装置布置形式,可以将其分为外补燃型和内补燃型。当燃气轮机排气温度低且对蒸汽温度要求较高时,就需要采用内补燃型余热锅炉。下面,笔者对内补燃型余热锅炉补燃系统运行控制方案进行了研究,以便为提高燃气轮机联合循环发电装置运行的安全可靠性提供帮助。

1 内补燃型余热锅炉补燃系统结构

燃烧可燃气体的内补燃型余热锅炉补燃系统通常由主燃烧器、燃料供应系统、火焰检测系统等组成,其上位监控系统采用PLC构建,也可以接入整个联合循环发电装置的控制系统中。主燃烧器包括大火炬燃烧器和小火炬燃烧器。燃料供应系统包括补燃关断阀、自立式调压阀、主回路前/后关断阀、流量调节阀、分段关断阀、流量计、点火回路前/后关断阀、主回路/点火回路放空阀、阻火器和相关检测仪表等。火焰检测系统包括点火火焰检测器和主燃烧器火焰检测器。内补燃型余热锅炉补燃系统结构图如图1所示。

图1 内补燃型余热锅炉补燃系统结构图

内补燃型余热锅炉补燃系统一般布置在锅炉入口烟道中,燃料直接喷入烟道并与燃气轮机排气混合燃烧,利用燃气轮机排气剩余的氧气作为燃料的氧化剂,利用入口烟道的内部空间作为补燃燃烧室,不必另设燃烧室和鼓风机。因此,该系统结构简单、易于调控且运行维护方便。

2 控制方案

运行中的内补燃型余热锅炉补燃系统具有以下特点:补燃空气来源于燃气轮机的排气,其流速高且含氧低,因而不易点火;存在最高烟气温度限制,若补燃后烟温过高,会直接影响烟道结构及其使用寿命;燃料供应压力应保持稳定,若燃料供应压力过高,会导致火焰过长,进而烧坏过热器;若燃料供应压力过低,往往会造成装置熄火。为此,需要加强内补燃型余热锅炉补燃系统顺序控制,以便保证装置正常运行。

2.1 阀门泄漏检测

在余热锅炉点火前应进行阀门泄漏检查,当发现阀门产生泄漏时应严禁点火,否则会导致爆炸事故的发生,因而必须特别重视阀门泄漏的检测。根据生产实际,制定了阀门泄漏检测程序控制方案(见图2)。

2.2 点火程序

由于燃气轮机排气流速高、含氧量低,内补燃型余热锅炉补燃系统一般不易点燃,因而通常采用先点点火枪、再引燃小火炬燃烧器的方法。点火时,首先将可燃气体和冷却空气在点火枪内混合并用点火器点燃,再通过调节冷却风压力来控制点火枪火焰长度,当火焰监测器检测到点火火焰后就可以引燃小火炬燃烧器。实践证明,采用上述方案后点火成功率极高。点火程序控制图如图3所示。

图2 阀门泄漏检测程序控制图

图3 点火程序控制图

2.3 停补燃程序

内补燃型余热锅炉补燃系统停机过程中通常会遇到熄火状况,因为此时仍有大量可燃气体在喷入,极可能导致爆炸,因而需要特别重视停补燃控制过程。为此,通常采用将主燃烧器分为几组并用分段阀控制的方法,这样可有效避免熄火的危险。停补燃程序控制图如图4所示。

图4 停补燃程序控制图

3 结语

根据生产实际对内补燃型余热锅炉补燃系统运行程序控制方案进行了研究。该补燃系统运行控制方案在多个热电联供电厂实施后,提高了内补燃型余热锅炉的可操作性及自动化水平,这表明内补燃型余热锅炉补燃系统运行控制方案是可行的,能够应用于孤网、热电联供和调峰电厂的生产实践中。

[编辑]李启栋

TM621.2

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16731409(2014)25006603

2014-04-02

何冬林(1973-),男,高级工程师,硕士生,现主要从事石油与天然气工程方面的研究工作。