國電建投內(nèi)蒙古能源公司布連電廠調(diào)研報(bào)告

1、國電建投內(nèi)蒙古能源有限公司布連電廠調(diào)研報(bào)告1. 概述 國電建投內(nèi)蒙古能源有限公司由國電電力發(fā)展股份有限公司、河北省建設(shè)投資公司按50%： 50%比例出資組建的新型煤電一體化企業(yè)。公司于 2005年 11月18日在內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市注冊成立。布連電廠一期 2X 660MV機(jī)組 于2010年7月獲得國家發(fā)改委核準(zhǔn)。2012年12月28日，#1機(jī)組實(shí)現(xiàn)首次并網(wǎng)， 2013年1月31日通過168小時(shí)試運(yùn)，7月 23日完成了性能考核試驗(yàn)，期間最高負(fù)荷 710MW。2013年5月19日，#2機(jī)組實(shí)現(xiàn)首次并網(wǎng)， 6月27日通過168小時(shí)試運(yùn)， 8月30日完成了性能考核試驗(yàn)，期間最高負(fù)荷 730MW。2.

2、 布連電廠主要設(shè)計(jì)優(yōu)化及新技術(shù)概況2.1 鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化鍋爐主汽壓力由26.15MPJ提高到28MPa鍋爐排煙溫度由130C降低至125 C; 再熱系統(tǒng)壓降由高壓缸排氣壓力的 10%減至8%。2 .2系統(tǒng)配置優(yōu)化 鍋爐輔機(jī)采用單列布置，包括空氣預(yù)熱器、主給水系統(tǒng)、送引風(fēng)系統(tǒng); 采用100%高壓旁路，鍋爐過熱器系統(tǒng)取消安全閥。2.3蒸汽側(cè)設(shè)計(jì)優(yōu)化采用四級過熱器布置方式，盡量減小各級受熱面的面積，控制各級高 溫受熱面的焓增，可以有效減小屏間和管間溫度偏差，大大降低受熱面管子 極端高溫的溫度水平;受熱面順流布置，避免高溫?zé)煔夂透邷卣羝嘤龅那闆r;在各級受熱面進(jìn)口集箱設(shè)置節(jié)流孔，控制屏間和管間流量偏

3、差；屏式過熱器采用發(fā)卡式結(jié)構(gòu)，使得同屏管間流程長度均勻一致，減小 管間流量偏差；采用跳管措施，平衡各管間流程差異和傳熱強(qiáng)度差異，使得各管流量 和蒸汽溫度均勻；受熱面不采用小彎管半徑結(jié)構(gòu)，末級再熱器采用大U形布置方式，防止氧化皮脫落阻塞，且有利于吹管過程中將異物吹出； 材料種類和規(guī)格采用保守的設(shè)計(jì)原則。2.4 煙氣側(cè)設(shè)計(jì)優(yōu)化墻式對沖燃燒 煙氣側(cè)空氣動(dòng)力場和溫度場分布均勻；可將爐膛左 右溫度偏差控制在20C以內(nèi)。同時(shí)，墻式對沖燃燒方式不會(huì)因鍋爐容量的變 化來影響這種分布均勻性，尤其是大容量鍋爐更具優(yōu)勢；6層、每層 6只，共 36只燃燒器的布置方式 進(jìn)一步分散熱輸入，使 得空氣動(dòng)力場和溫度場分布更加

4、均勻，有利于降低高溫受熱面的最高溫度水 平。爐膛大折煙角的結(jié)構(gòu)形式，有利于煙氣轉(zhuǎn)向時(shí)的均流，使得煙氣在水 平煙道處的溫度和速度分布非常均勻。2.5 其他主要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用使用等離子點(diǎn)火，取消燃油系統(tǒng)；取消爐頂節(jié)流圈；采用無循環(huán)泵的簡化啟動(dòng)系統(tǒng)； 部分穿墻管道采用柔性密封技術(shù)等。3. 布連電廠鍋爐設(shè)備概況及主要設(shè)計(jì)參數(shù)3.1鍋爐設(shè)備概況國電建投內(nèi)蒙古能源有限公司煤電一體化項(xiàng)目布連發(fā)電廠2X 660M超超臨界空冷燃煤機(jī)組的鍋爐設(shè)備為北京B&滋司按美國B&公司 SWUM爐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本工程燃用的設(shè)計(jì)、校核煤質(zhì)特性和自然條件，進(jìn)行性能、結(jié)構(gòu)優(yōu) 化設(shè)計(jì)的超超臨界參數(shù)SWURSpiral Wound U

5、P ）鍋爐。鍋爐配有不帶循環(huán)泵的內(nèi)置式啟動(dòng)系統(tǒng)。鍋爐設(shè)計(jì)煤種和校核煤種均為本地煤礦的煙煤。鍋爐采用中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，前后墻對沖燃燒方式，配置B&滋司DRB-4ZT型低NO雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器及NO噴口（ OFA。鍋爐尾 部設(shè)置分煙道，采用煙氣調(diào)溫?fù)醢逭{(diào)節(jié)再熱器出口汽溫。鍋爐尾部采用單列 布置，鍋爐豎井下設(shè)置一臺(tái)三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。圖3-1為國電布連660MW SWUP鍋爐島總圖。圖3-1 :國電布連660MW SWUP鍋爐島總圖3.2鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)表3-1鍋爐主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目單位BMCRBRL過熱蒸汽流量t/h20822022過熱蒸汽壓力MPa2827.94過熱蒸汽溫度C605605給水

6、溫度C297294再熱蒸汽流量t/h17551697再熱蒸汽進(jìn)口壓力MPa6.1025.868再熱蒸汽出口壓力MPa5.8725.646再熱蒸汽進(jìn)口溫度C370364再熱蒸汽出口溫度C603603鍋爐保證效率（BRL,按低位發(fā)熱量）%94保證最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷%BMCR30NOx排放保證值（02=6%mg/Mm3350一次汽壓降（省煤器入口至過熱器出口）MPa3.6再熱器壓降MPa0.23表3-2爐膛幾何尺寸和熱工參數(shù)名稱單位布連DES爐膛高度mm64500爐膛寬度mm23192.7爐膛深度mm16304.7爐膛容積熱負(fù)荷kW/m375.88膛容界面負(fù)荷kW/m34.292燃燒器壁面熱負(fù)荷MW

7、/m21.466上排燃燒器至屏低距離m25.063.3煤質(zhì)特性參數(shù)表3-3煤質(zhì)元素分析兀素分析符號單位布連DES布連ALT收到基碳Car%60.0256.71收到基氫Har%3.583.34收到基氧Cbr%8.158.75收到基氮Nar%0.800.75收到基硫Sar%0.800.70收到基灰份Aar%10.6517.64收到基全水份M%16.0012.11表3-4煤質(zhì)工業(yè)分析工業(yè)分析符號單位布連DES布連ALT可燃基揮發(fā)份Vhdaf%36.0532.63收到基揮發(fā)份VMar%26.4422.92收到基灰份Aar%10.6517.64收到基全水份M%16.0012.11固定碳FC%46.914

8、7.33變形溫度IToC11501030軟化溫度SToC11601080半球溫度HTC11601080溶化溫度FTC11701090可磨性系數(shù)HGI/4875收到基低位發(fā)熱量Qnet.ar kJ/kg2270020900表3-4煤質(zhì)灰分析灰分析符號單位布連DES布連ALT二氧化硅SiO2%39.2342.53三氧化二鋁Al 2O3%16.7315.21二氧化鈦TiO2%0.90.63三氧化二鐵Fe2O3%9.8A14.79氧化鈣CaO%418.6317.60氧化鎂MgO%3.40.9氧化鉀K2O%9.65.2氧化鈉Na2O%8.726.77,五氧化二磷P?O5%0.00.0氧化錳MnO%8.o

9、8.o三氧化硫SQ%0.18.7a其它%10.681.4274.布連電廠鍋爐主要性能指標(biāo)#1、#2鍋爐分別于2013年8月和2013年9月通過性能考核試驗(yàn)，兩臺(tái)爐主要考核指標(biāo)與鍋爐保證值的比較見表4-1 :表4-1兩臺(tái)爐性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)與保證對比項(xiàng)目單位保證值#1爐測量值#2爐測量值效率%9495.23考核效率計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) ASMEPTC4.194.36考核效率計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) ASME PTC4 女口 轉(zhuǎn)化成ASMEPTC4.1 （鍋爐合同約定），效率約為94.57%排煙溫度（BRL修正后）118110.6107.8未燃盡碳熱損失Luc0.630.130.311BMC工況鍋爐最大出力t/h208221042

10、084NOx排放（含氧量6%）mg/m350306.7無不投油穩(wěn)燃（負(fù)荷/流 亙%BMCt/h :10( 62.4.6 )29.4 (613)無水冷壁壓降MPa1.991.691.31省煤器壓降MPa0.25無過熱器壓降MPa1.611.51.519再熱器壓降MPa0.230.230.18空預(yù)器煙氣側(cè)壓降KPa1.391.311.26鍋爐煙道阻力KPa1.6 10%無1.643空預(yù)器漏風(fēng)率%54.74.94從表4-1中可看出，兩臺(tái)鍋爐的熱效率測試值均高于鍋爐效率保證值。 尤其是1號機(jī)組的效率高于保證值的1.23個(gè)百分點(diǎn)，兩臺(tái)爐的未燃盡碳熱損 失0.13%和0.311%均遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值的0.63%

11、各0.5個(gè)百分點(diǎn)和0.319個(gè)百分點(diǎn), 鍋爐的排煙溫度也分別低于設(shè)計(jì)值的8C和10C;汽水側(cè)的各項(xiàng)阻力均低于保 證值，尤其是2號爐在取消水冷壁進(jìn)口集箱的節(jié)流孔圈后，水冷壁和省煤器 的總阻力低于設(shè)計(jì)0.93MPa 1號爐的最大出力高于設(shè)計(jì)值20t/h。實(shí)測NOx排 放濃度也比保證值下44 mg/m3。煙風(fēng)側(cè)阻力也在鍋爐保證范圍內(nèi)。表4-2 #1機(jī)組性能考核測試數(shù)據(jù)項(xiàng)目保證值 （設(shè)計(jì)值）#1爐測量值(PTC4.1)鍋爐效率93.795.23NOx排放值350 mg / Nm3 最306 mg / Nm3連續(xù)蒸發(fā)量大082 t/h 最低2104 t/h穩(wěn)燃負(fù)荷30%BMCR29.4%BMCR一次汽系

12、統(tǒng)總壓降3.85MPa3.19MPa再熱器系統(tǒng)總壓降3.85MPa0.23KPa干煙氣熱損失LG4.333.70燃料中H2及HO熱損失Lmh0.360.33空氣中水份熱損失Lma0.090.08不完全燃燒熱損失Luc0.550.13散熱損失Lb0.170.17CO熱損失Lco0.000.00未計(jì)損失Lun0.200.20各項(xiàng)收益/鍋爐計(jì)算熱效率（按低位發(fā)熱量）94.3095.3995.23(修正后）制造廠裕度0.3鍋爐保證熱效率（按低位發(fā)熱94.0量）從以上各項(xiàng)指標(biāo)均表明，布連項(xiàng)目的兩臺(tái)鍋爐的設(shè)計(jì)在各項(xiàng)性能指標(biāo)上 均達(dá)到了最優(yōu)，創(chuàng)下了國內(nèi)的領(lǐng)先水平。5.布連電廠鍋爐設(shè)計(jì)優(yōu)化具體情況布連電廠為了

13、貫徹落實(shí)國電集團(tuán)公司和國電電力發(fā)展股份有限公司關(guān)于 學(xué)習(xí)上海外高橋第三發(fā)電有限責(zé)任公司工程建設(shè)和科技創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)，在布連電 廠一期工程中控制造價(jià)，提高質(zhì)量，建設(shè)創(chuàng)新型工程，提高工程優(yōu)化設(shè)計(jì)和 節(jié)能降耗水平，在2009年4月依據(jù)國電電力發(fā)展股份有限公司國電股工【2009】87號文件“布連電廠2X660MW超超臨界燃煤空冷機(jī)組設(shè)計(jì)優(yōu)化技 術(shù)創(chuàng)新方案審查會(huì)議紀(jì)要”的精神指導(dǎo)下，根據(jù)鍋爐補(bǔ)充技術(shù)協(xié)議及技術(shù)創(chuàng) 新的精神對鍋爐進(jìn)行了一系列的優(yōu)化及設(shè)計(jì)創(chuàng)新。主要包含以下幾個(gè)方面： 5.1主機(jī)設(shè)備參數(shù)和運(yùn)行方式優(yōu)化鍋爐主蒸汽壓力由原設(shè)計(jì)的25.15 MPa提高到28MPa汽輪機(jī)設(shè)計(jì)背壓由 原來的13kPa優(yōu)化至1

14、2kPa,再熱系統(tǒng)壓降由原來的10%化至8%再熱器進(jìn) 出口壓力得到優(yōu)化。另外，為了進(jìn)一步提高鍋爐熱效率，經(jīng)過優(yōu)化鍋爐受熱 面及空預(yù)器受熱面的布置，鍋爐排煙溫度由原設(shè)計(jì)值的130C（ BMCRT況）降低到125C（ BMCRE況）。優(yōu)化前和優(yōu)化后的設(shè)計(jì)參數(shù)見表 5-1。表5-1優(yōu)化前后鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)變化名稱單位優(yōu)化前優(yōu)化后B-MCRBRLB-MCRBRL主蒸汽流量t/h2103204220822022主蒸汽溫度605605605605主蒸汽壓力MPa(g)26.2526.1828.027.94再熱器進(jìn)口壓力MPa(g)6.1935.9626.1025.868再熱器進(jìn)口溫度C382375370364

15、再熱器出口壓力MPa(g)5.9935.7695.8605.534再熱器出口溫度603603603603再熱蒸汽流量t/h1778171917551697給水溫度C297295297294干煙氣熱損失L G%4.414.334.214.12氫燃燒生成水熱損失Lh%0.280.270.270.26燃料中水份引起的熱損失Lmf （見%0.090.090.130.13空氣中水份熱損失LmA%0.100.090.090.09未燃盡碳熱損失Luc （見注）%0.550.550.630.63輻射及對流熱損失LR B%0.170.170.170.17未計(jì)入熱損失LuA%0.200.200.200.20計(jì)算熱

16、效率（按低位發(fā)熱量）%94.2094.3094.3094.40保證熱效率（按低位發(fā)熱量LHV）%93.9094.00燃料消耗量（見注）t/h245.9240.8258.93253.34爐膛容積熱負(fù)荷kW/n376.275.7爐膛截面熱負(fù)荷MW/m24.3264.290燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷MW/m1.4821.470燃盡區(qū)域容積熱負(fù)荷MW/m0.1670.171空氣預(yù)熱器出口煙氣修正前溫度C130128125123空氣預(yù)熱器出口煙氣修正后溫度c125123120118注：其中的損失增加是因?yàn)樵O(shè)計(jì)煤質(zhì)發(fā)生變化5.2鍋爐輔機(jī)采用單列配置鍋爐輔機(jī)單列布置是指單臺(tái)鍋爐的主給水系統(tǒng)設(shè)備、送引系統(tǒng)設(shè)備、空氣

17、預(yù)熱器等采用一臺(tái)全容量設(shè)備。從國外火電機(jī)組發(fā)展情況看，日本在1996年開始在600MW的鍋爐上采用主要輔機(jī)單列配置方案，而德國為了追求機(jī)組 的最佳性價(jià)比，在800MW等級以下機(jī)組大部分采用鍋爐輔機(jī)單列配置，而國 內(nèi)在這方面還是一片空白。為了降低工程造價(jià)減少運(yùn)行維護(hù)成本，布連電廠 對雙列布置和單列布置的方案及其設(shè)備的可靠性經(jīng)過反復(fù)論證及評估，認(rèn)為 鍋爐輔機(jī)采用單列配置后煙風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備及控制方式相對簡單，初投資下降， 而風(fēng)機(jī)效率至少相當(dāng)。因此本工程最終采用每爐配置單臺(tái)給水泵、單臺(tái)空預(yù) 器、單臺(tái)送風(fēng)機(jī)、單臺(tái)引風(fēng)機(jī)、單臺(tái)一次風(fēng)機(jī)和單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)、設(shè)脫硫煙氣 旁路擋板（隔離沖洗煙氣換熱器需要）的單列布置方案

18、。單列布置方案的提出對鍋爐煙風(fēng)道的布置及空預(yù)器的設(shè)計(jì)及布置提出了 新的挑戰(zhàn)。521空預(yù)器的設(shè)計(jì)及選型在空預(yù)器是否采用單列布置及選取供貨商方面巴威公司與布連電廠對豪 頓華工程有限公司、上海鍋爐廠有限公司、阿爾斯通技術(shù)服務(wù)公司（上海）、 巴克杜爾技術(shù)有限公司四家空預(yù)器廠家在 1000MW等級上空預(yù)器的使用情況 及其各個(gè)空預(yù)器廠家設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的最大的空預(yù)器的運(yùn)行情況進(jìn)行了調(diào)研，對 每個(gè)空預(yù)器廠家提供的單列布置及雙列布置的方案進(jìn)行反復(fù)對比及推敲，最 后在確認(rèn)單個(gè)空預(yù)器的可靠性沒有問題的前提下，選擇了豪頓華工程有限公 司提供的空預(yù)器單列布置方案。豪頓華空預(yù)器單列布置及雙列布置的相關(guān)對 比見表5-2。表5-

19、2豪頓華空預(yù)器單列及雙列技術(shù)參數(shù)對比表主要技術(shù)指標(biāo)單位三分倉單列三分倉雙列預(yù)熱器型號1-35.5VNT22602-32.5VNT2180BRL拆煙溫度（未修訂）保證值123123.2漏風(fēng)率（計(jì)算值）%4.675.77漏風(fēng)率（保證值一年內(nèi)/ 一年后）%5/66/7一次風(fēng)漏風(fēng)率（計(jì)算值）%22.0222.71一次風(fēng)漏風(fēng)率（保證值）%2525煙氣側(cè)壓降（保證值/計(jì)算值）Pa1390/121170/10一次風(fēng)壓降（保證值/計(jì)算值）Pa950/瑟780/694二次風(fēng)壓降（保證值/計(jì)算值）Pa1120/10950/866煙氣側(cè)流速m/s12.72711.75板型（高/中/低）HS7/HS7HS7/HS7/

20、HS7/HS7傳熱元件重量kg257540/129910/傳熱元件總重6533207346376傳熱元件單面面積（高/中/低）m252671/526114/2傳熱面積總和（雙面）m22479965129375傳熱元件高度（高/中/低）mm960/100880/100轉(zhuǎn)子高度mm283027030轉(zhuǎn)子直徑mm2085015480轉(zhuǎn)子重量mm880.3481單臺(tái)空預(yù)器重量t1169652驅(qū)動(dòng)電機(jī)壽命年10煙氣側(cè)效率保證值%71.6從表5-2的各項(xiàng)數(shù)據(jù)中可以看出除空預(yù)器煙風(fēng)側(cè)阻力外，其他各項(xiàng)指標(biāo) 單列布置空預(yù)器均優(yōu)于或者等于雙列布置的空預(yù)器。522空預(yù)器單列布置后煙風(fēng)道的設(shè)計(jì)空預(yù)器由兩個(gè)變一個(gè)，與空

21、預(yù)器連接的煙風(fēng)道也需隨之改動(dòng)。煙風(fēng)道是 采用一個(gè)還是一分為二，巴威公司與設(shè)計(jì)院和電廠的相關(guān)人員也進(jìn)行了討論 和分析，最后認(rèn)為在保持相同的磨損特性，相同的風(fēng)速下，單個(gè)煙風(fēng)道的相 對于雙煙道來說，尺寸要增加約50%增大了煙風(fēng)道支吊架的設(shè)計(jì)難度和煙風(fēng) 道的設(shè)計(jì)難度，同時(shí)煙道的徑向膨脹量增大，對膨脹節(jié)的要求提高；然而， 最重要的是單個(gè)風(fēng)道進(jìn)入爐膛的環(huán)形大風(fēng)箱時(shí)，會(huì)引起前后墻上的燃燒器進(jìn) 風(fēng)不均勻，影響燃燒效率及NOx的排放。因此，經(jīng)過反復(fù)平衡最后決定采用 煙風(fēng)道一分為二的布置形式?？疹A(yù)器型號35.5VNT2260是豪頓華首次做的最大的用于鍋爐上的空預(yù)器，空預(yù)器廠家提出了空預(yù)器的水平及垂直膨脹量的計(jì)算值

22、，但是根據(jù)已往 項(xiàng)目現(xiàn)場安裝誤差和實(shí)際運(yùn)行情況，經(jīng)常出現(xiàn)膨脹節(jié)位移太小的現(xiàn)象，再考 慮到布連項(xiàng)目煙風(fēng)道較大，經(jīng)與空預(yù)器廠家協(xié)商設(shè)計(jì)非金屬膨脹節(jié)時(shí)水平和垂直膨脹理論值基礎(chǔ)上增加 50裕量，為空預(yù)器的安全運(yùn)行提供保障。5.2.3 其他主要輔機(jī)1）引風(fēng)機(jī)本工程引風(fēng)機(jī)單列布置，為引進(jìn)英國 HOWDEN司技術(shù)，豪頓華工程有限 公司制造。型號ANT-4240/2000B,葉輪直徑4240mm風(fēng)機(jī)總壓升5324pa,單級 20葉片，葉片可調(diào)范圍 0-80度，型式為動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)。2）送風(fēng)機(jī)本工程送風(fēng)機(jī)單列布置，為引進(jìn)英國 HOWDEN司技術(shù)，豪頓華工程有限 公司制造。型號ANT-3392/1600C,葉輪

23、直徑3392mm風(fēng)機(jī)總壓升3558pa,軸功 率為2066KV，效率為85.2%,型式為動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)。3）一次風(fēng)機(jī)本工程一次風(fēng)機(jī)單列布置，為引進(jìn)英國 HOWDEN技術(shù)，豪頓華工程有 限公司制造。型號ANT-2000/1000C,葉輪直徑2000mrp風(fēng)機(jī)總壓升10673pa, 軸功率為2077KW效率為89%型式為動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)。4）汽動(dòng)給水泵本工程使用一臺(tái)1 X 100%?量的給水泵汽輪機(jī)，承包商為杭州汽輪機(jī)股份 有限公司，產(chǎn)品采用引進(jìn)德國西門子公司積木塊工業(yè)汽輪機(jī)技術(shù)， 國內(nèi)設(shè)計(jì)、 制造。是國內(nèi)600MV等級及以上機(jī)組的首臺(tái)全容量給水泵汽輪機(jī)。型號為 W63/80,型式為單缸、純冷凝

24、、雙分流、下排汽、外切換、反動(dòng)式汽輪機(jī)，自 帶水冷凝汽器。給水泵汽輪機(jī)的額定出力為22.855MW揚(yáng)程32.449MPa流量為 2186.1t/h，額定工況進(jìn)汽量為101.2t/h，額定轉(zhuǎn)速4934r/min，背壓5.6kPa , 最好連續(xù)運(yùn)行轉(zhuǎn)速5370r/min，最大連續(xù)功率32MW超速保護(hù)跳閘轉(zhuǎn)速5565r/min, 泵組效率大于 84%。5）電動(dòng)給水泵 本工程兩臺(tái)機(jī)組共用一臺(tái)電動(dòng)給水泵，型式為雙桶、臥式離心泵。由蘇州蘇爾壽泵業(yè)有限公司生產(chǎn)， 型號為GSG200-400B-8額定轉(zhuǎn)速2980r/min ,揚(yáng) 程 1665MH2O NPSP12.51m 軸功率 3965KV，效率 78.5

25、%。5.3采用1 00%高壓旁路系統(tǒng)為了滿足國內(nèi)電網(wǎng)的實(shí)際需求，布連電廠 660MW超超臨界機(jī)組必須參與 電網(wǎng)調(diào)峰。為了啟停方便，響應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷迅速，最好的方法是要使機(jī)組單向 連鎖成為可行，或具備FCB功能。即在主開關(guān)突然跳閘的情況下能迅速轉(zhuǎn)為 維持廠用電的孤島運(yùn)行方式， 大容量旁路系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)此運(yùn)行方式的重要保障。 在機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，鍋爐的響應(yīng)速度遠(yuǎn)低于汽輪發(fā)電機(jī)。借助調(diào)速系統(tǒng)和勵(lì)磁 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的快速反應(yīng)，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)可在很短的時(shí)間內(nèi)適應(yīng)負(fù)荷的變化。但 鍋爐由于較大的熱慣性和燃料系統(tǒng)的延時(shí)性， 鍋爐降負(fù)荷需要數(shù)分鐘的時(shí)間。 另外布連項(xiàng)目鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷設(shè)計(jì)為 30 % BMCR左右；在此負(fù)荷時(shí)主蒸汽

26、 壓力較低，蒸汽比容較大，將導(dǎo)致高壓旁路的通流能力降低。通常當(dāng)機(jī)組發(fā) 生意外，要求汽機(jī)帶廠用電運(yùn)行，或需采用停機(jī)不停爐的方法處理事故時(shí)， 當(dāng)電氣或汽機(jī)跳閘后，總是希望連鎖系統(tǒng)能夠把燃料量切至保證穩(wěn)定燃燒所 需的最小值，同時(shí)依靠聯(lián)鎖投入旁路系統(tǒng)停止向汽輪機(jī)供汽；采用大容量旁 路后，由于其開啟速度極快，在機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，連鎖快開旁路，鍋爐蒸汽便 可借道旁路而使其維持運(yùn)行。5.3.1 布連項(xiàng)目采用 100%旁路的優(yōu)點(diǎn)本工程機(jī)組原設(shè)計(jì)為35%BMC容量的兩級高低壓串聯(lián)旁路系統(tǒng)，鍋爐配 有2X 5%PC閥，旁路容量較小，難以實(shí)現(xiàn)上述所述的功能和 FCB功能。經(jīng)調(diào) 研和論證后，高低壓兩級串聯(lián)旁路中的高壓旁路

27、改為 100%大旁路加 65%的低壓 旁路。布連660MW超超臨界機(jī)組設(shè)計(jì)100%大旁路作用主要有以下幾點(diǎn)：1) 當(dāng)電網(wǎng)或汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障跳閘時(shí)，迅速動(dòng)作開啟維持主汽壓 力，實(shí)現(xiàn)帶廠用電、或?qū)崿F(xiàn)停機(jī)不停爐，保持鍋爐運(yùn)行，機(jī)組能隨時(shí)重新并 網(wǎng)恢復(fù)正常運(yùn)行。2) 可滿足機(jī)組高動(dòng)量沖洗，沖洗流量可為BMC工況下主汽流量的70% 80% BMCR這樣的清洗方式不但極大改善了沖洗效果，也縮短了沖洗時(shí)間， 有效緩解因鍋爐啟停引起的超超臨界機(jī)組固體顆粒侵蝕；同時(shí)鍋爐受熱面和 給水泵同時(shí)得到了相當(dāng)程度的預(yù)熱，大大改善了啟動(dòng)和運(yùn)行條件縮短機(jī)組啟 動(dòng)時(shí)間。3) 100%高壓旁路的系統(tǒng)配置為實(shí)現(xiàn)FCB和RB功能

28、提供先決條件。4) 在各種工況(冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)、極熱態(tài))啟動(dòng)階段控制鍋爐快速提 高蒸汽溫度，使之與汽輪機(jī)缸金屬溫度較快地相匹配，從而縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí) 間和減少蒸汽向空排放。5) 在機(jī)組正常運(yùn)行后，代替鍋爐過熱器安全閥的作用，在鍋爐超壓時(shí)能及時(shí)動(dòng)作開啟泄壓。由于采用了 100%汽機(jī)高壓旁路，在機(jī)組正常運(yùn)行后，如 果出現(xiàn)鍋爐壓力超壓現(xiàn)象，可通過快速開啟高壓旁路上的旁路閥泄壓，待壓 力回歸正常后再關(guān)閉旁路閥，以實(shí)現(xiàn)過熱器系統(tǒng)上安全閥和PCV閥的作用，因此布連項(xiàng)目在創(chuàng)優(yōu)后取消了過熱器系統(tǒng)上的安全閥和PCV閥。5.3.2 再熱器出口可調(diào)式安全閥的設(shè)計(jì) 高壓旁路一側(cè)與過熱器出口的管道連接，一側(cè)與再熱器進(jìn)口

29、管道連接。為了適應(yīng)再熱器進(jìn)口的參數(shù)， 在高壓旁路上設(shè)有噴水減溫器。 當(dāng)機(jī)組啟動(dòng) FCB 模式運(yùn)行時(shí)，高壓高溫蒸汽經(jīng)過高壓旁路經(jīng)減壓減溫后進(jìn)入鍋爐的再熱器系 統(tǒng)，從再熱器出口進(jìn)入低壓旁路，最后排放至凝汽器。但是受凝汽器冷卻能 力的影響，低壓旁路的設(shè)計(jì)容量受到限制。在機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，多于低壓旁路容量的蒸汽需在進(jìn)入低旁前釋放，因此 必須在再熱器出口設(shè)置安全閥。再熱器安全門目前有兩種型式，即二位式（常用的為彈簧式安全閥）和 調(diào)節(jié)式，但是不論采用何種型式，也不論低壓旁路如何選取，其容量必須按 100哪己置，要實(shí)現(xiàn)不同負(fù)荷的FCB必須選用調(diào)節(jié)式的安全閥。高負(fù)荷情況下 發(fā)生FCB時(shí)，再熱器安全門必須打開。由于

30、二位式安全門只能全開，必然導(dǎo) 致大部分蒸汽被排至大氣，極大的加劇了工質(zhì)的不平衡。而調(diào)節(jié)式安全閥可 按不超壓的原則進(jìn)行可控制排放，當(dāng)其開啟時(shí)只排放多余的蒸汽，這對改善 FCB 工況下的工質(zhì)極為有利；當(dāng)機(jī)組在正常模式下運(yùn)行，鍋爐再熱系統(tǒng)的壓 力高于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力時(shí)，再熱器出口的安全門又要起到常規(guī)的彈簧安全閥 的作用，迅速打開使再熱系統(tǒng)壓力回歸正常。因此再熱器出口的可調(diào)式安全 閥既可滿足不同負(fù)荷機(jī)組甩負(fù)荷的可調(diào)功能，又要有普通安全閥的快速響應(yīng) 功能。與普通彈簧式開關(guān)型安全閥不同，這種可調(diào)式安全閥要求帶輔助驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)（一般為液動(dòng)或氣動(dòng)）。在鍋爐FCB或RB甩負(fù)荷時(shí)，一般要求該安全閥參 與控制。在控制精

31、度要求不是特別高的情況下，一般都選用氣動(dòng)或液動(dòng)驅(qū)動(dòng) 方式。這種安全閥是結(jié)合了不可控開關(guān)式彈簧式安全閥和控制閥門的優(yōu)點(diǎn)， 主要表現(xiàn)如下：1）在控制系統(tǒng)或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)任何故障時(shí)，則氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)安全閥就是 一個(gè)彈簧式安全閥，在系統(tǒng)超壓到彈簧整定壓力時(shí)，能夠克服彈簧作用力打 開，從而保護(hù)鍋爐安全。2) 在系統(tǒng)壓力接近設(shè)定壓力時(shí)，由于加載空氣壓力作用而提高了閥門密 封性。3) 提高系統(tǒng)運(yùn)行壓力，可以很接近設(shè)定壓力。系統(tǒng)運(yùn)行壓力的提高意味 著電廠有更大的產(chǎn)出。4) 因?yàn)榭梢砸揽繅毫﹂_關(guān)及控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來打開安全閥，從而提高設(shè)定 壓力的精確性。5) 減小開啟壓力和回座壓力的壓差。6) 回座比可以精確調(diào)整。7)

32、 純彈簧式安全閥起跳后，下一次的起跳值可能會(huì)發(fā)生偏移；而氣動(dòng)驅(qū) 動(dòng)安全閥依靠壓力開關(guān)動(dòng)作打開，因此即使重復(fù)起跳，其起跳值完全一致。8) 純彈簧式安全閥在起跳時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的反力及噪音，而氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)安全 閥的開啟反力及噪音很小。9) 可以在低于整定壓力時(shí)，手動(dòng)或通過 DCS打開安全閥。10) 參與機(jī)組 FCB、RB 等甩負(fù)荷功能。調(diào)節(jié)式安全閥在機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)需根據(jù)負(fù)荷 - 壓力曲線來控制蒸汽壓力參， 因此安全閥的起跳壓力和回座壓力是根據(jù)負(fù)荷 - 壓力曲線來進(jìn)行設(shè)定。 為了滿 足運(yùn)行壓力的正常波動(dòng)范圍，安全閥的起跳壓力和回座壓力應(yīng)稍大于機(jī)組的 運(yùn)行壓力。在機(jī)組快速降負(fù)荷時(shí)，低旁全開后，如果系統(tǒng)壓力還在繼

33、續(xù)升高， 當(dāng)壓力升高到第一組安全閥起座壓力時(shí)，則安全閥控制系統(tǒng)會(huì)打開第一組安 全閥來幫助降低系統(tǒng)壓力，直至系統(tǒng)壓力下降到第一組安全閥回座壓力，這 時(shí)安全閥控制系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉第一組安全閥；如果第一組安全閥開啟后，如果系 統(tǒng)壓力還在繼續(xù)升高，當(dāng)壓力升高到第二組安全閥起座壓力時(shí)，則安全閥控 制系統(tǒng)會(huì)接著打開第二組安全閥來幫助降低系統(tǒng)壓力，直至系統(tǒng)壓力下降到 第二組安全閥回座壓力，這時(shí)安全閥控制系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉第二組安全閥；當(dāng)系統(tǒng) 壓力繼續(xù)下降到第一組安全閥回座壓力，這時(shí)安全閥控制系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉第一組 安全閥。在安全閥參與機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，可有 2 種開啟方式，一種是安全閥全開啟 來參與調(diào)節(jié)，另一種是閥門部分開啟來參與

34、調(diào)節(jié)。分別可通過在閥門頂部裝 一個(gè)位置反饋指示器，將閥門的實(shí)際位置指示送入 PLC 模塊， PLC 同時(shí)接受 從DCS過來的閥門開啟位置指令，閥門控制系統(tǒng)會(huì)將安全閥氣缸上部的加載 空氣卸掉，同時(shí)向氣缸下部的提升腔注入一定壓力的壓縮空氣，將閥門開起 到所需高度。目前設(shè)計(jì)和生產(chǎn)這種可調(diào)式安全閥的廠家有德國博普 - 羅依特安全與調(diào) 節(jié)閥門有限公司和德國 Sempell 閥門公司。經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后，最終為本 項(xiàng)目選取了德國博普 - 羅依特公司提供的可調(diào)式安全閥。 該公司提供的帶輔助 驅(qū)動(dòng)裝置的可控式安全閥由電-氣控制裝置EPC5400,測量試驗(yàn)裝置MT5356, 定位器PCS，為滿足甩負(fù)荷功能所需1

35、5bar空氣壓力的空壓機(jī)及氣動(dòng)執(zhí)行機(jī) 構(gòu)組成，可使安全閥除了有安全閥功能外還可作為調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)甩負(fù)荷的功能。 該安全閥在再熱器正常運(yùn)行壓力下，在沒有達(dá)到安全閥的設(shè)定壓力時(shí)均可保 證安全閥絕對嚴(yán)密地關(guān)閉（沒泄漏）。在達(dá)到安全閥設(shè)定壓力時(shí)，該安全閥 通過電-氣控制裝置 EPC 5400 和測量試驗(yàn)裝置 MT5356 使安全閥平穩(wěn)地開啟。 在作為普通彈簧安全閥功能時(shí)，由空壓機(jī)提供的 5bar 空氣壓力使在安全閥開 啟時(shí)提高開啟速度而在安全閥關(guān)閉時(shí)再加一個(gè)關(guān)閉力。作為安全功能的所有 系統(tǒng)設(shè)備均按安全法規(guī)的要求為 3 重冗余配置。作為調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)甩負(fù)荷功能 時(shí)，在氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的下氣缸需由空壓機(jī)提供 15ba

36、r 的空氣壓力。當(dāng)再熱器 安全閥控制器的給定值與實(shí)際測量的再熱器壓力出現(xiàn)正偏差時(shí)，將有安全閥開度指令信號送到再熱器安全閥所配套的定位器中。該定位器由閥位控制器PCS和位置反饋?zhàn)兯推?LVDT組成。閥位控制器將模擬量的開度指令信號 轉(zhuǎn)換成EPC5400中電磁閥的動(dòng)作信號控制進(jìn)入氣缸的空氣量，從而使閥門動(dòng) 作。直到位置反饋?zhàn)兯推髋c開度指令信號平衡為止。再熱器安全閥的動(dòng)作與 汽機(jī)低壓旁路相匹配地滿足機(jī)組的FCB或RB的甩負(fù)荷功能。100%勺高壓旁路是按BMC工況甩負(fù)荷時(shí)的最大流量和壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)，由 旁路進(jìn)入再熱系統(tǒng)時(shí)經(jīng)過了噴水減溫，同時(shí)考慮到低壓旁路故障的情況，再 熱器出口的安全閥的最大排汽量需在1

37、00%BMC工況下的主流流量上再加上 高旁的減溫水流量。因此該工程的安全閥排放能力是按117%BMC主汽流量設(shè)計(jì)的，其中17%BMC 的主汽流量是高旁可能出現(xiàn)的最大減溫水流量。按此排 放流量和安全閥的最高快速排放整定壓力再綜合比較投資成本后，在再熱器 出口選取了4 個(gè)可調(diào)式安全閥。5.4 鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化5.4.1 鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)功能布連項(xiàng)目鍋爐配置容量為30%B-MC的內(nèi)置式啟動(dòng)系統(tǒng)，與鍋爐水冷壁最 低質(zhì)量流量相匹配。該啟動(dòng)系統(tǒng)的主要功能為：1) 鍋爐給水系統(tǒng)和水冷壁及省煤器的冷態(tài)和溫態(tài)水沖洗時(shí)，可通過啟動(dòng) 系統(tǒng)管路將沖洗水通過擴(kuò)容器和冷凝水箱排入冷卻水總管或冷凝器。2) 滿足鍋爐冷態(tài)、溫態(tài)、

38、熱態(tài)和極熱態(tài)啟動(dòng)階段汽水分離的需要，直到鍋爐達(dá)到30%BMC最低直流負(fù)荷，由再循環(huán)模式轉(zhuǎn)入直流方式運(yùn)行為止。3) 回收工質(zhì)及其所含的熱量。4) 鍋爐啟動(dòng)期間通過爐水循環(huán)泵和疏水調(diào)節(jié)閥來保證各狀態(tài)下正常的 爐水再循環(huán)。5) 啟動(dòng)分離器系統(tǒng)可起到在水冷壁出口集箱與過熱器之間的溫度補(bǔ)償 作用，均勻分配進(jìn)入頂棚過熱器的蒸汽流量。5.4.2 鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化 根據(jù)布連項(xiàng)目的實(shí)際情況，從電廠今后的主要運(yùn)行模式考慮，采用無循 環(huán)泵啟動(dòng)的簡化系統(tǒng)，降低初投資，降低電廠的運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用無疑是很好 的選擇，但是如何克服無泵啟動(dòng)的缺點(diǎn)成為難題。 巴威公司人員及國電公司、 布連電廠、河北設(shè)計(jì)院人員就此問題對上海外高橋

39、電廠進(jìn)行了調(diào)研和大量的 論證，認(rèn)為取消循環(huán)泵后采用以下措施即可達(dá)到有泵啟動(dòng)的效果。1) 設(shè)置啟動(dòng)鍋爐或有鄰爐抽汽，保證啟動(dòng)初期鍋爐給水溫度始終在230 C以上，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)汽源在本汽機(jī)和鄰爐抽汽之間的自由切換。2) 增加除氧器的設(shè)計(jì)到1.4MPa,設(shè)計(jì)溫度到250C。鍋爐啟動(dòng)前上水時(shí),從輔汽來的熱蒸汽進(jìn)入給水泵上游的除氧器，將除氧器中的水加熱到所需的230C，保證了鍋爐啟動(dòng)的水溫。3) 為了不增加啟動(dòng)鍋爐的容量，可采用兩爐抽汽互相加熱的方式。第一 臺(tái)鍋爐啟動(dòng)時(shí)采取常規(guī)啟動(dòng)方式。當(dāng)?shù)谝慌_(tái)鍋爐啟動(dòng)后，第二臺(tái)鍋爐使用第 一臺(tái)鍋爐的抽汽實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)。以后就可實(shí)現(xiàn)停運(yùn)爐從運(yùn)行爐中抽汽啟動(dòng)。這種啟動(dòng)方式主要優(yōu)點(diǎn)

40、是維持了無循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)簡單、初投資低的優(yōu) 點(diǎn)，同時(shí)維持了有循環(huán)泵啟動(dòng)方式下的較高的給水溫度，避免了熱態(tài)啟動(dòng)及 極熱態(tài)啟動(dòng)方式下由于給水溫度較低對鍋爐造成的熱沖擊，同時(shí)加快了啟動(dòng) 速度，縮短了啟動(dòng)時(shí)間，相對地減少了疏水引起的工質(zhì)及熱損失。另外由于 鍋爐點(diǎn)火前鍋爐給水溫度已經(jīng)達(dá)到了 230C以上，因此在冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)爐膛內(nèi)部 已經(jīng)處于“熱爐、熱風(fēng)”的熱環(huán)境，有利于等離子點(diǎn)火的投入，能有效地提高煤粉燃盡率。可以減少廠用電量及燃煤量，使整個(gè)啟動(dòng)過程中所消耗的能源總量和啟動(dòng)成本顯著降低，從外三的運(yùn)行實(shí)踐來看，僅節(jié)省的廠用電一項(xiàng) 的價(jià)值就超過了加熱蒸汽的費(fèi)用。另外采用鄰爐抽汽，通過除氧器上水的這種配置方式為

41、鍋爐鍋爐的靜壓 上水提供了保障，使得熱態(tài)清洗完全得以實(shí)現(xiàn)。除氧器的壓力足以將水打入 鍋爐中，所以鍋爐上水可以直接從除氧器經(jīng)過高加再進(jìn)入鍋爐，這時(shí)不用啟 動(dòng)給水泵，從而節(jié)省了給水泵的電耗。經(jīng)過系統(tǒng)重新配置和優(yōu)化，取消循環(huán)泵后不僅可大大的降低了系統(tǒng)的初 投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，而且可避免熱啟時(shí)給鍋爐造成的熱沖擊，還縮短了鍋 爐的啟動(dòng)時(shí)間，減低了啟動(dòng)時(shí)燃煤量，減低了廠用電。因此我公司在布連電 廠第一次采用了無循環(huán)泵的啟動(dòng)方式。6.布連電廠660MW超臨界鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況布連電廠#1、#2 鍋爐分別于 2013 年1 月和2013 年6 月通過168 試運(yùn)行 試驗(yàn)，商業(yè)運(yùn)行以來，兩臺(tái)運(yùn)行狀況良好，主要表現(xiàn)

42、在以下幾方面。在 2014 年7月9日的技術(shù)交流會(huì)議上，布連電廠設(shè)備部對于該廠運(yùn)行情況進(jìn)行了總結(jié) 匯報(bào)，主要內(nèi)容如下：北京巴威公司660MWS超臨界鍋爐在布連電廠應(yīng)用取得了成功，具有啟停爐安全經(jīng)濟(jì)快速、調(diào)節(jié)手段豐富操作簡單、運(yùn)行安全高效低氮等優(yōu)勢。 6.1 啟停爐安全經(jīng)濟(jì)快速1）無循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)本工程鍋爐采用小流量疏水啟動(dòng)系統(tǒng)，取消爐水循環(huán)泵，降低工程造價(jià)1100萬元，又減小了維護(hù)成本。鍋爐設(shè)計(jì)爐膛水冷壁管所需的最小流量為 30%BMC（R625t/h ），為了提高啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性，避免工質(zhì)和熱量浪費(fèi)， 實(shí)際啟動(dòng)過程中爐膛給水流量低于 360t/h 的情況下，水冷壁壁溫未出現(xiàn)超溫現(xiàn)象， 不同水冷壁之間的壁溫相差 3度以下， 在保證啟動(dòng)安全的前提下，極大地減少了啟動(dòng)和停爐過程中工質(zhì)和熱量的損 失，降低了電廠的啟停成本。鍋爐啟動(dòng)迅速，冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間大約為7小時(shí)。2）采用等離子點(diǎn)火，取消油系統(tǒng) 本工程為煤電一體化工程，采用的燃煤品質(zhì)穩(wěn)定，煤質(zhì)較好，設(shè)計(jì)時(shí)取 消了燃油系統(tǒng)， 采用100%等離子點(diǎn)火。 前墻中下層及后墻下層共 3層18個(gè)燃燒 器配等離子體燃燒器， 其他三