玉米電廠1000mw超超臨界機(jī)組煙風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的試驗(yàn)研究

玉米電廠1000mw超超臨界機(jī)組煙風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的試驗(yàn)研究

0風(fēng)機(jī)市場環(huán)境一期華北能源循環(huán)能耗裝置是中國第一個(gè)自行設(shè)計(jì)的1000mw大型現(xiàn)代化進(jìn)程中的發(fā)電裝置。對于煙風(fēng)系統(tǒng)中送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量和壓頭裕量的取值,國內(nèi)沒有可遵守的設(shè)計(jì)規(guī)程。《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(以下簡稱《火規(guī)》)的適用范圍是600MW及以下機(jī)組。因此,在華能玉環(huán)電廠的設(shè)計(jì)階段,通過對國內(nèi)外1000MW、600MW機(jī)組風(fēng)機(jī)的配置方式、風(fēng)量和風(fēng)壓裕量的取值以及國外設(shè)計(jì)公司的有關(guān)設(shè)計(jì)導(dǎo)則進(jìn)行了分析,確定了三大風(fēng)機(jī)的裕量選擇原則。玉環(huán)工程之后國內(nèi)1000MW機(jī)組三大風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)裕量基本都采用了玉環(huán)工程的設(shè)計(jì)結(jié)論。目前玉環(huán)電廠一期工程2臺機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行已1a多,西安熱工研究院于2007年對鍋爐及其主要輔機(jī)進(jìn)行了性能考核試驗(yàn)。因此針對性能考核試驗(yàn)中煙風(fēng)系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)以及機(jī)組運(yùn)行情況對玉環(huán)工程風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)裕量的取值進(jìn)行后評估具有重要意義。1空氣預(yù)熱器回轉(zhuǎn)半徑及用量1994年版的《火規(guī)》規(guī)定送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量為10%~15%,壓頭裕量為10%~30%,并推薦300MW以上的機(jī)組取用上限。2000年版的《火規(guī)》規(guī)定送風(fēng)機(jī)的質(zhì)量流量裕量不小于5%,體積流量裕量在此基礎(chǔ)上考慮夏季溫度下的體積流量的增量,壓頭裕量不小于10%。如按照2000年版的《火規(guī)》,玉環(huán)工程送風(fēng)機(jī)的總體積流量的裕量為11.4%。在玉環(huán)工程的設(shè)計(jì)中,考慮到首次采用國產(chǎn)1000MW機(jī)組空氣預(yù)熱器,其煙氣和空氣通流量,空氣預(yù)熱器回轉(zhuǎn)半徑都是國內(nèi)最大的,對于其漏風(fēng)率的大小還需通過實(shí)際運(yùn)行來考證,同時(shí)還考慮了空氣預(yù)熱器在運(yùn)行后期未沖洗的情況下,受熱面沾污造成的阻力增大。為了避免將來機(jī)組運(yùn)行時(shí)由于空氣預(yù)熱器漏風(fēng)大,送風(fēng)機(jī)風(fēng)量和壓頭不夠造成機(jī)組出力不足的情況,在設(shè)計(jì)中適當(dāng)增加了送風(fēng)機(jī)風(fēng)量和壓頭裕量,送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量為17%,不考慮夏季溫度裕量,壓頭裕量為37%。送風(fēng)機(jī)基本風(fēng)量選擇計(jì)算取鍋爐燃用設(shè)計(jì)煤種和鍋爐在最大連續(xù)蒸發(fā)量時(shí)所需的二次空氣量及制造商保證的空氣預(yù)熱器運(yùn)行1a后的送風(fēng)側(cè)凈漏風(fēng)量之和。西安熱工研究院于2007年9月27日對1號機(jī)組的送風(fēng)機(jī)在1000MW負(fù)荷下進(jìn)行了性能試驗(yàn),其結(jié)果和送風(fēng)機(jī)選型TB(風(fēng)機(jī)選型點(diǎn))工況、BMCR(鍋爐最大連續(xù)出力點(diǎn))工況和BRL(鍋爐額定出力點(diǎn))工況的參數(shù)比較見表1。2引風(fēng)機(jī)風(fēng)力壓頭裕量和風(fēng)力相對穩(wěn)定1994年版的《火規(guī)》規(guī)定對于空氣預(yù)熱器出口過剩空氣系數(shù)1.35左右時(shí),風(fēng)量裕量為17%,壓頭裕量取32%。2000年版的《火規(guī)》規(guī)定引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量為10%的質(zhì)量流量裕量加10℃的溫度裕量,壓頭裕量為20%,同時(shí)又說明:如不計(jì)鍋爐尾部受熱面的漏風(fēng)、空氣預(yù)熱器漏風(fēng)取值偏小的情況下,引風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量可增大到15%,壓頭裕量可增大到30%。玉環(huán)工程在選擇引風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量和壓頭裕量時(shí),也考慮到空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率可能增大的因素以及空氣預(yù)熱器受熱面沾污而導(dǎo)致阻力增大。所以,引風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量取值為17%、另加10℃溫度裕量,壓頭裕量取值為32%。西安熱工研究院于2007年9月28日對1號機(jī)組的引風(fēng)機(jī)在1000MW負(fù)荷下進(jìn)行了性能試驗(yàn),同年3月、4月和8月還進(jìn)行了1000MW負(fù)荷下鍋爐、空氣預(yù)熱器、除塵器和脫硫系統(tǒng)的性能試驗(yàn)。這些性能試驗(yàn)中都涉及到對煙氣流量的測量,對于檢驗(yàn)引風(fēng)機(jī)的參數(shù)提供了不同的工況條件。其結(jié)果和引風(fēng)機(jī)選型參數(shù)設(shè)計(jì)的比較見表2。3次風(fēng)機(jī)風(fēng)力、壓頭裕量和運(yùn)1994年版的《火規(guī)》規(guī)定一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量為50%,壓頭裕量為30%。2000年版的《火規(guī)》規(guī)定風(fēng)量裕量為35%加夏季溫度裕量,壓頭裕量也為30%,同時(shí)又說明:當(dāng)空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率變化較大,煤質(zhì)變化較大和送粉管道布置復(fù)雜時(shí)推薦40%的風(fēng)量裕量加夏季溫度裕量。設(shè)計(jì)中,在選擇一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量時(shí)考慮了空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率增加的不可預(yù)見因素、煤粉管道布置復(fù)雜的因素,以及機(jī)組切磨時(shí)所有磨煤機(jī)同時(shí)運(yùn)行的情況。所以,在一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量的選擇上,遵照2000年版的《火規(guī)》的推薦意見采用40%的質(zhì)量流量裕量加夏季溫度裕量。一次風(fēng)機(jī)的壓頭裕量按照1994年版和2000年版《火規(guī)》的要求為30%。西安熱工研究院于2007年9月29日對1號機(jī)組的一次風(fēng)機(jī)在1000MW負(fù)荷下進(jìn)行了性能試驗(yàn),其結(jié)果和一次風(fēng)機(jī)選型參數(shù)設(shè)計(jì)的比較見表3。4三大工廠運(yùn)營數(shù)據(jù)的分析4.1送風(fēng)機(jī)風(fēng)力增加送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量取17%(不再進(jìn)行夏季溫度修正)基本是合理的。從送風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)看1000MW負(fù)荷下送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和設(shè)計(jì)值比較,A側(cè)風(fēng)機(jī)相差不大,B側(cè)風(fēng)機(jī)超出較多。然而,因?yàn)樵囼?yàn)時(shí)停運(yùn)的1臺磨煤機(jī)存在一次風(fēng)漏風(fēng),在滿足鍋爐總風(fēng)量的前提下,如將停運(yùn)的磨煤機(jī)一次風(fēng)的漏風(fēng)量加到送風(fēng)機(jī)上,并折算到夏季工況的進(jìn)風(fēng)溫度,所以送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量(A、B側(cè)平均值)將大于設(shè)計(jì)值約9%,裕量下降到7%左右。如考慮兩側(cè)風(fēng)機(jī)風(fēng)量不均勻的因素,則一側(cè)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量可能接近于TB點(diǎn)。造成送風(fēng)機(jī)風(fēng)量增加的主要原因是機(jī)組運(yùn)行時(shí)爐膛過剩空氣系數(shù)較設(shè)計(jì)值增加較多。送風(fēng)機(jī)的基本風(fēng)量是以鍋爐爐膛過?？諝庀禂?shù)的設(shè)計(jì)值1.15計(jì)算的。如按爐膛的過?？諝庀禂?shù)為1.20計(jì),送風(fēng)機(jī)風(fēng)量增加5%左右。根據(jù)鍋爐性能試驗(yàn)數(shù)據(jù),在1000MW工況下,2次測試所得的空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙氣含氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3.39%和3.51%,推算而得爐膛過剩空氣系數(shù)為1.21和1.22。因此送風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量的17個(gè)百分點(diǎn)中6、7個(gè)百分點(diǎn)被用于提高爐膛出口的過?？諝庀禂?shù)。其次,空氣預(yù)熱器二次風(fēng)的漏風(fēng)較大。根據(jù)理論計(jì)算,空氣預(yù)熱器中的風(fēng)從二次風(fēng)側(cè)漏向煙氣側(cè),同時(shí)又從一次風(fēng)側(cè)漏向二次風(fēng)側(cè),空氣預(yù)熱器中二次風(fēng)的漏風(fēng)量因相互抵消而絕對數(shù)量是很小的。但是對于1000MW機(jī)組,空氣預(yù)熱器的直徑較300MW、600MW機(jī)組增加不少,其二次風(fēng)的挾帶漏風(fēng)比300MW、600MW機(jī)組的空氣預(yù)熱器大得多。當(dāng)前的設(shè)計(jì)規(guī)程在計(jì)算空氣預(yù)熱器二次風(fēng)的漏風(fēng)量采用煙氣中總的漏風(fēng)(按空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率計(jì)算,300~1000MW機(jī)組一般均取8%)扣除一次風(fēng)的漏風(fēng)(按一次風(fēng)漏風(fēng)系數(shù)計(jì)算,300~1000MW機(jī)組一般均取30%)的方法,體現(xiàn)不出因?yàn)榭諝忸A(yù)熱器直徑的增加導(dǎo)致二次風(fēng)漏風(fēng)量的增加?？諝忸A(yù)熱器漏風(fēng)增加占用了送風(fēng)機(jī)裕量2、3個(gè)百分點(diǎn)。4.2標(biāo)準(zhǔn)鍋爐煙氣溫度分布從多次性能試驗(yàn)結(jié)果看,機(jī)組出力均為1000MW,而鍋爐的煙氣量變化卻很大。煙氣質(zhì)量流量變化較大的主要原因是燃煤發(fā)熱量的變化以及機(jī)組效率的波動(dòng)導(dǎo)致煤耗量的變化,偏差約6%。煙氣容積流量的變化更大,容積流量的增加導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)時(shí)引風(fēng)機(jī)風(fēng)量接近TB點(diǎn)。煙氣容積流量增加的原因是鍋爐排煙溫度上升。鍋爐設(shè)計(jì)的排煙溫度為122℃,而從幾次性能試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析,鍋爐排煙溫度均超過122℃,最高達(dá)155℃。鍋爐排煙溫度的波動(dòng)有多方面的原因。從電廠運(yùn)行情況看,鍋爐的排煙溫度在夏季明顯高于冬季。大氣溫度的提高導(dǎo)致一、二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)溫度高,空氣預(yù)熱器換熱溫壓下降,提高了排煙溫度是原因之一。鍋爐吹灰器的運(yùn)行也是控制排煙溫度的關(guān)鍵。多個(gè)電廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,吹灰器投運(yùn)后鍋爐排煙溫度有時(shí)能降低10~20℃。另外,對于直流爐,運(yùn)行中的參數(shù)調(diào)整也是控制排煙溫度的重要手段。鍋爐性能試驗(yàn)時(shí)的運(yùn)行參數(shù)最接近鍋爐設(shè)計(jì)點(diǎn),這反映在鍋爐效率、煤耗、空氣預(yù)熱器漏風(fēng)上,因此引風(fēng)機(jī)選型的設(shè)計(jì)點(diǎn)和鍋爐性能試驗(yàn)結(jié)果的吻合度最高,只有2%的偏差。其他幾次試驗(yàn),則出現(xiàn)了不同程度的引風(fēng)機(jī)流量增加。極端情況出現(xiàn)在引風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)中的B風(fēng)機(jī),質(zhì)量流量增加了8%,而由于鍋爐排煙溫度達(dá)到155℃,總流量達(dá)到TB點(diǎn)的98%,幾乎用足了風(fēng)機(jī)的潛能?？梢?玉環(huán)工程引風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)裕量滿足了鍋爐在非常不利的工況下仍能在滿負(fù)荷下運(yùn)行。引風(fēng)機(jī)的溫度裕量是煙氣溫度增加造成的容積流量裕量。質(zhì)量流量的裕量應(yīng)覆蓋由于煤種變化、機(jī)組煤耗量變化以及空氣預(yù)熱器漏風(fēng)量的變化。從玉環(huán)電廠多次性能試驗(yàn)結(jié)果和運(yùn)行數(shù)據(jù)分析,引風(fēng)機(jī)質(zhì)量流量的增加都沒有超過10%,原設(shè)計(jì)中引風(fēng)機(jī)質(zhì)量流量裕量為17%偏大。溫度裕量應(yīng)覆蓋機(jī)組運(yùn)行時(shí)排煙溫度的上升。從玉環(huán)電廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)和性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),機(jī)組排煙溫度一般在140℃左右。國內(nèi)電廠運(yùn)行現(xiàn)狀表明,許多鍋爐的排煙溫度超過設(shè)計(jì)溫度,有的鍋爐超溫情況還較嚴(yán)重?？梢娪癍h(huán)工程引風(fēng)機(jī)的溫度裕量取10℃是偏低的。玉環(huán)工程引風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量選擇為17%的質(zhì)量流量加10℃溫度裕量雖然能夠滿足機(jī)組運(yùn)行要求而且不顯富余,是質(zhì)量裕量和溫度裕量此消彼長的結(jié)果。4.3次風(fēng)機(jī)風(fēng)力大,導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)差玉環(huán)工程一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量選取40%的質(zhì)量裕量加夏季最高溫度下的溫度裕量,就其絕對風(fēng)量來說并不富裕。在1000MW負(fù)荷下,一次風(fēng)機(jī)的實(shí)際風(fēng)量平均值超過BMCR工況下設(shè)計(jì)風(fēng)量的21%,折算到夏季最高溫度下,機(jī)組出力達(dá)到1000MW負(fù)荷時(shí),一次風(fēng)機(jī)的裕量僅僅為18%。造成一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量大于設(shè)計(jì)值的主要原因是試驗(yàn)期間雖然只有5臺磨煤機(jī)投運(yùn),但是第6臺磨煤機(jī)的出口風(fēng)門未關(guān),造成大量漏風(fēng)至鍋爐爐膛,增加了一次風(fēng)機(jī)的負(fù)擔(dān)。根據(jù)后面的磨煤機(jī)調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果,該磨的漏風(fēng)量達(dá)到了22~25kg/s,幾乎是一臺磨煤機(jī)通風(fēng)量的60%。如扣除該磨煤機(jī)的漏風(fēng),一次風(fēng)機(jī)的風(fēng)量比BMCR工況下的設(shè)計(jì)值高約10%?？梢?機(jī)組運(yùn)行時(shí)往往存在很多設(shè)計(jì)工況之外的情況。如:磨煤機(jī)通風(fēng)量高于設(shè)計(jì)值,煤的發(fā)熱量較低或可磨系數(shù)較低導(dǎo)致煤耗增加等,因此需要較大的一次風(fēng)機(jī)裕量。4.4風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)和壓頭一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行壓頭都低于設(shè)計(jì)值。從安全角度看,運(yùn)行點(diǎn)更遠(yuǎn)離喘振區(qū),從經(jīng)濟(jì)性角度看,風(fēng)機(jī)效率降低。因此一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)的壓頭裕量可適當(dāng)降低。引風(fēng)機(jī)壓頭的設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)確。送風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)揚(yáng)程設(shè)計(jì)中,磨煤機(jī),空氣預(yù)熱器以及燃燒器的阻力均采用制造廠提供的數(shù)據(jù)。這些由制造廠提供阻力數(shù)據(jù)往往已帶有一定的裕量,因此造成風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)揚(yáng)程偏高。5風(fēng)機(jī)壓頭裕量的確定綜上所述,對于1000MW機(jī)組,三大風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量建議如下:如鍋爐設(shè)計(jì)的爐膛過?？諝庀禂?shù)為1.15,送風(fēng)機(jī)裕量宜為17%,或12%質(zhì)量裕量加夏季溫度裕量;如鍋爐設(shè)計(jì)的爐膛過?？諝庀禂?shù)為1.2,則送風(fēng)機(jī)裕量宜為12%,或7%質(zhì)量裕量加夏季溫度裕量。引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量宜為10%的質(zhì)量流量裕量加20~25℃的溫度裕量。一次風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量宜為40%的質(zhì)量流量裕量加夏季工況下溫度裕量。風(fēng)機(jī)的壓