国华惠电供热机组高加退出运行的研究与探讨论文_华毅峰

(中国神华能源股份有限公司国华惠州热电分公司 广东惠州 516082)

【摘 要】:本文针对国华惠电#2机组高加退出运行时相关参数的变化及存在问题进行探讨,提出高加退出运行时风险预控及解决方法。

【关键词】:蒸汽流量 调节级 给水焓值 炉温 环保

0 前言

随着社会经济的发展,惠州大亚湾石化工业区自成立以来就把环保指标放在重中之重,国华惠州两台供热机组更是把绿色发电放在首位,为惠州提供清洁能源,机组的安全环保经济运行成了公司努力实现的目标。本文通过对惠电公司#2机组高加退出运行引起的一些现象进行分析,充分认识机组运行的特性。

1 回热抽汽及供热系统概述

1.1系统组成及主要设备

汽轮机具有八级非调整抽汽,作为3台高加、1台除氧器和4台低加的加热汽源。一级抽汽除供1号高压加热器外,还作为高压汽源对外供汽;3级抽汽除供3号高压加热器外,还作为低压汽源对外供汽。高加给水管道采用大旁路系统,当任何一台高加故障时3台高加均解列,给水通过旁路管道输送至锅炉。该旁路系统由入口三通阀和出口闸阀组成。

高压供热抽汽由汽轮机1段抽汽接出,为不可调整抽汽;中压供热抽汽从中压缸的1级叶片后抽出,为可调整抽汽,采用调节阀调节;低压抽汽从中压缸3段抽汽取,为可调整抽汽,采用旋转隔板调节。

1.2系统的运行

正常运行时,高加疏水逐级自流最终排至除氧器,低加疏水逐级自流最终排至汽机本体疏水扩容器。事故及负荷较低,两级加热器间的加热蒸汽压差无法保证正常疏水时,各高加疏水、低加疏水排至汽机本体疏水扩容器。

供热系统在机组安全运行条件下最大抽汽量为高压抽汽流量60t/h(单独)、中压抽汽流量200t/h(单独)、低压抽汽流量300t/h(单独);上述三段抽汽可同时满足机组的运行。

2高加退出运行的影响

2.1系统运行存在的风险

高加退出运行时机组运行工况发生了改变,进入汽轮机各个级蒸汽流量均会发生改变,机组轴向位移、轴承振动等主参数也相应有所变化。负荷会瞬间波动上升造成锅炉煤量自动跟踪减少,而给水温度的降低导致给水热值减少进一步增加了炉膛温度的瞬间大幅度降低,当锅炉脱硝系统SCR反应器入口烟温低于下限值295℃时就会引起脱硝系统退出运行,锅炉排放NOx含量超标引起环保指标下降,严重影响机组的正常生产。

2.2 相关参数变化的影响

惠电#2机组因3号高加泄露于04月08日退出高加运行进行隔离检修,通过调取同工况下相关参数曲线对比如下表:

(1)从表1中可以看出高加退出后同负荷下主蒸汽流量从871.66t/h下降为708.78t/h,主蒸汽流量下降了63t/h左右。引起这一现象原因为高加退出运行后原高加汽侧蒸汽流量进入汽轮机做功后造成机组功率增加,为了保持功率的平衡汽机主控指令减小使汽机高压调门关小从而导致主蒸汽流量的降低。在机组功率及供热方式不变情况下主蒸汽压力设定值就会稳定不变,而调节级压力的降低主要是调节级蒸汽流量的减少所致。从表2中可以看出高加退出后一段抽汽口压力和高压缸排汽压力均比原来降低了,也就说明实际高压缸做功蒸汽流量减少了。

(2)机组同工况下高压缸做功能力的下降就必然会导致中压缸或低压缸做功能力的增加,从三段抽汽口压力的变化可以看出中压缸3级后蒸汽流量比原来增加也就说明了这一点。高加退出运行方式的变化导致了汽轮机内各个级组蒸汽流量分配的改变就会引起一系列机组主参数的变化,比如汽机轴向位移会因高压缸蒸汽流量的减少和中压缸3级后蒸汽流量的增加而向正方向移动,导致推力瓦工作面受力加大引起推力瓦工作面金属温度的升高,汽机轴承振动和温度也会因负载不同而有所变化。

(3)汽机中压缸3级后蒸汽流量增加也即进入低压缸蒸汽流量比原来增多,在环境温度及循环水运行方式不变情况下进入凝汽器蒸汽量增多导致机组真空有所下降,从表2中参数可以看出高加退出运行后真空比原来降低了约0.23KPa左右。机组真空下降就降低了机组循环热效率,而汽轮机高效率做功区大部分集中在高压缸级组内,高压缸因蒸汽流量减少做功能力降低就导致了中压3级后及低压缸级组做功能力的增加,即汽轮机做功有一部分从原来高效率区域转移到低效率区域了,从而导致了机组做功效率的降低。

(4)高加退出运行后引起主给水温度从267.35℃下降为170.21℃,主给水热值的降低导致工质炉内吸热量大幅度增加,炉膛烟气温度下降。锅炉脱硝系统的运行与烟气温度有密切关系,当其入口烟温过低时会造成SCR反应器效率的降低,低于保护定值295℃时脱硝系统退出运行,锅炉氮氧化物排放量增加造成机组环保指标下降,这无疑对机组绿色发电蒙上了一层阴影,因此高加退出运行要严格控制防止锅炉脱硝系统的退出。

(5)另一方面由于高加的退出导致高加疏水进入除氧器的中断,这就引起高加退出瞬间除氧器水位的下降和进入除氧器凝结水流量的增加。在机组运行过程中高加进入除氧器疏水温度一般高于进入除氧器凝结水温度30℃左右,也就是说高加退出时将引起除氧器水温的少量下降结果导致除氧效果变差,另外高加退出瞬间引起的凝结水流量增加又会造成凝汽器水位短暂下降和凝泵出力的增加,因此要重点监视好凝汽器和除氧器水位防止水位失控。

2.3风险控制的建议

针对高加退出引起炉膛温度降低威胁锅炉脱硝系统运行的问题可以采取以下方法进行控制:

(1)高加退出前尽量提高炉膛温度。可以上摆燃烧器摆角、增加上层制粉系统出力、适当提高一次风压、改变锅炉配风方式等方法使炉膛火焰中心位置上移,当然要注意防止受热面管壁超温。在机组负荷条件允许时也可以在高加退出前维持稍高负荷运行,实践证明惠电机组负荷270MW左右时退出高加运行完全能满足锅炉脱硝系统对炉温的需求。

(2)采取蒸汽流量转移法进行控制。通过回热抽汽系统图我们可以看出惠电供热机组高压供热管路和一号高加抽汽管路同接一段抽汽口,低压供热管路和三号高加抽汽管路也是同接一个抽汽口、而二号高加的抽汽管路取自高排逆止门后的冷再管也同样接有一根管路至中压供热作为备用汽源。也就是说我们可以完全把进入高加的汽源导入供热管路从而避免了这股蒸汽进入汽轮机做功带来的一系列问题,只要供热管路能容纳高加的这股蒸汽我们就可以做到高加退出对汽轮机内级组蒸汽流量的扰动降至最低,从而避免了因机组负荷瞬间上升造成锅炉煤量瞬间波动下降进一步威胁炉膛温度的风险。

(3)高加退出时操作应缓慢进行,切忌三台高加同时退出造成蒸汽扰动的增大。在退出一号高加后应稳定运行一段时间待机组相关参数稳定后再继续下一台高加的退出操作,这样就可以避免给水温度的瞬间大幅下降导致炉温急剧降低,也避免了汽包水位的波动和蒸汽压力的大幅扰动,同时对锅炉燃烧的稳定也起到重要作用。

3 结论

本文通过国华惠电#2机组高加退出运行后相关问题的阐述,提出一些针对高加退出运行风险预控的建议,在惠州大亚湾石化工业区对环保指标日益重视的今天,希望能为惠电机组的绿色发电有所作用。

参考文献:

[1] 热机部分说明书F2541C-J-01.2007-10-20.XM

[2] CC330/261.7-16.7/2.7/1.32/538/538型东汽汽轮机产品说明书

作者简介:

[1]华毅峰、男、助理工程师,东北电力大学本科毕业,中国神华能源股份有限公司国华惠州热电分公司,从事集控运行工作。

论文作者:华毅峰

论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期

论文发表时间:2019/9/19

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