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300MW循環流化床鍋爐壓火對機組的影響分析 木屑(xie)顆(ke)(ke)粒(li)機|秸稈(gan)顆(ke)(ke)粒(li)機|秸稈(gan)壓塊機|木屑(xie)制(zhi)粒(li)機|生物質顆(ke)(ke)粒(li)機|富通新能源(yuan) / 13-09-21

    大唐紅河發電有限公司(紅河電廠)300 MW循環流化床(CFB)鍋爐主要由單爐膛、4臺高溫絕熱旋風分離器、4臺回料閥、4臺外置式換熱器、尾部對流煙道、4臺冷渣器和1臺回轉式空氣預熱器等組成,采用雙支腿、雙布風板、大直徑鐘罩式風帽,具有布風均勻、防堵塞、防結焦和便于維修等優點,爐膛內蒸發受熱面采用膜式水冷壁及水冷壁延伸墻結構。300 MW CFB鍋爐結構如圖1所示。
    2007年該機組被迫停運共5次,1、2號爐壓火次數達8次,平均45天壓火1次。其中,6次屬于回料腿膨脹節冒、噴、通、漏等問題,故障率為75%;1次屬于回料閥本身故障,故障率為12, 5%;1次是同側給煤線跳閘所致,故障率為12. 5%。膨脹節故障率很高,故障的時間間隔平均為45天,最短時為12天。
    壓火是在機組運行中為了消除由于鍋爐煙風系統發生的缺陷(如水冷風室漏風、各部膨脹節泄漏等10 h內能夠處理的缺陷),又不使機組產生非停,在停止給煤機及停止鍋爐所有風機后利用鍋爐的蓄熱量維持機組帶廠用電運行8—12 h,以滿足鍋爐消缺所需的時間,提高機組運行的經濟性。但是,壓火對鍋爐、汽輪機、發電機、電網等都有一定的影響。富通新能源生產銷售生物質鍋爐,生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料,同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1、壓火對鍋爐的影響
1.1鍋爐壽命
    處理風煙系統缺陷一般都要求時間較長,但由于鍋爐蓄熱量的限制,每次都控制在8~12 h內完成,此時爐膛溫度已經降至350~450℃之間,這是褐煤最低穩燃溫度區。恢復時,如果第1次連續給煤量過少,床溫則快速下降,如果給煤量太多,則勢必造成爆燃。據統計,每次恢復運行時,爐膛溫度在投煤15 min后都會有30~50℃/min的溫升率出現,特殊情況下還出現過80℃/min以上的溫升率,遠遠高于規定的1.5~3℃/min的溫升率。由于爐內耐火材料的熱導率和彈性較小,抗拉強度低,抵抗熱應力破壞能力差,抗熱震性較低等,在大的熱沖擊作用下,極易出現開裂剝落,甚至整體損壞脫落。小修中發現,1、2號爐分離器靶區和回料腿部位耐火磚脫落和磨損非常嚴重,而密相區磨損易導致爆管發生。同時,不可控的高溫升率往往帶來不可預控的超溫,導致負荷、水位、汽溫、汽壓的大幅擾動。2008年4月2號機組1周內因同一缺陷壓火處理達3次,使鍋爐耐火材料大面積脫落,最終導致水冷壁嚴重爆管非停事故。
    另外,由于床壓較高,在恢復過程中經常出現流化困難以及兩床失穩的現象,尤其是出現翻床時爐膛兩側溫度相差200~300℃,不僅容易導致超溫結焦,而且易使整個爐膛膨脹中心改變。最明顯的就是回料腿膨脹節膨脹縫設計為10 mm,而經過多次壓火后實際達到80 mm,容易造成膨脹縫內保溫棉脫落而使蒙皮超溫破裂。
1.2過、再熱器
    紅河電廠中溫過熱器I、中溫過熱器Ⅱ以及高溫再熱器、低溫過熱器都分別布置在爐膛四面的4個外置床內,壓火前對汽溫的控制主要是對外置床錐閥的控制。由于錐閥關不到位以及壓火不良等原因,使進入外置床的高溫回料量控制不夠理想,導致每次壓火后過、再熱器出口汽溫都有不同程度的超溫,過熱汽溫在545—550℃,而再熱汽溫在548—555℃,在壓火30 min后基本恢復正常。同時,過、再熱器受熱面金屬管壁也普遍超溫。在恢復過程中,由于爐膛爆燃的發生,往往導致汽溫的大幅波動,超溫現象更為嚴重,最高一次甚至超過600℃,嚴重影響了受熱面的安全運行壽命。
1.3輔機
    頻繁的壓火,勢必需要輔機頻繁的起停。2號爐電動給水泵曾因頻繁起停燒毀電機。另外,由于設計不合理,高壓流化風機軸承震動偏高,每次風機起動并列過程中,只要操作稍有不當,就會引起流化風機系統共振,導致起動風機或已運行風機劇烈震動。從檢修情況來看,鍋爐各大輔機都存在軸瓦磨損嚴重,使用壽命短問題,除質量問題外,鍋爐壓火的影響不容忽視。
2、壓火對汽輪機的影響
2.1汽溫劇變
    在壓火的前期,經常出現主、再熱汽溫不同程度超溫現象。隨著壓火時間的推移,汽溫不斷下降,在整個壓火過程中,主汽溫一般會下降到450℃,而再熱汽溫則可能降到420℃左右。因此,每次壓火汽輪機將不可避免地要承受超溫及交變熱應力的破壞,加之恢復過程中由于爐膛燃燒放熱不均導致汽溫汽壓的較大波動,每次壓火給汽輪機帶來的熱沖擊損害遠大于正常起停過程中對機組影響最大的極熱態起動。
2.2機組振動
    壓火中由于汽溫的大幅下降,致使汽輪機金屬放熱不均,上下缸溫差增大,引起機組振動;負荷由額定值快速降低接近空載,進汽量減少致使低壓缸蒸汽流速變緩,排汽溫度升高,對低壓缸末級葉片產生很大影響,并且每次壓火后振動均有增大趨勢。
    在2007年機組小修期間,對1號機進行揭缸檢查,發現4、5號瓦下瓦脫開,6號瓦上瓦脫開;低壓轉子勵端末級葉片6片拉筋斷開;頂部圍帶嚙合部位脫開,其中最嚴重的2片葉片頂部圍帶嚙合部位脫開約7 mm。低壓缸與發電機對輪聯軸器組合晃動達到0.1mm,規定低壓轉子比高壓轉子高0.406 4 mm,實際測量低壓轉子比高壓轉子低0.10 mm;高低轉子下張口規定為0.178 mm.實際測量下張口為0.1 mm;規定低壓轉子比發電機轉子高0. 254 mm,實際測量低壓轉子比發電機轉子高0. 08 mm;低壓轉子下張口規定為0.127 mm,實際測量下張口為0.14 mm;4號瓦瓦枕和瓦套的間隙規定為0. 2—0.3 mm,實際測量為0.34mm;4號瓦進油管和瓦套的連接受力不均勻,有張口,再運行時瓦套有扭轉的趨勢,破壞了瓦套的自就中的能力。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
3、壓火對發電機和電網的影響
    2008年4月在經過連續3次壓火之后,2號機組發電機中部突然發出異常聲響,停機檢查發現是因定子部分3個固定螺帽脫落引起振動所致。另外,由于壓火期間機組僅帶1 MW負荷運行,定子冷卻水溫無法控制在規定的40~50℃的范圍,不可避免出現定冷水溫低于冷氫溫度的現象,極易導致定子鐵芯結露,嚴重威脅發電機安全運行。
    對電網而言,流化床鍋爐的壓火等同于機組甩負荷試驗,如果在用電高峰期,對電網將帶來不小的沖擊。2008年4月,在紅河電廠2號爐壓火恢復期間,機組進行由“單閥”向“順閥”控制方式切換的操作,由于機組主蒸汽壓力參數高(16. 76 MPa),而所帶負荷低,GV閥位給定過小(39.64%),切換過程中GV閥位給定值落入39. 5%~40. 5%的不靈敏區,導致負荷在142--165 MW之間波動。進而,機組對電網產生一個持續0. 38 Hz的強迫擾動,該擾動的頻率與電網的某個振蕩模式比較接近,誘發了電網產生低頻振蕩。在電網大量PSS作用、調度采取直流調制等控制措施作用下,系統阻尼增大,使得振蕩沒有繼續發散而逐步平息。

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