电厂锅炉启动操作法的改进

电厂锅炉启动操作法的改进

1研究锅炉启动操作法的意义火电厂大、中型单元制机组的启动几乎都是采用滑参数启动方式，机组的启动是一个较为复杂的过程，启动的成败和操作质量很大程度上取决于锅炉的参数控制水平。

　　锅炉启动操作的核心就是参数的控制，如果锅炉参数控制不当，就可能无法满足汽机的要求，直接造成汽机无法启动或者在启动过程中造成汽机差胀、振动等指标超标而被迫打闸停机。

　　锅炉启动过程中的参数控制是一个技术难度较大的操作，锅炉在正常负荷运行时采用的控制方式和经验对启动初期的锅炉几乎是芫全无效的，锅炉启动过程中的参数控制特别是主汽温度的控制有着极其特殊的难度。各种技术书籍和运行规程也只是对要求达到的标准进行了规定，或者简要介绍了常规的基本控制方法，而无法落实到具体数据。

　　各火电厂机组设计参数、设音状况及系统构成都不一样，因此各个厂的具体操作方法及经验控制数据也各不一样没有现成的经验和统一模式。

　　研究锅炉启动操作法，就是要针对电厂的设音和系统实际状况，总结出锅炉启动过程中不同于正常负荷运行时的控制方式和经验，让每个司炉按照这个操作法进行锅炉启动，都能将参数准确地控制在规程规定的范围内安全地将机组启动成功。

　　2锅炉启动过程中参数控制的难点及原因分析攀钢发电厂装机容量为3100MW，单元制机组，锅炉为HG-410/9.8-YM11型单汽包自然循环、集中下降管、兀形露天布置的固态排渣煤粉炉。采用四角切圆布置的直流燃烧器及热风送粉系统。炉内假想切圆为01000 mm（逆时针旋转），燃烧器设置三层共12只一次风喷口，燃烧器风口布置方式自上而下为三、二、一、二、一、二、一、二，其中三次风口下倾7.点火装置置于下二次风口内采用简单机械雾化式油抢，设计每只油抢耗油量为1.57t/h.以前我厂在锅炉启动过程中，一直采用减温水控制主汽温度的方式，主汽温度波动频繁且波动幅度很大满足不了汽机的要求。

　　通过对多次锅炉启动的总结分析和与正常运行的对比，笔者将锅炉启动过程中参数控制的难点冶金动力总结为以下几个方面：2.1锅炉冷态启动过程中，在锅炉刚起压时，汽包上、下壁温差非常难控制。这是因为在锅炉产汽前，水循环很微弱，汽包下壁与炉水接触，只能依靠微弱的对流换热，汽包上壁只有通过汽包下壁导热，温升就更慢，在此过程中汽包下壁温高于汽包上壁温。在锅炉产汽后汽包上壁吸收蒸汽的凝结换热，换热强度比汽包下壁的对流换热要大得多，汽包上壁温很快接近对应压力下的饱和温度，即汽包上壁温很快超过1005，而汽包下壁温通常还只有605左中，在汽压很低时饱和温度随压力的变化很大，汽包上壁温上升得很快，汽包下壁温上升得很慢，就很容易造成汽包上、下壁温差超过40 5，使汽包产生大的热应力而影响使用寿命或者造成损坏。

　　2.2锅炉启动过程中在机组并网带负荷前用减温水调整汽温延迟性非常大，延时达到10789以上，要想在延时性这样大的情况下将减温水量控制在准确的范围内几乎是不可能的，谁也不可能准确地预测十多分钟后的温度变化情况及所需的减温水量。这是因为在汽机冲转过程中用汽量很小，达到3000r/min时蒸汽流量也只有约30t/h，蒸汽在过热器管内的流速极低，蒸汽从减温器到集汽联箱所需的时间就很长。随着机组负荷的升高，用汽量逐渐增加，蒸汽流速逐渐提高，主汽温度的延迟性就逐渐减小达到70%负荷时延时不超过1min，这时主汽温度就很好控制了。

　　2.3在蒸汽流量很小的情况下使用减温水，减温水不可能均匀地分布在蒸汽里，就会造成过热器管的水塞，水塞管中蒸汽几乎不流动，被加热得温度较高，水塞被冲通后主汽温度就会暴涨，造成主汽温度不易控制和个别过热器管产生较大的热偏差、产生较大热应力或者过热损坏。只有当机组负荷逐渐升高、蒸汽流量和减温水量逐渐增加后，减温水在蒸汽里才可能逐渐分布均匀，这个矛盾才会慢慢消除。

　　2.4在蒸汽流量很小的情况下，很小的减温水量就会很大幅度地降低主汽温度。在机组并网前，1t/h的减温水量就会降低主汽温度达50 5以上，要想将减温水量控制在较为精确的范围内几乎是不可能的。这是因为减温水调节门在低流量的情况下调节性能较差，很小的开度变化就会造成减温水量的较大变化，并且减温水流量表在很低流量的情况下指示的精确度也较差。经常是这种情况：开始投用减温水时减温水流量表显示还是0，但实际上减温水已降低主汽温度达到二三十度，达不到精确控制减温水量的要求。这个矛盾只有随着机组负荷的逐渐升高，蒸汽流量和减温水量逐渐增加后才会得以解决。

　　2.5在蒸汽流量很小的情况下，无法以减温器后的汽温作为主汽温度调整的超前信号。这是因为蒸汽量很小时，减温水已将减温器处的过热蒸汽芫全冷却到汽水共存的饱和状态，这时减温器后的汽温只与汽压有关，而与减温水量的变化无关，因此这时减温器后的汽温就不能反映减温水用得多还是少，无法作为超前信号。只有等到蒸汽流量大到一定程度后，减温水无法将减温器处的过热蒸汽冷却到饱和状态，蒸汽具有一定的过热度，这时减温器后的汽温才能反映减温水量的多少，才能作为主汽温度调整的超前信号。

　　2.6在机组并网之前，锅炉只投油抢，这时用燃烧来调整主汽温度也几乎是无效的。这是因为燃油燃烧过程非常短，不象煤粉燃烧那样充满整个炉膛，雾化后的燃油在其燃烧火炬范围内就几乎芫成了燃烧过程，即使产生少量碳黑离开燃烧火炬后，也会因为启动过程中炉膛温度很低而无法再继续燃烧，因此就不可能象对待煤粉一样通过调整配风来有效调整油抢火焰中心高低和炉膛温度，也就无法相应地调整主汽温度。

　　3采取的对策以上难点在实际工作中都是客观存在的，要想直接针对这些难点来突破几乎不可能。以前我厂一直用减温水控制主汽温度，曾经历过多次尝试，即使是最有经验的司炉采用最精心的操作和最勤的调整，也无法从根本上解决问题，最后参数往往还是无法控制好，汽机的启动还是处于危险的边缘。

　　介于这种实际情况，我们就只好采取迂回的战术思想：既然采用以上传统方法来控制锅炉的启动有很多难点无法根本解决，那幺可不可寻求其它特殊的操作方法来解决存在的问题呢，通过认真的分析可以看出：锅炉参数最难控制的阶段是在机组并网之前。机组并网之前蒸汽流量很小，各种矛盾很突出，通过对这个阶段各种操作进行研究，我们总结出了“机组并网前通过控制燃烧强度来控制主汽温度、机组并网后用减温水来控制主汽温度”的操作方法，同时也解决了锅炉冷态启动时汽包上、下壁温差容易超标的问题。采用这个方法在实际启动中可能会出现主汽压力与主汽温度不匹配的问题，我们又充分利用锅炉的蓄热，彻底解决了这个问题。经过多次启动试验，这个方法效果较好。

　　4改进后的锅炉启动操作法为了方便控制启动过程中的燃烧强度，我厂将每台锅炉四只油抢中的两只喷嘴口径适当减小，出力改为1t/h.这样，就可组合出1、1. 57、2、2.57、3.14、3.57、4.14、5.14t/h的燃油量，并且还可以通过控制燃油压力进行微调，满足对燃烧强度调整的需要。

　　4.1汽机冲转前锅炉的启动操作控制锅炉启动过程中的汽包壁温差最有效的方法是提前投炉底加热至锅炉起压，使汽包上、下壁温达到120；左右，这样就可以确保汽包上、下壁温差不超标。在不具音条件时就只有采用冷态启动的方式。

　　锅炉冷态启动时，开始只投一只油抢，每30 =>切换一次，只投一只油抢的目的是控制较低的燃烧强度，适当延长锅炉起压时间，提高汽包下壁温，降低锅炉起压时的上、下壁温差频繁切换油抢的目的是尽可能使炉内温度场均匀，尽快建立良好的水循环，降低汽包两侧温差。

　　锅炉起压后的控制是冷态启动的关键，锅炉起压时汽包下壁温通常在60而汽包上壁温与对应压力下的饱和温度接近，通常超过100°C，在这种情况下，就必须控制主汽压力不能上升过快，否则汽包上壁温会快速上升，造成汽包上、下壁温差超过40C.这时的控制方法是全开锅炉向空排汽或者联系汽机开大凝疏门，只烧一只小油抢，并且将燃油压力控制在低限，控制主汽压力不上升，等到汽包下壁温逐渐上升后再逐渐提升主汽压力，随着主汽压力的升高，汽包上壁温的上升速度就会逐渐减慢，这时就适当关小锅炉向空排汽。之后即可切换油抢调整燃烧强度，保证主汽温度均匀上升至需求值。

　　锅炉投炉底加热至起压后的启动就要好控制得多，汽包上下壁温都达到了120C，主汽压力的上升速度就可以较快，即使很快上升到0. 5MP，汽包上壁温也最多只能达到158C，同时汽包下壁温还有所上升，因此汽包上、下壁温差就不会超标，这是与冷态启动芫全不同的。这种启动方式可以直接投两只油抢以提高启动初期的主汽温度上升速度培动初期因锅炉要大量蓄热，主汽温度上升较慢）；等到主汽温度上升速度较快时就要及时切换油抢调整燃烧强度防止温升过快。

　　这里需要补充的是：有时参数已达到汽机的冲转要求，但因为种种原因可能汽机暂时无法冲转，这时锅炉主汽温度还会缓慢上升，等到汽机冲转时主汽温度就太高了。解决这个问题的办法是在汽机暂时不能冲转时，锅炉间断性的短时间熄火，熄火后将风量减下来就可保持主汽参数稳定。

　　4.2汽机冲转过程中锅炉的操作汽机冲转前，将主汽压力控制在高限，汽机冲转过程中，锅炉要尽量维持主汽压力和主汽温度的稳定，逐渐全关向空排汽，这时要尽可能少调整燃料量。而随着汽机转数的升高用汽量逐渐加大，原有油抢的燃烧强度就满足不了调整汽压的需要，如果这时马上增投油抢，就会因主汽温度上升较快而被迫投减温水，造成主汽温度不易控制。这时就可以充分利用锅炉的蓄热而暂时不增加燃烧强度，即使汽压在缓慢下降，也在允许的范围内，汽机冲转前将主汽压力控制得较高的目的就在此。这样就充分利用了锅炉的蓄热，不致因增加燃烧强度而导致主汽温度失控。

　　汽机从高速暖机继续往3汽量增加，原有油抢的燃烧强度就明显不够了，这时锅炉的蓄热也已基本耗尽（此时主汽压力已降至低限），就必须增加燃烧强度才能保证冲转的需要，而汽机定速的过程是非常快的，紧接着机组就会并网带负荷，用汽量明显增加，在这时投减温水，就避开了用汽量很小时主汽温度极难控制的区域，合理解决了这一难题。

　　4.3机组并网后锅炉的操作机组并网后锅炉的任务就是按滑参数启动曲线控制好主汽温度和主汽压力，直到正常运行。这个过程相对比较好操作，随着用汽量越来越大，减温水量也逐渐增加，启动初期的各种矛盾都会随之而逐渐消除。

　　机组并网后，需逐渐增加燃烧强度，在此阶段的操作中，主汽温度的调整还没有超前信号喊温器后的蒸汽温度），但我们可以参照减温器前的蒸汽温度、过热器后的烟气温度、过热器管壁温度等参数来判断主汽温度的变化趋势进行调整。

　　锅炉投粉后参数就比较好控制了，可以参照正常运行的调整方法，这些方法是几乎所有锅炉操作者都掌握了的这里不再叙述。（下转第52页）综合以上可以得出，改造后，年可节约生产4改造前后1锅炉维修情况分析费用约97万元。改造前后16锅炉维修情况分析见表2.表2 16锅炉维修情况表序号大修部位改造前情况改造后预计周期大修（维修）费用年平均周期大修（维修）费用年平均年节省燃烧室2年①改造前的燃烧室是重型绝热炉墙，平均每2年大修一次，每次大修材料费用（包括耐火材料、保温材料、耐热钢筋等）约为38万元。②由于高温绝热，二次风口、落煤口、返料口处的耐热合金钢管烧损严重潍修量大，费用较高。

　　19万元3年！改造后在水冷壁表面只有6、7cm厚的浇注料，炉墙维修量大大降低费用（包括点火装置及水冷风室）预计为21万元。②由于水冷壁的冷却作用，各风口、落煤口、返料口的维修量及费用也有所下降。

　　7万元12万元嘭胀及密封装置2年①由于膨胀装置内侧是靠浇注成的异形块相互错位来吸收膨胀，可靠性差，维修量大，且很难施工。②外侧的膨胀及密封是靠沙封及钢制柔性膨胀节密封，运行时因运行中、启停炉变形撕裂，造成漏灰，并影响膨胀，加大维修量。

　　3万元此次改造成全悬吊结构，水冷燃烧室无此装置。

　　3万元省煤器1年改造前省煤器因磨损严重，平均每15年更换一次，平均费用为36万元（设备28万元、施工7万元、材料1万元）。

　　36万元3年改造后因其布置位置及本身结构使磨损程度大大降低，全部更换费用预计65万元（设备56万元、施工8万元、材料1万元）。

　　22万元14万元过热器改造前每次大修均要更换个别变形、磨损严重的过热器管，且要修补表面的耐磨涂料。每次塔、拆脚手架，工作量大，平均每年的维修费用为8万元（过热器穹管及耐磨涂料）。

　　7.5万元改造后管排数量喊少，流通面积增大，使磨损程度大为降低。另外，因其表面改为护瓦防磨，喊少维修工作量。

　　3万元4.5万元低温分离及返料装置①改造前每次大小修都要对其防磨内衬进行更换或不同程度的修补，平均每年费用为4万元。②中心筒每2年更换一次涟通箱进行不同程度的修补，费用为0.6万元。

　　4.3万元①改造后，因其流通面积增大，对防磨内衬的磨损降低，维修工作量很小，实际维修工作量及费用有待停炉检修时孩实。②中心筒磨损较轻百叶窗磨损严重，小修将更换，费用有待核实。

　　1.2万元3.1万元喊温器4年改造前喊温器为面式喊温器，更换一次内芯的费用为3万元。

　　0.8万元啧水喊温器的维修工作量很少。

　　0.8万元给煤系统2年每次大修须更换挂板给煤机链轮、刮板链条、大小轴承，螺旋给煤机叶轴、振动给煤机料，工作量很大，费用为1.9万元。曰常维护工作量（项目同前）也很大。

　　0.95万元2年改造为一级给煤，维修工作量大大降低，只须大修更换螺旋叶轴，费用约为0.8万元。

　　0.4万元0.55万元合计33.6万元5结语16炉改造后经过近8个月的实际运行，特别是经过了冬运期间额定及超负荷工况下的运行考验，经过此次改造锅炉能够在额定负荷、超负荷工况下稳定运行，达到了预期目的。此次改造费用实际发生为184万元，根据历年16锅炉维修情况，预计改造后每年可节约维修费用约38万元，考虑生产成本年降低97万元，全部改造费用可在1. 5年内全部收回。