國電建投內(nèi)蒙古能源有限公司布連電廠調(diào)查研究報告

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1、- 國電建投能源布連電廠調(diào)研報告 1.概述 國電建投能源由國電電力開展股份、省建立投資公司按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日在自治區(qū)鄂爾多斯市注冊成立。布連電廠一期2×660MW 機組于2021年7月獲得國家發(fā)改委核準。 2021年12月28日，*1機組實現(xiàn)首次并網(wǎng)，2021年1月31日通過168小時試運，7月23日完成了性能考核試驗，期間最高負荷710MW。 2021年5月19日，*2機組實現(xiàn)首次并網(wǎng)，6月27日通過168小時試運，8月30日完成了性能考核試驗，期間最高負荷730MW。 2.布連電廠主要設計優(yōu)化及新技術概況 2.1鍋

2、爐設計參數(shù)優(yōu)化 ? 鍋爐主汽壓力由26.15MPa提高到28MPa； ? 鍋爐排煙溫度由130℃降低至125 ℃； ? 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 ? 鍋爐輔機采用單列布置，包括空氣預熱器、主給水系統(tǒng)、送引風系統(tǒng)； ? 采用100%高壓旁路，鍋爐過熱器系統(tǒng)取消平安閥。 2.3蒸汽側設計優(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，防止高溫煙氣和高溫蒸汽相遇的情況； ? 在各級受熱面進口集箱設置節(jié)流孔

3、，控制屏間和管間流量偏差； ? 屏式過熱器采用發(fā)卡式構造，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構造，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)格采用保守的設計原則。 2.4煙氣側設計優(yōu)化 ? 墻式對沖燃燒 — 煙氣側空氣動力場和溫度場分布均勻；可將爐膛左右溫度偏差控制在20℃以。同時，墻式對沖燃燒方式不會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

4、布置方式 — 進一步分散熱輸入，使得空氣動力場和溫度場分布更加均勻，有利于降低高溫受熱面的最高溫度水平。 ? 爐膛大折煙角的構造形式，有利于煙氣轉(zhuǎn)向時的均流，使得煙氣在水平煙道處的溫度和速度分布非常均勻。 2.5其他主要創(chuàng)新技術的應用 ? 使用等離子點火，取消燃油系統(tǒng)； ? 取消爐頂節(jié)流圈； ? 采用無循環(huán)泵的簡化啟動系統(tǒng)； ? 局部穿墻管道采用柔性密封技術等。 3.布連電廠鍋爐設備概況及主要設計參數(shù) 3.1鍋爐設備概況 國電建投能源煤電一體化工程布連發(fā)電廠2×660MW超超臨界空冷燃煤機組的鍋爐設備為B&W公司按美國B&W公司SWUP鍋爐技術標準，結合本工程燃用的設計、校核

5、煤質(zhì)特性和自然條件，進展性能、構造優(yōu)化設計的超超臨界參數(shù)SWUP〔Spiral Wound UP〕鍋爐。 鍋爐配有不帶循環(huán)泵的置式啟動系統(tǒng)。鍋爐設計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&W公司DRB-4ZTM型低NO*雙調(diào)風旋流燃燒器及NO*噴口〔OFA〕。鍋爐尾部設置分煙道，采用煙氣調(diào)溫擋板調(diào)節(jié)再熱器出口汽溫。鍋爐尾部采用單列布置，鍋爐豎井下設置一臺三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預熱器。 圖3-1為國電布連660MW SWUPTM鍋爐島總圖。 圖3-1：國電布連660MW SWUPTM鍋爐島總圖 3.2鍋爐主要設計參數(shù) 表3-1 鍋爐主要技術

6、參數(shù) 工程 單位 BMCR BRL 過熱蒸汽流量 t/h 2082 2022 過熱蒸汽壓力 MPa 28 27.94 過熱蒸汽溫度 ℃ 605 605 給水溫度 ℃ 297 294 再熱蒸汽流量 t/h 1755 1697 再熱蒸汽進口壓力 MPa 6.102 5.868 再熱蒸汽出口壓力 MPa 5.872 5.646 再熱蒸汽進口溫度 ℃ 370 364 再熱蒸汽出口溫度 ℃ 603 603 鍋爐保證效率〔BRL,按低位發(fā)熱量〕 % 94 保證最低不投油穩(wěn)燃負荷 %BMCR 30 NO* 排放保證

7、值〔O2=6%〕 mg/Mm3 350 一次汽壓降〔省煤器入口至過熱器出口〕 MPa 3.6 再熱器壓降 MPa 0.23 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 mm 64500 爐膛寬度 mm 23192.7 爐膛深度 mm 16304.7 爐膛容積熱負荷 kW/m3 75.88 膛容界面負荷 kW/m3 4.292 燃燒器壁面熱負荷 MW/m2 1.466 上排燃燒器至屏低距離 m 25.06 3.3煤質(zhì)特性參數(shù) 表3-3 煤質(zhì)元素分析 元素分析 符號 單位 布連DES 布連ALT

8、 收到基碳 Car % 60.02 56.71 收到基氫 Har % 3.58 3.34 收到基氧 Oar % 8.15 8.75 收到基氮 Nar % 0.80 0.75 收到基硫 Sar % 0.80 0.70 收到基灰份 Aar % 10.65 17.64 收到基全水份 Mt % 16.00 12.11 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 VMdaf % 36.05 32.63 收到基揮發(fā)份 VMar % 26.44 22.

9、92 收到基灰份 Aar % 10.65 17.64 收到基全水份 Mt % 16.00 12.11 固定碳 FC % 46.91 47.33 變形溫度 IT oC 1150 1030 軟化溫度 ST oC 1160 1080 半球溫度 HT oC 1160 1080 溶化溫度 FT oC 1170 1090 可磨性系數(shù) HGI / 48 75 收到基低位發(fā)熱量 Qnet.ar kJ/kg 22700 20900 表3-4 煤質(zhì)灰分析 灰分析 符號 單位

10、布連 DES 布連 ALT 二氧化硅 SiO2 % 39.23 42.53 三氧化二鋁 Al2O3 % 16.73 15.21 二氧化鈦 TiO2 % 0.95 0.63 三氧化二鐵 Fe2O3 % 9.84 14.79 氧化鈣 CaO % 18.63 17.60 氧化鎂 MgO % 3.49 0.95 氧化鉀 K2O % 1.68 1.26 氧化鈉 Na2O % 0.72 1.77 五氧化二磷 P2O5

11、 % 0.00 0.00 氧化錳 MnO2 % 0.00 0.00 三氧化硫 SO3 % 8.11 3.78 其它 % 0.62 1.47 4.布連電廠鍋爐主要性能指標 *1、*2 鍋爐分別于2021 年8 月和2021 年9 月通過性能考核試驗，兩臺爐主要考核指標與鍋爐保證值的比擬見表4-1： 表4-1 兩臺爐性能試驗數(shù)據(jù)與保證比照 工程 單位 保證值 *1爐測量值 *2爐測量值 效率 % 94 95.23 考核效率計算標 準ASME

12、PTC4.1 94.36 考核效率計算標 準ASMEPTC4，如 轉(zhuǎn)化成ASME PTC4.1〔鍋爐合同 約定〕，效率約為 94.57% 排煙溫度〔BRL修正后〕 ℃ 118 110.6 107.8 未燃盡碳熱損失 Luc 0.63 0.13 0.311 BMCR工況鍋爐最大出力 t/h 2082 2104 2084 NO*排放(含氧量6%) mg/m3 350 306.7 無 不投油穩(wěn)燃〔負荷/流量〕 %BMCR〔t/h〕 30〔62.4.6〕 29.4〔613〕 無 水冷壁壓降 MPa 1.99 1.69 1.31

13、省煤器壓降 MPa 0.25 無 過熱器壓降 MPa 1.61 1.5 1.519 再熱器壓降 MPa 0.23 0.23 0.18 空預器煙氣側壓降 KPa 1.39 1.31 1.26 鍋爐煙道阻力 KPa 1.6±10% 無 1.643 空預器漏風率 % 5 4.7 4.94 從表4-1 中可看出，兩臺鍋爐的熱效率測試值均高于鍋爐效率保證值。尤其是1 號機組的效率高于保證值的1.23 個百分點，兩臺爐的未燃盡碳熱損失0.13%和0.311%均遠低于設計值的0.63%各0.5 個百分點和0.319 個百分點，鍋爐的排煙溫度也分別低于

14、設計值的8℃和10℃；汽水側的各項阻力均低于保證值，尤其是2 號爐在取消水冷壁進口集箱的節(jié)流孔圈后，水冷壁和省煤器的總阻力低于設計0.93MPa；1 號爐的最大出力高于設計值20t/h。實測NO* 排放濃度也比保證值下44 mg/m3。煙風側阻力也在鍋爐保證圍。 表4-2 *1機組性能考核測試數(shù)據(jù) 工程 保證值 〔設計值〕 *1爐測量值 〔PTC4.1〕 鍋爐效率 93.7 95.23 NO* 排放值 350 mg / Nm3 最大 306 mg / Nm3 連續(xù)蒸發(fā)量 2082 t/h 最低 2104 t/h 穩(wěn)燃負荷 30%BMCR 29.4%BMCR

15、 一次汽系統(tǒng)總壓降 3.85MPa 3.19MPa 再熱器系統(tǒng)總壓降 3.85MPa 0.23KPa 干煙氣熱損失 LG 4.33 3.70 燃料中H2 及H2O 熱損失LMH 0.36 0.33 空氣中水份熱損失LMA 0.09 0.08 不完全燃燒熱損失LUC 0.55 0.13 散熱損失Lβ 0.17 0.17 CO 熱損失LCO 0.00 0.00 未計損失LUN 0.20 0.20 各項收益 / 鍋爐計算熱效率(按低位發(fā)熱量) 94.30 95.39 95.23(修正后) 制造廠裕度 0.3 鍋爐保證熱效率

16、(按低位發(fā)熱量) 94.0 從以上各項指標均說明，布連工程的兩臺鍋爐的設計在各項性能指標上均到達了最優(yōu)，創(chuàng)下了國的領先水平。 5.布連電廠鍋爐設計優(yōu)化具體情況 布連電廠為了貫徹落實國電集團公司和國電電力開展股份關于學習外高橋第三發(fā)電**公司工程建立和科技創(chuàng)新經(jīng)歷，在布連電廠一期工程中控制造價，提高質(zhì)量，建立創(chuàng)新型工程，提高工程優(yōu)化設計和節(jié)能降耗水平，在2021 年4 月依據(jù)國電電力開展股份國電股工【2021】87 號文件"布連電廠2×660MW 超超臨界燃煤空冷機組設計優(yōu)化技術創(chuàng)新方案審查會議紀要〞的精神指導下，根據(jù)鍋爐補充技術協(xié)議及技術創(chuàng)新的精神對鍋爐進展了一系列的優(yōu)化及設計創(chuàng)新

17、。主要包含以下幾個方面： 5.1 主機設備參數(shù)和運行方式優(yōu)化 鍋爐主蒸汽壓力由原設計的25.15 MPa 提高到28MPa，汽輪機設計背壓由原來的13kPa 優(yōu)化至12kPa，再熱系統(tǒng)壓降由原來的10%優(yōu)化至8%，再熱器進出口壓力得到優(yōu)化。另外，為了進一步提高鍋爐熱效率，經(jīng)過優(yōu)化鍋爐受熱面及空預器受熱面的布置，鍋爐排煙溫度由原設計值的130℃〔BMCR 工況〕降低到125℃〔BMCR 工況〕。優(yōu)化前和優(yōu)化后的設計參數(shù)見表5-1。 表5-1 優(yōu)化前后鍋爐設計參數(shù)變化 名稱 單位 優(yōu)化前 優(yōu)化后 B-MCR BRL B-MCR BRL 主蒸汽流量 t/h 210

18、3 2042 2082 2022 主蒸汽溫度 ℃ 605 605 605 605 主蒸汽壓力 MPa(g) 26.25 26.18 28.0 27.94 再熱器進口壓力 MPa(g) 6.193 5.962 6.102 5.868 再熱器進口溫度 ℃ 382 375 370 364 再熱器出口壓力 MPa(g) 5.993 5.769 5.860 5.534 再熱器出口溫度 ℃ 603 603 603 603 再熱蒸汽流量 t/h 1778 1719 1755 1697 給水溫度 ℃ 297 29

19、5 297 294 干煙氣熱損失 LG % 4.41 4.33 4.21 4.12 氫燃燒生成水熱損失LH % 0.28 0.27 0.27 0.26 燃料中水份引起的熱損失Lmf〔見注〕 % 0.09 0.09 0.13 0.13 空氣中水份熱損失 LmA % 0.10 0.09 0.09 0.09 未燃盡碳熱損失 Luc〔見注〕 % 0.55 0.55 0.63 0.63 輻射及對流熱損失 LRβ % 0.17 0.17 0.17 0.17 未計入熱損失 LuA % 0.20 0.20 0.20 0.2

20、0 計算熱效率〔按低位發(fā)熱量〕 % 94.20 94.30 94.30 94.40 保證熱效率〔按低位發(fā)熱量 LHV〕 % 93.90 94.00 燃料消耗量〔見注〕 t/h 245.9 240.8 258.93 253.34 爐膛容積熱負荷 kW/m3 76.2 75.7 爐膛截面熱負荷 MW/m2 4.326 4.290 燃燒器區(qū)域壁面熱負荷 MW/m2 1.482 1.470 燃盡區(qū)域容積熱負荷 MW/m3 0.167 0.171 空氣預熱器出口煙氣修正前溫度 ℃ 1

21、30 128 125 123 空氣預熱器出口煙氣修正后溫度 ℃ 125 123 120 118 注：其中的損失增加是因為設計煤質(zhì)發(fā)生變化。 5.2 鍋爐輔機采用單列配置 鍋爐輔機單列布置是指單臺鍋爐的主給水系統(tǒng)設備、送引系統(tǒng)設備、空氣預熱器等采用一臺全容量設備。從國外火電機組開展情況看，日本在1996 年開場在600MW 的鍋爐上采用主要輔機單列配置方案，而德國為了追求機組的最正確性價比，在800MW 等級以下機組大局部采用鍋爐輔機單列配置，而國在這方面還是一片空白。為了降低工程造價減少運行維護本錢，布連電廠對雙列布置和單列布置的方案及其設備

22、的可靠性經(jīng)過反復論證及評估，認為鍋爐輔機采用單列配置后煙風系統(tǒng)設備及控制方式相對簡單，初投資下降，而風機效率至少相當。因此本工程最終采用每爐配置單臺給水泵、單臺空預器、單臺送風機、單臺引風機、單臺一次風機和單臺增壓風機、設脫硫煙氣旁路擋板〔隔離沖洗煙氣換熱器需要〕的單列布置方案。 單列布置方案的提出對鍋爐煙風道的布置及空預器的設計及布置提出了新的挑戰(zhàn)。 5.2.1空預器的設計及選型 在空預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、鍋爐廠、阿爾斯通技術效勞公司〔〕、巴克杜爾技術四家空預器廠家在1000MW 等級上空預器的使用情況及其各個空預器廠家設計和生產(chǎn)的最大的空

23、預器的運行情況進展了調(diào)研，對每個空預器廠家提供的單列布置及雙列布置的方案進展反復比照及推敲，最后在確認單個空預器的可靠性沒有問題的前提下，選擇了豪頓華工程提供的空預器單列布置方案。豪頓華空預器單列布置及雙列布置的相關比照見表5-2。 表5-2 豪頓華空預器單列及雙列技術參數(shù)比照表 主要技術指標 單位 三分倉單列 三分倉雙列 預熱器型號 1-35.5VNT2260 2-32.5VNT2180 BRL-排煙溫度〔未修訂〕保證值 ℃ 123 123.2 漏風率〔計算值〕 % 4.67 5.77 漏風率〔保證值一年/一年后〕 % 5/6 6/7 一次風漏風

24、率〔計算值〕 % 22.02 22.71 一次風漏風率〔保證值〕 % 25 25 煙氣側壓降〔保證值/計算值〕 Pa 1390/1252 1170/1066 一次風壓降〔保證值/計算值〕 Pa 950/823 780/694 二次風壓降〔保證值/計算值〕 Pa 1120/1027 950/866 煙氣側流速 m/s 12.71 11.75 板型〔高/中/低〕 HS7/HS7/HS7 HS7/HS7/HS7 傳熱元件重量 kg 257540/267700/128080 129910/146610/69850 傳熱元件總重 6

25、53320 346370 傳熱元件單面面積〔高/中/低〕 m2 52671/54865/16460 26114/29675/8903 傳熱面積總和〔雙面〕 m2 247992 129384 傳熱元件高度〔高/中/低〕 mm 960/1000/300 880/1000/300 轉(zhuǎn)子高度 mm 2860 2780 轉(zhuǎn)子直徑 mm 20850 15480 轉(zhuǎn)子重量 mm 880.3 481 單臺空預器重量 t 1169 652 驅(qū)動電機壽命 年 10 煙氣側效率保證值 % 71.6 從表5-2 的各項數(shù)據(jù)中可以看出除空預器煙風側

26、阻力外，其他各項指標單列布置空預器均優(yōu)于或者等于雙列布置的空預器。 5.2.2空預器單列布置后煙風道的設計 空預器由兩個變一個，與空預器連接的煙風道也需隨之改動。煙風道是采用一個還是一分為二，巴威公司與和電廠的相關人員也進展了討論和分析，最后認為在保持一樣的磨損特性，一樣的風速下，單個煙風道的相對于雙煙道來說，尺寸要增加約50%，增大了煙風道支吊架的設計難度和煙風道的設計難度，同時煙道的徑向膨脹量增大，對膨脹節(jié)的要求提高；然而，最重要的是單個風道進入爐膛的環(huán)形大風箱時，會引起前后墻上的燃燒器進風不均勻，影響燃燒效率及NO* 的排放。因此，經(jīng)過反復平衡最后決定采用煙風道一分為二的布置形式。

27、 空預器型號35.5VNT2260 是豪頓華首次做的最大的用于鍋爐上的空預器，空預器廠家提出了空預器的水平及垂直膨脹量的計算值，但是根據(jù)已往工程現(xiàn)場安裝誤差和實際運行情況，經(jīng)常出現(xiàn)膨脹節(jié)位移太小的現(xiàn)象，再考慮到布連工程煙風道較大，經(jīng)與空預器廠家協(xié)商設計非金屬膨脹節(jié)時水平和垂直膨脹理論值根底上增加50％裕量，為空預器的平安運行提供保障。 5.2.3其他主要輔機 1〕引風機 本工程引風機單列布置，為引進英國HOWDEN公司技術，豪頓華工程制造。型號ANT-4240/2000B,葉輪直徑4240mm，風機總壓升5324pa，單級20葉片，葉片可調(diào)圍0-80度，型式為動葉可調(diào)軸流風機。 2〕送

28、風機 本工程送風機單列布置，為引進英國HOWDEN公司技術，豪頓華工程制造。型號ANT-3392/1600C,葉輪直徑3392mm，風機總壓升3558pa，軸功率為2066KW，效率為85.2%，型式為動葉可調(diào)軸流風機。 3〕一次風機 本工程一次風機單列布置，為引進英國HOWDEN公司技術，豪頓華工程制造。型號ANT-2000/1000C,葉輪直徑2000mm，風機總壓升10673pa，軸功率為2077KW，效率為89%，型式為動葉可調(diào)軸流風機。 4〕汽動給水泵 本工程使用一臺1×100%容量的給水泵汽輪機，承包商為汽輪機股份，產(chǎn)品采用引進德國西門子公司積木塊工業(yè)汽輪機技術，國設計、

29、制造。是國600MW等級及以上機組的首臺全容量給水泵汽輪機。型號為W63/80,型式為單缸、純冷凝、雙分流、下排汽、外切換、反動式汽輪機，自帶水冷凝汽器。 給水泵汽輪機的額定出力為22.855MW，揚程32.449MPa，流量為2186.1t/h，額定工況進汽量為101.2t/h，額定轉(zhuǎn)速4934r/min，背壓5.6kPa，最好連續(xù)運行轉(zhuǎn)速5370r/min，最續(xù)功率32MW。超速保護跳閘轉(zhuǎn)速5565r/min,泵組效率大于84%。 5〕電動給水泵 本工程兩臺機組共用一臺電動給水泵，型式為雙桶、臥式離心泵。由爾壽泵業(yè)生產(chǎn)，型號為GSG200-400B-8,額定轉(zhuǎn)速2980r/min，揚

30、程1665MH2O，NPSP12.51m，軸功率3965KW，效率78.5%。 5.3采用100%高壓旁路系統(tǒng) 為了滿足國電網(wǎng)的實際需求，布連電廠660MW 超超臨界機組必須參與電網(wǎng)調(diào)峰。為了啟停方便，響應電網(wǎng)負荷迅速，最好的方法是要使機組單向連鎖成為可行，或具備FCB 功能。即在主開關突然跳閘的情況下能迅速轉(zhuǎn)為維持廠用電的孤島運行方式，大容量旁路系統(tǒng)是實現(xiàn)此運行方式的重要保障。在機組甩負荷時，鍋爐的響應速度遠低于汽輪發(fā)電機。借助調(diào)速系統(tǒng)和勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的快速反響，汽輪機發(fā)電機可在很短的時間適應負荷的變化。但鍋爐由于較大的熱慣性和燃料系統(tǒng)的延時性，鍋爐降負荷需要數(shù)分鐘的時間。另外布連工程鍋爐

31、最低穩(wěn)燃負荷設計為 30％BMCR 左右；在此負荷時主蒸汽壓力較低，蒸汽比容較大，將導致高壓旁路的通流能力降低。通常當機組發(fā)生意外，要求汽機帶廠用電運行，或需采用停機不停爐的方法處理事故時，當電氣或汽機跳閘后，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，同時依靠聯(lián)鎖投入旁路系統(tǒng)停頓向汽輪機供汽；采用大容量旁路后，由于其開啟速度極快，在機組甩負荷時，連鎖快開旁路，鍋爐蒸汽便可借道旁路而使其維持運行。 5.3.1 布連工程采用100%旁路的優(yōu)點 本工程機組原設計為35%BMCR 容量的兩級上下壓串聯(lián)旁路系統(tǒng)，鍋爐配有2×5%PCV閥，旁路容量較小，難以實現(xiàn)上述所述的功能和FCB

32、功能。經(jīng)調(diào)研和論證后，上下壓兩級串聯(lián)旁路中的高壓旁路改為100%大旁路加65%的低壓旁路。布連660MW 超超臨界機組設計100%大旁路作用主要有以下幾點： 1) 當電網(wǎng)或汽輪發(fā)電機組發(fā)生故障跳閘時，迅速動作開啟維持主汽壓力，實現(xiàn)帶廠用電、或?qū)崿F(xiàn)停機不停爐，保持鍋爐運行，機組能隨時重新并網(wǎng)恢復正常運行。 2) 可滿足機組高動量沖洗，沖洗流量可為BMCR 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，也縮短了沖洗時間，有效緩解因鍋爐啟停引起的超超臨界機組固體顆粒侵蝕；同時鍋爐受熱面和給水泵同時得到了相當程度的預熱，大大改善了啟動和運行條件縮短機組啟動時間。

33、3) 100%高壓旁路的系統(tǒng)配置為實現(xiàn)FCB 和RB 功能提供先決條件。 4) 在各種工況〔冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)、極熱態(tài)〕啟動階段控制鍋爐快速提高蒸汽溫度，使之與汽輪機缸金屬溫度較快地相匹配，從而縮短機組啟動時間和減少蒸汽向空排放。 5) 在機組正常運行后，代替鍋爐過熱器平安閥的作用，在鍋爐超壓時能及時動作開啟泄壓。由于采用了100％汽機高壓旁路，在機組正常運行后，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閉旁路閥，以實現(xiàn)過熱器系統(tǒng)上平安閥和PCV 閥的作用，因此布連工程在創(chuàng)優(yōu)后取消了過熱器系統(tǒng)上的平安閥和PCV 閥。 5.3.2 再熱器出口可調(diào)式平

34、安閥的設計 高壓旁路一側與過熱器出口的管道連接，一側與再熱器進口管道連接。為了適應再熱器進口的參數(shù)，在高壓旁路上設有噴水減溫器。當機組啟動FCB 模式運行時，高壓高溫蒸汽經(jīng)過高壓旁路經(jīng)減壓減溫后進入鍋爐的再熱器系統(tǒng)，從再熱器出口進入低壓旁路，最后排放至凝汽器。但是受凝汽器冷卻能力的影響，低壓旁路的設計容量受到限制。 在機組甩負荷時，多于低壓旁路容量的蒸汽需在進入低旁前釋放，因此必須在再熱器出口設置平安閥。 再熱器平安門目前有兩種型式，即二位式〔常用的為彈簧式平安閥〕和調(diào)節(jié)式，但是不管采用何種型式，也不管低壓旁路如何選取，其容量必須按100%配置，要實現(xiàn)不同負荷的FCB，必須選用調(diào)節(jié)式的平

35、安閥。高負荷情況下發(fā)生FCB 時，再熱器平安門必須翻開。由于二位式平安門只能全開，必然導致大局部蒸汽被排至大氣，極大的加劇了工質(zhì)的不平衡。而調(diào)節(jié)式平安閥可按不超壓的原則進展可控制排放，當其開啟時只排放多余的蒸汽，這對改善FCB 工況下的工質(zhì)極為有利；當機組在正常模式下運行，鍋爐再熱系統(tǒng)的壓力高于系統(tǒng)的設計壓力時，再熱器出口的平安門又要起到常規(guī)的彈簧平安閥的作用，迅速翻開使再熱系統(tǒng)壓力回歸正常。因此再熱器出口的可調(diào)式平安閥既可滿足不同負荷機組甩負荷的可調(diào)功能，又要有普通平安閥的快速響應功能。 與普通彈簧式開關型平安閥不同，這種可調(diào)式平安閥要求帶輔助驅(qū)動系統(tǒng)〔一般為液動或氣動〕。在鍋爐FCB 或

36、RB 甩負荷時，一般要求該平安閥參與控制。在控制精度要求不是特別高的情況下，一般都選用氣動或液動驅(qū)動方式。這種平安閥是結合了不可控開關式彈簧式平安閥和控制閥門的優(yōu)點，主要表現(xiàn)如下： 1) 在控制系統(tǒng)或氣動驅(qū)動系統(tǒng)出現(xiàn)任何故障時，則氣動驅(qū)動平安閥就是一個彈簧式平安閥，在系統(tǒng)超壓到彈簧整定壓力時，能夠克制彈簧作用力翻開，從而保護鍋爐平安。 2) 在系統(tǒng)壓力接近設定壓力時，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)運行壓力，可以很接近設定壓力。系統(tǒng)運行壓力的提高意味著電廠有更大的產(chǎn)出。 4) 因為可以依靠壓力開關及控制驅(qū)動系統(tǒng)來翻開平安閥，從而提高設定壓力的準確性。 5) 減

37、小開啟壓力和回座壓力的壓差。 6) 回座比可以準確調(diào)整。 7) 純彈簧式平安閥起跳后，下一次的起跳值可能會發(fā)生偏移；而氣動驅(qū)動平安閥依靠壓力開關動作翻開，因此即使重復起跳，其起跳值完全一致。 8) 純彈簧式平安閥在起跳時會產(chǎn)生很大的反力及噪音，而氣動驅(qū)動平安閥的開啟反力及噪音很小。 9) 可以在低于整定壓力時，手動或通過DCS 翻開平安閥。 10) 參與機組FCB、RB 等甩負荷功能。 調(diào)節(jié)式平安閥在機組甩負荷時需根據(jù)負荷-壓力曲線來控制蒸汽壓力參，因此平安閥的起跳壓力和回座壓力是根據(jù)負荷-壓力曲線來進展設定。為了滿足運行壓力的正常波動圍，平安閥的起跳壓力和回座壓力應稍大于機組的運

38、行壓力。在機組快速降負荷時，低旁全開后，如果系統(tǒng)壓力還在繼續(xù)升高，當壓力升高到第一組平安閥起座壓力時，則平安閥控制系統(tǒng)會翻開第一組平安閥來幫助降低系統(tǒng)壓力，直至系統(tǒng)壓力下降到第一組平安閥回座壓力，這時平安閥控制系統(tǒng)會關閉第一組平安閥；如果第一組平安閥開啟后，如果系統(tǒng)壓力還在繼續(xù)升高，當壓力升高到第二組平安閥起座壓力時，則平安閥控制系統(tǒng)會接著翻開第二組平安閥來幫助降低系統(tǒng)壓力，直至系統(tǒng)壓力下降到第二組平安閥回座壓力，這時平安閥控制系統(tǒng)會關閉第二組平安閥；當系統(tǒng)壓力繼續(xù)下降到第一組平安閥回座壓力，這時平安閥控制系統(tǒng)會關閉第一組平安閥。 在平安閥參與機組甩負荷時，可有2 種開啟方式，一種是平安閥全

39、開啟來參與調(diào)節(jié)，另一種是閥門局部開啟來參與調(diào)節(jié)。分別可通過在閥門頂部裝一個位置反響指示器，將閥門的實際位置指示送入PLC 模塊，PLC 同時承受從DCS 過來的閥門開啟位置指令，閥門控制系統(tǒng)會將平安閥氣缸上部的加載空氣卸掉，同時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。 目前設計和生產(chǎn)這種可調(diào)式平安閥的廠家有德國博普-羅依特平安與調(diào)節(jié)閥門和德國Sempell 閥門公司。經(jīng)過經(jīng)濟技術比擬后，最終為本工程選取了德國博普-羅依特公司提供的可調(diào)式平安閥。該公司提供的帶輔助驅(qū)動裝置的可控式平安閥由電-氣控制裝置EPC 5400，測量試驗裝置MT 5356，定位器PCS ，為滿足甩

40、負荷功能所需15bar 空氣壓力的空壓機及氣動執(zhí)行機構組成，可使平安閥除了有平安閥功能外還可作為調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)甩負荷的功能。該平安閥在再熱器正常運行壓力下，在沒有到達平安閥的設定壓力時均可保證平安閥絕對嚴密地關閉〔沒泄漏〕。在到達平安閥設定壓力時，該平安閥通過電-氣控制裝置EPC 5400 和測量試驗裝置MT5356 使平安閥平穩(wěn)地開啟。在作為普通彈簧平安閥功能時，由空壓機提供的5bar 空氣壓力使在平安閥開啟時提高開啟速度而在平安閥關閉時再加一個關閉力。作為平安功能的所有系統(tǒng)設備均按平安法規(guī)的要求為3 重冗余配置。作為調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)甩負荷功能時，在氣動執(zhí)行機構的下氣缸需由空壓機提供15bar 的空氣

41、壓力。當再熱器平安閥控制器的給定值與實際測量的再熱器壓力出現(xiàn)正偏差時，將有平安閥開度指令信號送到再熱器平安閥所配套的定位器中。該定位器由閥位控制器PCS 和位置反響變送器〔LVDT〕組成。閥位控制器將模擬量的開度指令信號轉(zhuǎn)換成EPC 5400 中電磁閥的動作信號控制進入氣缸的空氣量，從而使閥門動作。直到位置反響變送器與開度指令信號平衡為止。再熱器平安閥的動作與汽機低壓旁路相匹配地滿足機組的FCB 或RB 的甩負荷功能。 100%的高壓旁路是按BMCR 工況甩負荷時的最大流量和壓力進展設計，由旁路進入再熱系統(tǒng)時經(jīng)過了噴水減溫，同時考慮到低壓旁路故障的情況，再熱器出口的平安閥的最大排汽量需在10

42、0%BMCR 工況下的主流流量上再加上高旁的減溫水流量。因此該工程的平安閥排放能力是按117%BMCR 主汽流量設計的，其中17%BMCR 的主汽流量是高旁可能出現(xiàn)的最大減溫水流量。按此排放流量和平安閥的最高快速排放整定壓力再綜合比擬投資本錢后，在再熱器出口選取了4 個可調(diào)式平安閥。 5.4鍋爐啟動系統(tǒng)優(yōu)化 5.4.1鍋爐啟動系統(tǒng)功能 布連工程鍋爐配置容量為30%B-MCR 的置式啟動系統(tǒng)，與鍋爐水冷壁最低質(zhì)量流量相匹配。該啟動系統(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，可通過啟動系統(tǒng)管路將沖洗水通過擴容器和冷凝水箱排入冷卻水總管或冷凝器。 2) 滿足

43、鍋爐冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài)啟動階段汽水別離的需要，直到鍋爐到達30%BMCR 最低直流負荷，由再循環(huán)模式轉(zhuǎn)入直流方式運行為止。 3) 回收工質(zhì)及其所含的熱量。 4) 鍋爐啟動期間通過爐水循環(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) 啟動別離器系統(tǒng)可起到在水冷壁出口集箱與過熱器之間的溫度補償作用，均勻分配進入頂棚過熱器的蒸汽流量。 5.4.2鍋爐啟動系統(tǒng)優(yōu)化 根據(jù)布連工程的實際情況，從電廠今后的主要運行模式考慮，采用無循環(huán)泵啟動的簡化系統(tǒng)，降低初投資，降低電廠的運行及維護費用無疑是很好的選擇，但是如何克制無泵啟動的缺點成為難題。巴威公司人員及國電公司、布連電廠、人員就此問

44、題對外高橋電廠進展了調(diào)研和大量的論證，認為取消循環(huán)泵后采用以下措施即可到達有泵啟動的效果。 1) 設置啟動鍋爐或有鄰爐抽汽，保證啟動初期鍋爐給水溫度始終在230℃以上，同時能實現(xiàn)汽源在本汽機和鄰爐抽汽之間的自由切換。 2) 增加除氧器的設計到1.4MPa，設計溫度到250℃。鍋爐啟動前上水時，從輔汽來的熱蒸汽進入給水泵上游的除氧器，將除氧器中的水加熱到所需的230℃，保證了鍋爐啟動的水溫。 3) 為了不增加啟動鍋爐的容量，可采用兩爐抽汽互相加熱的方式。第一臺鍋爐啟動時采取常規(guī)啟動方式。當?shù)谝慌_鍋爐啟動后，第二臺鍋爐使用第一臺鍋爐的抽汽實現(xiàn)啟動。 以后就可實現(xiàn)停運爐從運行爐中抽汽啟動。

45、 這種啟動方式主要優(yōu)點是維持了無循環(huán)泵啟動系統(tǒng)簡單、初投資低的優(yōu)點，同時維持了有循環(huán)泵啟動方式下的較高的給水溫度，防止了熱態(tài)啟動及極熱態(tài)啟動方式下由于給水溫度較低對鍋爐造成的熱沖擊，同時加快了啟動速度，縮短了啟動時間，相對地減少了疏水引起的工質(zhì)及熱損失。另外由于鍋爐點火前鍋爐給水溫度已經(jīng)到達了230℃以上，因此在冷態(tài)啟動時爐膛部已經(jīng)處于"熱爐、熱風〞的熱環(huán)境，有利于等離子點火的投入，能有效地提高煤粉燃盡率?？梢詼p少廠用電量及燃煤量，使整個啟動過程中所消耗的能源總量和啟動本錢顯著降低，從外三的運行實踐來看，僅節(jié)省的廠用電一項的價值就超過了加熱蒸汽的費用。 另外采用鄰爐抽汽，通過除氧器上水的這種

46、配置方式為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)過高加再進入鍋爐，這時不用啟動給水泵，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)的初投資和運行維護費用，而且可防止熱啟時給鍋爐造成的熱沖擊，還縮短了鍋爐的啟動時間，減低了啟動時燃煤量，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)泵的啟動方式。 6.布連電廠660MW 超臨界鍋爐實際運行情況 布連電廠*1、*2 鍋爐分別于2021 年1 月和2021 年6 月通過168 試運行試驗，商業(yè)運行以來，兩臺運行狀況良好，

47、主要表現(xiàn)在以下幾方面。在2021年7月9日的技術交流會議上，布連電廠設備部對于該廠運行情況進展了總結匯報，主要容如下： 巴威公司660MW超超臨界鍋爐在布連電廠應用取得了成功，具有啟停爐平安經(jīng)濟快速、調(diào)節(jié)手段豐富操作簡單、運行平安高效低氮等優(yōu)勢。 6.1啟停爐平安經(jīng)濟快速 1〕無循環(huán)泵啟動系統(tǒng) 本工程鍋爐采用小流量疏水啟動系統(tǒng)，取消爐水循環(huán)泵，降低工程造價1100萬元，又減小了維護本錢。 鍋爐設計爐膛水冷壁管所需的最小流量為30%BMCR〔625t/h〕，為了提高啟動經(jīng)濟性，防止工質(zhì)和熱量浪費，實際啟動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

48、間的壁溫相差3度以下，在保證啟動平安的前提下，極減少了啟動和停爐過程中工質(zhì)和熱量的損失，降低了電廠的啟停本錢。鍋爐啟動迅速，冷態(tài)啟動時間大約為7小時。 2〕采用等離子點火，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，設計時取消了燃油系統(tǒng)，采用100%等離子點火。前墻中下層及后墻下層共3層18個燃燒器配等離子體燃燒器，其他三層不配任何點火和穩(wěn)燃設備，節(jié)省投資700萬元。減少了運行、維護本錢。 另外，一臺機組試運期間投運等離子點火裝置可以為電廠節(jié)省燃油費用約2027萬元。 6.2調(diào)節(jié)手段豐富，操作簡單 1〕燃燒調(diào)節(jié)手段豐富 布連電廠使用的燃燒器調(diào)節(jié)手段豐富，調(diào)節(jié)靈

49、活，二次風通過過渡風噴口、二次風套筒、外二次風噴口進入燃燒器，參與燃燒。通過外二次風旋流強度和直流風風量調(diào)整可以調(diào)整燃燒效率和氮氧化物的排放。 2〕燃燒調(diào)節(jié)操作簡單 在進展完燃燒器和NO*噴口手動設定后，只需根據(jù)負荷的變化對NO*風箱風門開度和大風箱風門開度進展調(diào)整，通過不同負荷下的氧量來控制NO*排放和燃燒經(jīng)濟性調(diào)整，不同負荷下NO*風箱和大風箱風門的開度，也是在燃燒優(yōu)化調(diào)整期間確定，機組商業(yè)化運行后投入自動運行。極大降低了運行人員既要保證經(jīng)濟性又要降低NO*排放的操作強度。 3〕蒸汽溫度調(diào)節(jié)方便 布連電廠取消了過熱器三級減溫，采用二級減溫。 一級減溫粗調(diào)，二級減溫細調(diào)。當負荷穩(wěn)定時

50、，過熱器各級減溫器噴水量維持在設定值。當負荷變動時，可以通過增加或減少噴水量快速調(diào)節(jié)汽溫。 布連電廠的汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)方便、快捷，未出現(xiàn)主再熱蒸汽溫度的大幅度波動。 6.3運行平安、高效、低氮 1〕鍋爐運行指標優(yōu)秀 經(jīng)濟性指標： 布連電廠鍋爐效率在THA工況下到達了95.23%，在50%THA工況下也到達了95.1%，鍋爐最高效率到達了95.65%，均高于94%的合同保證值。大大降低了電廠的運行本錢。 NO*排放指標： 布連電廠在鍋爐正常運行時，在滿負荷660MW工況下脫硝系統(tǒng)入口NO*排放一般在200-220mg/m3，330MW工況下NO*排放一般在150 mg/m3左右，低于合

51、同保證值350 mg/m3，降低了電廠的脫硝本錢。 最大穩(wěn)燃指標和最大出力指標： 均到達或優(yōu)于合同指標。 2〕受熱面無超溫 布連電廠鍋爐高溫受熱面布置合理，延爐寬方向壁溫差小，高溫受熱面煙氣溫度偏差在30℃以下，尾部受熱面煙氣溫度偏差在10℃以下，高溫受熱面壁溫差在50℃以，穩(wěn)定運行工況，壁溫波動小，投運至今未出現(xiàn)過超溫。 較小的壁溫偏差、較小的壁溫波動、無超溫工況對超臨界鍋爐高溫受熱面部氧化皮的生成和脫落有好處，利于電廠長期平安穩(wěn)定運行。 7.總結 布連工程以節(jié)能減排為目標，技術創(chuàng)新為重點，結合以往工程的經(jīng)歷，不拘泥于傳統(tǒng)的設計。通過對設備特性和系統(tǒng)設計規(guī)的全面分析和研究，進展

52、了一系列的創(chuàng)新及優(yōu)化。創(chuàng)下了國600MW 等級超超臨界的第一高參數(shù)，第一次實現(xiàn)600MW 等級機組的100%高壓大旁路+可調(diào)式平安閥的布置形式，第一次實現(xiàn)布連電廠一期2×660MW 超超臨界燃煤空冷機組工程鍋爐優(yōu)化設計及應用了600MW 等級機組的RB 和FCB 功能，第一次實現(xiàn)國機組的單列、單個空預器布置布置，與此同時鍋爐效率到達了國最高水平〔*1 鍋爐實測效率95.2%〕。 同時布連工程第一次成功的采用了無泵啟動系統(tǒng)，第一次實現(xiàn)了無油啟動，第一次取消了鍋爐水冷壁進口的節(jié)流裝置，水側的阻力出現(xiàn)了新低。 巴威公司的660MW超超臨界燃煤鍋爐在布連電廠的應用取得了成功。該爐型以及其假設干優(yōu)化設計方案具有較強的借鑒意義，可以在今后我集團相似工程基建工程以及技術改造工程中考慮加以應用。 附錄：調(diào)研相關圖片 1.引風機及油站 2.電動給水泵 3.空預器 4.汽動給水泵 5.電廠主要運行參數(shù)屏 6.主控制室 . z