电站锅炉性能试验及运行

江苏省电力试验研究院有限公司2007年6月高小涛电站锅炉性能试验及运行相关问题讨论1.锅炉试验的组织准备2.锅炉试验实施要点3.锅炉试验结果评价4.影响锅炉性能的分析5.煤质变化对电站锅炉运行的影响分析6.选择性催化还原(SCR)烟气脱硝工艺对电站运行的影响●试验准备条件●对考核试验工况要求●主要试验仪器●组织分工1．锅炉试验的组织准备●根据机组锅炉运行状况，确定试验工况日期初步安排，上报电网调度批准。●锅炉及辅机设备无重大缺陷，能维持额定工况稳定运行●临时测点及设施安装完毕●集控室监控仪表须经校验合格●要求各风门挡板开关灵活，远方可操，指示正确无误●每工况调整好后，稳定1--2小时后，试验记录2--3小时●汽水系统及其阀门无任何泄漏（包括内漏和外漏）●对锅炉燃烧优化调整试验，要求化学分场能尽快进行原煤、煤粉、飞灰和大渣的化学分析，以便为下一步试验提供调整依据。1.1试验准备条件●临时测点及设施安装完毕●后夜班要对锅炉进行全面吹灰，为白天试验做好准备●试验期间不得吹灰、打焦、定期排污及其它对试验工况有扰动的操作●各工况煤质保持稳定，试验期间煤质波动不超出：ΔVdaf≤±2%;ΔMt≤±4%;ΔAar≤±5%;ΔQnet,ar≤±1670kJ/kg;Δt1≤－50℃；●要求各风门挡板开关灵活，远方可操，指示正确无误●过量空气系数波动0.051.2对考核试验工况要求●主蒸汽流量、主、再汽温、主汽压●每一个工况试验期间各运行磨组应维持稳定运行，试验前要求煤仓维持高煤位；对中间储仓式制粉系统，还试验要求煤粉仓保持高粉位●试验前调整好空预器密封间隙，试验期间不得重新调整1.2对考核试验工况要求●锅炉性能测试车所配测试仪器全套●烟气分析仪（如Testo350）、烟气预处理器烟气混样器点温仪标准气体（氮气、氧气、一氧化碳、一氧化氮等）●T型热电偶●IPM分布式数字采集板●专用原煤取样工具●辐射高温计●电子微压计●煤粉取样装置●煤样缩分器●点温仪1.3主要试验仪器●组织机构试验总指挥由厂领导承担，电试院试验负责人对试验技术负责，电厂现场负责人负责试验组织与协调工作，电厂运行负责操作，电厂和电试院试验人员负责测试、记录、取样。●试验人员安排1.4组织分工●试验人员安排1.4组织分工试验总指挥1人（电厂）试验负责人2人（电试院、电厂各1人）单位电试院电厂工况安排1人/温度测量1人/原煤取样1人/煤粉取样6人/煤粉称重及缩分和筛分2人/磨煤机及风机功率记录1人/飞灰取样1人/大渣取样1人/烟气成份分析及环境条件2人/主要运行参数打印操作1人1人煤、灰、渣等化验分析/化学分场运行操作/运行人员●锅炉效率试验●空气预热器漏风试验●机组散热试验●锅炉低负荷稳燃试验●试验测试前、测试中和测试后，应采用标气对烟气分析仪进行标定2．锅炉试验实施要点●试验依据试验依据《电站锅炉性能试验规程》或美国机械工程师协会标准（ASME）的要求进行试验测试工作●工况要求试验前8小时锅炉全面吹灰一次；锅炉运行参数达到性能保证值且至少稳定一小时以上；锅炉负荷波动小于≤1%；主、再汽温波动不超过+5或-10℃主汽压波动不超过2%试验煤质稳定，达到设计煤种或校核煤种试验期间不允许进行制粉系统的投停操作；试验期间不允许启停锅炉排污；过量空气系数波动小于0.05，炉膛出口氧量波动不超过0.3%；试验工况持续4小时，并且持续时间足以获得两组完整的数据；试验开始前出空冷渣斗内存渣，试验结束时出渣进行取样。2.1锅炉效率试验●测试主要内容锅炉各主要运行参数利用经校验合格的电厂监控表计数据空预器进、出口网格法烟气取样及分析大气压力测量大气湿度测量环境温度测量空预器出口网格法排烟温度测量原煤取样及工业、元素分析、发热量测量灰、渣取样及含碳量测量2.1锅炉效率试验2.1锅炉效率试验2.1锅炉效率试验2.1锅炉效率试验●试验方法通过测量漏入空气预热器内的空气量来计算空气预热器漏风率●工况要求锅炉达到所需的出力或保证所需的电负荷（依技术协议而定）试验前72小时之内吹灰一次，试验期间不得吹灰、打焦、定期排污及其它工况扰动操作煤质稳定，达到设计煤种或校核煤种主蒸汽流量波动不超过±4%主、再汽温波动不超过+5或-10℃主汽压波动不超过2%过量空气系数波动0.05试验期间制粉系统维持稳定运行，不得有启停操作试验前调整好空预器密封间隙，试验期间不得重新调整（对密封间隙可调的空预器而言）2.2锅炉空气预热器漏风试验●测试内容工况参数利用经校验合格的电厂监控表计数据空预器进、出口网格法烟气取样及分析（主要为二氧化碳和一氧化碳）大气压力测量大气湿度测量环境温度测量（国标简化公式计算仅须以上各项）空预器出口网格法排烟温度测量原煤取样及工业、元素分析、发热量测量灰、渣取样及含碳量测量空预器进口烟温，省煤器进口烟温（按国标计算仅需以上各项）空预器进、出口风压及烟气压力，空预器进、出口风烟流量测量（如厂用表计校验准确，可与试验各方讨论使用厂用表计数据）（ASMEPTC4.3需以上各项）2.2锅炉空气预热器漏风试验●试验方法采用表面温度法对保温性能进行试验计算。对于较大平面，试验采用红外热象法对被侧保温结构表面进行扫描，反映出保温结构外表面温度分布的方法。对于小平面、管道、阀门和法兰等的表面温度采用点温计进行测量。●工况要求锅炉运行参数达到性能保证值且至少稳定一小时以上；被测保温结构无明显泄漏；●试验环境要求测量要求在环境风速0.5m/s的条件下进行，如不能满足时应加装挡风装置；室外测试应选择在阴天或夜间进行，如不能满足时应加用遮阳装置，稳定一段时间后再测试；室外测试应避免在雨雪天气条件下进行；环境温度应在距离被测位置1m处测得，并避免其它热源得影响；试验所需要的临时平台搭设牢固；2.3机组散热试验●试验方法锅炉由高负荷逐渐降低至目标负荷。锅炉降负荷过程中，应遵循以下原则：锅炉降负荷应分阶段进行，在试验负荷大于60%额定负荷时，蒸发量每下降10%BMCR，在试验负荷小于60%额定负荷以下时蒸发量每下降3%BMCR应稳定燃烧30分钟，对运行工况进行必要的调整，检查一切正常后，方可继续降负荷；根据锅炉负荷的变化情况，及时调整给粉量和风量，调整给粉量时，应采用增减给煤机转速的办法来进行；燃烧调整方面应保持中、下层磨煤机火嘴燃烧稳定，停运磨煤机时应逐台进行，采取先上层，后下层的办法降负荷过程中，应及时调整一次风量，检查运行火嘴的燃烧情况，煤粉着火点应距离喷口0.5m左右；若发现锅炉燃烧不稳、炉膛负压波动较大时，应及时投入油枪助燃，避免炉膛熄火MFT事故的发生。在进行必要的工况调整后，依次撤掉油枪并注意维持炉膛燃烧稳定；2.3锅炉低负荷稳燃试验在锅炉降负荷过程中应将燃料自动切为手动；在锅炉低负荷运行工况时，视情况关闭喷燃器的周界风；应按火嘴投用情况调节二次风挡板开度，保证投用火嘴上下的二次风风速，保证一、二次风动量比，同时应适当关小投用火嘴间的二次风风门，使二层火嘴着火更好的相互支持。严格控制负荷升降速度，以免操作跟不上，造成炉膛熄火或汽温突变，甚至发生超温的现象；降负荷过程中应注意减温水和一、二次风风量、风压的跟踪调整，维持氧量在合适水平；保证运行中的一次风喷嘴出口风速应正常，避免因过大的风速而导致的着火推迟及燃烧不稳定的现象；保证一次风温应正常，不能太低，否则不利于煤粉的燃烧；低负荷时首先应保证下层的磨煤机运行稳定并维持正常出力，用上层磨煤机的出力来调整负荷，调整过程中，应保证锅炉燃烧稳定，火检指示稳定；用远红外辐射高温计在燃烧器区域各看火孔测量炉膛温度和燃烧器根部温度；2.3锅炉低负荷稳燃试验当锅炉达到40%BMCR目标负荷且燃烧工况稳定后正式开始试验试验持续时间为2小时确定低负荷燃烧是否稳定的标准有：锅炉低负荷试验期间未投油枪助燃；锅炉燃烧器着火稳定；燃烧器根部着火温度高，一般应保持在600℃以上；锅炉火检信号稳定。●锅炉低负荷稳燃试验有效标准试验工况稳定；试验仪器准确；试验煤种在设计煤种和校核煤种之间。2.3锅炉低负荷稳燃试验●锅炉性能试验计算方法●风机性能试验数据处理方法●对于锅炉性能考核试验，一般应进行预备性试验和两个正式工况试验，两次正式工况试验锅炉效率偏差应在0.05%范围内才有效。●试验测试仪器应进行标定。●根据试验结果和锅炉性能保证值进行比较，对锅炉性能作出评价。3．锅炉试验结果评价●锅炉性能试验计算方法锅炉效率计算以燃料低位发热量为基础计算；灰、渣比例：电除尘灰斗90％；炉底大渣10％；排烟损失q2=Q2/Qnet×100%；可燃气体未完全燃烧热损失q3=Vgy×(126.36×CO)/Qnet×100%；固体未完全燃烧热损失q4散热损失q5；灰、渣物理热损失q6；锅炉效率η＝(1-q2-q3-q4-q5-q6)×100%；环境温度偏差修正保证排烟温度按下式计算，并将保证的进风温度及换算后的排烟温度分别替代热损失中的t0与θpy进行计算：煤种修正煤种修正将燃料各组分及低位发热量设计值替代排烟损失计算公式中的试验值计算修正后的该项损失；3．锅炉试验结果评价●机组散热计算平面：q=(Tw-T0)/(Ri+Rs)=(Tw-T0)＋ε·σ(Tw4－T04)圆筒面：q=(Tw-T0)/(Ri+Rs)=(Tw-T0)＋ε·σ(Tw4－T04)其中：q：保温层外表面热流密度kW/m2Tw：设备和管道的外表面温度KT0：环境温度K：保温层外表面向大气的放热系数，kW/(m2·℃)＝1.163×（10+6），w为风速，m/sRi：保温层热阻m2·℃/kWRs：保温层表面热阻m2·℃/kWε:保温层外表面黑度σ：玻尔兹曼常数，5.67×10-8W/（m2·K4）*管道直径大于1020mm的圆筒设备按平面计算3．锅炉试验结果评价●锅炉优化燃烧运行特性●经济性方面煤粉的燃尽程度过量空气系数煤粉细度锅炉煤种和负荷适应性降低锅炉NOX的排放浓度4．影响锅炉性能的分析●锅炉优化燃烧运行特性●经济性方面4．影响锅炉性能的分析4．影响锅炉性能的分析几个主要因数300MW机组和600MW机组锅炉效率影响情况主要因数变化300MW机组锅炉效率变化(%)600MW机组锅炉效率变化(%)飞灰可燃物含量从1%增加到2%-0.31-0.17排烟温度每增加1℃(环境温度不变)-0.05-0.057排烟温度每降低1℃(环境温度不变)+0.05+0.05排烟氧量增加0.5%-0.14-0.14排烟氧量降低0.5%+0.13+0.14●安全性方面炉内结渣和积灰的控制受热面磨损和腐蚀的控制避免高温腐蚀和低温腐蚀四管爆漏的控制防止燃烧器长期运行时的过热和烧坏4．影响锅炉性能的分析●炉内结渣和积灰的控制锅炉结渣是许多电厂经常遇到而又难以解决的问题。国内燃用无烟煤、劣质贫煤和劣质烟煤的煤粉锅炉结渣带有一定的共性。燃用劣质煤的锅炉为了保证燃烧稳定，在设计上通常选择较高的热负荷和采用较保守的稳燃措施，这固然可取得较好的稳燃效果，但往往导致结渣。炉内结渣使辐射吸热量减小，炉膛出口烟温升高，局部结渣还使炉膛四周水冷壁吸热不均，对流烟道左右、上下侧烟温差加剧，造成过热器和再热器管壁超温。大块渣从炉内水冷壁上掉落，会砸坏冷灰斗斜坡处水冷壁管，卡死或堵塞与渣池间的喉口，导致锅炉被迫停炉清渣或检修，增加了机组的非计划停运，降低了机组人员可用率。炉内大量结渣还将使炉内燃烧工况恶化，未燃尽煤粉局部结聚及炉膛熄火，造成设备损坏及人员伤亡的严重事故。锅炉的积灰是指煤灰沉积在锅炉的受热面上，锅炉受热面的积灰将对锅炉的运行造成下列危害：①积灰将将使受热的传热条件恶化，使锅炉远离设计值运行，达不到相应的出力和热力参数；②受热面持积灰往往造成受热面金属的强烈腐蚀，管壁因腐蚀而爆管；③严重积灰将部分和全部堵塞对流烟道，造成强迫停运。因此，控制锅炉的结渣和积灰，对锅炉的安全运行具有重要的意义。4．影响锅炉性能的分析●受热面磨损和腐蚀的控制根据设计要求，对流受热面管壁的最大磨损量为2mm，安全运行时间应在6×106h以上。但是，由于燃用煤质变差和防磨设计、布置和