基于双层等离子设计的超临界锅炉启动方法与流程

2021-02-26 13:02:53|

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本发明涉及一种基于双层等离子设计的超临界锅炉启动方法，属于热力发电厂领域，可以保证锅炉安全稳定经济启动，同时实现锅炉无油快速启动。

背景技术：

超临界机组指锅炉工质压力达到或超过临界压力，即为超临界机组，超超临界机组与超临界机组并无严格界限，只是参数更高，工程上常将压力超过25mpa称为超超临界机组。超临界机组具有参数高、机组效率高、煤耗低、经济性好等优点，是我国近些年大力发展的机组类型。煤粉锅炉火力发电是我国主要发电方式，为点燃煤粉，锅炉启动方式主要有燃油启动、微油点火启动、等离子点火启动等，传统燃油启动方式耗油量大，经济性差，初期投资大；微油启动方式存在油枪雾化片小，易造成堵塞，不稳定等问题，同时一般也需配备传统大油枪，初期投资大，运行经济性较好；等离子点火方式能实现大型锅炉的无油启动，操作方便，维护简单，节能降耗，经济效益好，已广泛应用于大型发电厂。锅炉等离子体点火系统一般由等离子体点火器、燃烧器、直流电源装置、冷却水系统、压缩空气系统、冷却风系统以及火焰电视系统等构成；等离子点火系统如附图1所示。

较多发电厂锅炉设计单层等离子点火系统，同时配备燃油系统，以便在等离子点火系统故障或检修时，作为锅炉启动或稳燃的备用手段。部分电厂设计双层等离子点火系统，不设燃油系统，彻底实现了锅炉无油启动。双层等离子点火系统在应用中也存在一定问题，等离子点火系统为确保煤粉点燃，需控制煤粉浓度在合理范围内，同时还由于给煤量增加速率快，易造成锅炉受热面升温快；等离子点火前期，由于炉膛温度较低，易造成煤粉燃烧不完全，可能导致尾部烟道二次燃烧。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种避免锅炉启动过程中，受热面温升过快，有效防止由于煤粉燃烧不完全造成尾部烟道二次燃烧的基于双层等离子设计的超临界锅炉启动方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明包括双层等离子点火器无故障时的锅炉启动方法以及直接启动第二层等离子点火器的锅炉启动方法。

本发明直接启动第二层等离子点火器需根据锅炉过热蒸汽温度、再热蒸汽温度的需要或最下层等离子点火器故障时。

本发明双层等离子点火器无故障时的锅炉启动方法采用如下步骤：

步骤一、采用大流量冲洗：将汽动给水泵出力加至锅炉额定流量并保持20分钟；

步骤二、变流量冲洗：将汽动给水泵出力加至锅炉额定流量并保持5分钟，再将汽动给水泵出力调整至锅炉15%bmcr工况下流量，保持5分钟，重复操作，锅炉进入冷态冲洗程序；

步骤三、投入除氧器加热，将温度加热至120℃左右，进行一、二冲洗步骤，直至冷态冲洗合格；

步骤四、冷态冲洗完成后，启动空预器、引风机、送风机和锅炉附属设备，进行吹扫，吹扫完成后，启动一次风机、密封风机；

步骤五、启动等离子系统冷却水泵；

步骤六、将布置等离子燃烧器的磨煤机切换至等离子体点火模式运行方式；

步骤七、投入最下层磨煤机暖风器,进行暖磨，调整最下层磨煤机入口风量达到最低通风量；待最下层磨煤机出口温度达到磨煤机启动要求，逐个启动等离子体点火器，启动间隔不小于1s,避免同时启动；

步骤八、等离子点火系统启动成功后，启动磨煤机和给煤机，给煤量保持在最小给煤量；根据煤粉着火情况，调节等离子燃烧器相邻二次风，风门开度较小；

步骤九、选取受热面5个壁温点，在dcs画面绘制温升速率曲线，根据曲线实时调整锅炉给煤量，控制受热面温升在合理范围内，上部燃烧器风门要适当开大，注意观察、记录烟温探针的温度，防止水冷壁、再热器等系统超温；

步骤十、一次风温＞140℃，将等离子燃烧器一次风旁路切换至主路，相应磨煤机暖风器退出运行，当水冷壁出口水温达到190℃时，锅炉进入热态清洗阶段，增加分离器至疏水扩容器调节阀开度，加大冲洗流量，直至炉水合格；

步骤十一、热态冲洗合格后，控制过热器出口压力，调整锅炉燃烧率，使蒸汽温度与汽机冲转参数相匹配；

步骤十二、冲转完成后，并网带负荷；

步骤十三、逐渐增加锅炉负荷，完成锅炉干、湿态转换；

步骤十四、当锅炉负荷升至稳燃负荷以上时，将fsss系统中等离子层磨煤机运行方式切至正常运行方式；调整锅炉燃烧，燃烧稳定后，先退出第二层等离子点火系统，再逐渐退出最下层等离子点火系统；自下而上逐层投入所有磨煤机，继续增加负荷至满负荷。

本发明在步骤十二中还包括：

当炉膛温度基本达到煤种着火温度时，启动第二层磨煤机，控制好锅炉温升，机组升负荷；

当锅炉炉膛温升速率较低，炉膛温度未达到煤种着火温度时，在控制好锅炉温升的情况下，投入第二层等离子点火系统，启动第二层磨煤机运行；为防止第二层磨煤机投运时热负荷大幅度增加，应适当降低最下层磨煤机出力，保持入炉总煤量基本不变。

本发明直接启动第二层等离子点火器的锅炉启动方法采用如下步骤：

步骤一、采用大流量冲洗：将汽动给水泵出力加至锅炉额定流量并保持20分钟；

步骤三、投入除氧器加热，将温度加热至120℃左右，进行一、二冲洗步骤，直至冷态冲洗合格；

步骤四、冷态冲洗完成后，启动空预器、引风机、送风机和锅炉附属设备，进行吹扫，吹扫完成后，启动一次风机、密封风机；

步骤五、启动等离子系统冷却水泵；

步骤六、将第二层等离子燃烧器的磨煤机切换至“等离子体点火模式”运行方式；

步骤七、投入第二层磨煤机暖风器,进行暖磨；调整最下层磨煤机入口风量达到最低通风量；待最下层磨煤机出口温度达到磨煤机启动要求，逐个启动第二层等离子体点火器，启动间隔不小于1s,避免同时启动；

步骤八、等离子点火系统启动成功后，启动磨煤机和给煤机，给煤量保持在最小给煤量；根据煤粉着火情况，调节等离子燃烧器二次风，风门开度较小；

步骤十、一次风温＞140℃，将等离子燃烧器一次风旁路切换至主路，第二层磨煤机暖风器退出运行；当水冷壁出口水温达到190℃时，锅炉进入热态清洗阶段，增加分离器至疏水扩容器调节阀开度，加大冲洗流量，直至炉水合格；

步骤十一、热态冲洗合格后，控制过热器出口压力，调整锅炉燃烧率，使蒸汽温度与汽机冲转参数相匹配；

步骤十二、冲转完成后，并网带负荷；当炉膛温度基本达到煤种着火温度时，启动第三层磨煤机，控制好锅炉温升，机组升负荷；

步骤十三、逐渐增加锅炉负荷，完成锅炉干、湿态转换；

步骤十四、当锅炉负荷升至稳燃负荷以上时，将fsss系统中等离子层磨煤机运行方式切至正常运行方式；调整锅炉燃烧，燃烧稳定后，退出第二层等离子点火系统，自下而上逐层投入所有磨煤机，继续增加负荷至满负荷。

本发明在步骤一中将贮水箱排水调节门须同时开启，使受热面中的空气全部排空。

本发明步骤三中贮水箱出口水中含铁量小于100μg/l时结束。

本发明在步骤六中当两只及以上等离子体点火器发生断弧或未拉弧时，该磨煤机保护跳闸。

本发明在步骤七中调节磨煤机出口一次风管风速在18～22m/s之间。

本发明步骤十四中在整个升温升压过程中，各受热面金属升温速度应满足金属及介质升温速率不超报警值。

本发明积极效果如下：

1.本发明方法适用于超临界直流锅炉冷态冲洗，有利于节约工质，节省冷态冲洗时间。

2.本发明方法适用于加大投入除氧器加热冲洗，有利于冷态提高锅炉炉膛温度，减少低负荷燃烧阶段时间。

3.本发明方法合理有序投入双层等离子点火系统，控制好锅炉升温速度，减少低负荷运行时间，防止了尾部烟道二次燃烧。

4.本发明方法合理适时退出双层等离子点火系统，保证锅炉燃烧稳定，增加等离子系统的使用寿命。

5.本发明方法明确配备双层等离子点火系统的超临界锅炉启动方法，减少此类型锅炉冷、热态冲洗时间，节约工质；避免锅炉启动过程中，受热面温升过快，有效防止由于煤粉燃烧不完全造成尾部烟道二次燃烧的问题，保证了超临界锅炉安全快速启动。

附图说明

附图1为等离子点火示意图；

附图2为现有660mw超超临界锅炉结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述进行详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

现有660mw超超临界锅炉如附图2所示，锅炉四角切圆布置，设计双层等离子点火系统，主燃烧器设有6层煤粉喷嘴，最下两层即a层和b层煤粉燃烧器布置等离子点火装置，无燃油系统。

a层、b层等离子点火系统正常时，本发明锅炉启动方法采用如下步骤：

步骤一、采用大流量冲洗：将汽动给水泵出力加至锅炉额定流量并保持20分钟；将贮水箱排水调节门须同时开启，使受热面中的空气全部排空；

步骤三、投入除氧器加热，将温度加热至120℃左右，进行一、二冲洗步骤，直至冷态冲洗合格，贮水箱出口水中含铁量小于100μg/l时结束；

步骤四、冷态冲洗完成后，启动空预器、引风机、送风机和锅炉附属设备，进行吹扫，吹扫完成后，启动一次风机、密封风机；

步骤五、启动等离子系统冷却水泵；

步骤六、将a层磨煤机运行方式切换至等离子体点火运行方式；当两只及以上等离子体点火器发生断弧或未拉弧时，该磨煤机保护跳闸；

步骤七、投入最下层磨煤机暖风器,进行暖磨，调整最下层磨煤机入口风量达到最低通风量；调节磨煤机出口一次风管风速在18～22m/s之间；待磨煤机出口温度达到70℃-80℃，逐个启动等离子体点火器，启动间隔不小于1s,避免同时启动；

步骤八、a层等离子点火系统启动成功后，启动磨煤机和给煤机，给煤量保持在最小给煤量16t/h；根据煤粉着火情况，调节等离子燃烧器二次风，风门开度较小；以提高初期燃烧效率，控制燃烧器壁温不超温。等离子运行时监视燃烧器壁温小于600℃；

步骤九、选取受热面5个壁温点，绘制受热面温升速率曲线，根据曲线逐步增加给煤量，控制温升，上部燃烧器风门要适当开大，注意观察、记录烟温探针的温度，防止水冷壁、再热器等系统超温；

步骤十一、热态冲洗合格后，控制过热器出口压力达到8mpa左右，调整锅炉燃烧率，使蒸汽温度与汽机冲转参数相匹配；

步骤十二、冲转完成后，并网带负荷；当炉膛温度基本达到煤种着火温度时，启动第二层磨煤机，控制好锅炉温升，机组升负荷；

步骤十三、逐渐增加负荷，完成锅炉干、湿态转换；

在整个升温升压过程中，各受热面金属升温速度应满足以下条件：

i.介质温度300℃以下任何时段金属及介质升温速率不允许大于1.5℃/min；

ii.介质温度300℃及以上任何时段金属及介质升温速率不允许大于1℃/min；

iii.压力上升速率不大于0.12mpa/min。

根据锅炉过热蒸汽温度、再热蒸汽温度的需要或最下层等离子点火器故障时，直接启动b层等离子点火器锅炉启动方法采用如下步骤：

步骤一、采用大流量冲洗：将汽动给水泵出力加至锅炉额定流量并保持20分钟，此时贮水箱排水调节门须同时开启，以确保受热面中的空气全部排空；

步骤三、投入除氧器加热，将温度加热至120℃左右，进行一、二冲洗步骤，直至冷态冲洗合格；一般要求贮水箱出口水中含铁量小于100μg/l时结束；

步骤四、冷态冲洗完成后，启动空预器、引风机、送风机和锅炉附属设备，进行吹扫，吹扫完成后，启动一次风机、密封风机；

步骤五、启动等离子系统冷却水泵；

步骤六、将b层等离子燃烧器的磨煤机切换至等离子体点火模式运行方式；两只等离子体点火器及以上发生断弧或未拉弧时，保护将停止该层磨煤机的运行；

步骤七、投入b层磨煤机暖风器,进行暖磨；调整b磨煤机入口风量达到最低通风量并维持磨出口一次风管风速在18～22m/s；待最下层磨煤机出口温度达到70℃-80℃，逐个启动b层等离子体点火器，启动间隔不小于1s,避免同时启动；

步骤八、b层等离子点火系统启动成功后，启动磨煤机和给煤机，给煤量保持在最小给煤量16t/h；根据煤粉着火情况，调节等离子燃烧器二次风，风门开度较小，以提高初期燃烧效率，控制燃烧器壁温不超温。等离子运行时监视燃烧器壁温小于600℃；

步骤九、选取受热面5个壁温点，在dcs画面绘制温升速率曲线，根据曲线实时调整锅炉给煤量16t/h，控制受热面温升在合理范围内，上部燃烧器风门要适当开大，注意观察、记录烟温探针的温度，防止水冷壁、再热器等系统超温；

步骤十、一次风温＞140℃，将等离子燃烧器一次风旁路切换至主路，b层磨煤机暖风器退出运行；当水冷壁出口水温达到190℃时，锅炉进入热态清洗阶段，增加分离器至疏水扩容器调节阀开度，加大冲洗流量，直至炉水合格；

步骤十一、热态冲洗合格后，控制过热器出口压力达8mpa左右，调整锅炉燃烧率，使蒸汽温度与汽机冲转参数相匹配；

步骤十二、冲转完成后，并网带负荷；当炉膛温度基本达到煤种着火温度（煤种不同，着火温度不同）时，启动c层磨煤机，控制好锅炉温升，机组升负荷。

步骤十三、逐渐增加负荷至200mw-220mw，完成锅炉干、湿态转换；

步骤十四、当锅炉负荷升至稳燃负荷以上时，将fsss系统中等离子层磨煤机运行方式切至正常运行方式；调整锅炉燃烧，燃烧稳定后，退出第二层即b层等离子点火系统，逐步投入c、d、e、f层磨煤机，继续增加负荷至满负荷。

在整个升温升压过程中，各受热面金属升温速度应满足以下条件：

i.介质温度300℃以下任何时段金属及介质升温速率不允许大于1.5℃/min。

ii.介质温度300℃及以上任何时段金属及介质升温速率不允许大于1℃/min。

iii.压力上升速率不大于0.12mpa/min。

本发明方法适用于超临界直流锅炉冷态冲洗，有利于节约工质，节省冷态冲洗时间；适用于加大投入除氧器加热冲洗，有利于冷态提高锅炉炉膛温度，减少低负荷燃烧阶段时间；本发明方法合理有序投入双层等离子点火系统，控制好锅炉升温速度，减少低负荷运行时间，防止了尾部烟道二次燃烧。本发明方法合理适时退出双层等离子点火系统，保证锅炉燃烧稳定，增加等离子系统的使用寿命。本发明方法明确配备双层等离子点火系统的超临界锅炉启动方法，减少此类型锅炉冷、热态冲洗时间，节约工质；避免锅炉启动过程中，受热面温升过快，有效防止由于煤粉燃烧不完全造成尾部烟道二次燃烧的问题，保证了超临界锅炉安全快速启动。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

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