蒸汽鍋爐余熱發(fā)電運行實際案例分析
網(wǎng)址：www.188289.cn 更新時間：2017-01-12 10:12 瀏覽次數(shù)：：188次
摘要：現(xiàn)有2×5000t/d熟料生產(chǎn)線，配套2×9MW兩爐一機蒸汽鍋爐余熱發(fā)電系統(tǒng)，通過加強現(xiàn)場管理、優(yōu)化工藝操作，實施技改技措，從大系統(tǒng)平衡角度將窯系統(tǒng)與余熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合起來，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，最大限度挖掘潛能，在熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗逐年下降前提下，蒸汽鍋爐余熱發(fā)電量不斷提升，收到了明顯管理成效。
我公司現(xiàn)有2 ×5000t/d熟料生產(chǎn)線，配套2 ×9MW兩爐一機余熱發(fā)電系統(tǒng)，生產(chǎn)線投產(chǎn)以來，通過加強現(xiàn)場管理、優(yōu)化工藝操作，實施技改技措，從大系統(tǒng)平衡角度將窯系統(tǒng)與余熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合起來，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，最大限度挖掘潛能，在熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗逐年下降前提下，余熱發(fā)電量不斷提升，收到了明顯管理成效。本文對我公司在發(fā)電運行管理上一些好的做法和有益嘗試進行總結(jié)，以促進行業(yè)間技術(shù)交流。
1 合理控制省煤器出口溫度，提高蒸汽量與溫度
1.1 省煤器出口溫度鍋爐水焓值的關(guān)系
1.2 提高省煤出口溫度的必要性
在發(fā)電鍋爐系統(tǒng)運行中，我們把省煤器出口溫度偏高控制，控制在185℃左右，不超過188℃。理論上(見上圖)省煤器焓值利用率會下降，但實際證明，這樣不僅不會影響鍋爐安全運行，而且提高蒸發(fā)器與過熱器焓值的利用，較好的提高了鍋爐蒸發(fā)量與蒸汽溫度。
實際運行過程中，鍋爐給水泵出口壓力正常運行時一般在2—2.3Mpa之間，為保證鍋爐安全運行，必須保證補給水省煤器出口溫度低于其相應(yīng)壓力下的飽和溫度，以防止汽塞。在2Mpa時水的飽和溫度為212.42℃。余熱發(fā)電窯頭鍋爐省煤器屬于非沸騰式的省煤器，其出口溫度有上限控制(即要低于飽和溫度20度即212.4220-20=192.42℃)，沒有下限規(guī)定。因此當(dāng)省 煤器溫度不超過192℃時，鍋爐運行是完全安全的。
1.3 提高省煤器出口溫度的實際效果
控高省煤器出口溫度有利于汽包補給水焓值利用率的提高，較好的提升了汽包與蒸發(fā)器中飽和蒸汽的產(chǎn)生，在同等工況下產(chǎn)生更多的過熱蒸汽，從而使得單位時間內(nèi)更多的蒸汽進入汽輪機做工。
根據(jù)我公司實際運行指標(biāo)統(tǒng)計分析得出結(jié)論：在鍋爐廢氣入口風(fēng)溫、風(fēng)量和出、入口負(fù)壓相同的情況下，省煤器出口溫度在175℃-185℃時，每增加1℃，AQC鍋爐蒸發(fā)量增加0.01t/h左右，PH鍋爐蒸發(fā)量增加0.02t/h左右。按汽輪機耗氣量為0.005t/kwh，省煤器出口溫度控制在182℃時比170℃時，每小時可多發(fā)120kwh，日發(fā)電量可增加2880kwh。
2 調(diào)節(jié)模式的選擇與主蒸汽壓力的控制
2.1 控制模式的選擇與依據(jù)
我公司控制方式為閥位閉環(huán)控制模式，目的是避開因鍋爐負(fù)荷大浮度波動時高調(diào)門的PID調(diào)節(jié)過程與動作制后，主汽壓短時間內(nèi)的過高或過低影響大系統(tǒng)的效能發(fā)揮與鍋爐補水的平衡難度，制約最大限度的利用好余熱做功。
2.2 采用閥位閉環(huán)控制模式的實效
采用閥位閉環(huán)控制的控制模式，也就是通常說的人工調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出功率。通過實際測算，本控制方法在窯運行不穩(wěn)定或鍋爐出力不足時，能減少發(fā)電機波動，在同等外部工況下，日增加發(fā)電量約2000度;在外部工況同等運行條件下，通過班組與班組間發(fā)電量比較，可以分析出各當(dāng)班操作員履職情況，當(dāng)大窯出現(xiàn)突然止料或減產(chǎn)引起的鍋爐水位失真及負(fù)荷大幅度波動時，通過手動調(diào)節(jié)機組入口高調(diào)門開度，解決了因電控系統(tǒng)中PID調(diào)節(jié)相對滯后造成的機組系統(tǒng)運行不受控，杜絕了鍋爐超壓或干燒故障的發(fā)生，最大限度確保了機組的安全經(jīng)濟運行。
3 蒸汽管道互通應(yīng)用
為減少機組非正常停機次數(shù)和時間，提高發(fā)電運行效率，我公司在兩套機組主蒸汽管道之間增設(shè)一根“并聯(lián)管道”， 利用蒸汽管道的互通，不僅對兩機組運行時的發(fā)電量進行平衡，而且當(dāng)某機組出現(xiàn)短暫因窯故障需要解列時，可利用蒸汽互通來維持機組低負(fù)荷運行避免機組解列。所以蒸汽管道的并聯(lián)互通，為一、二期機組的高效、穩(wěn)定運行提供了保障。
3.1 蒸汽鍋爐管道互通簡介及前提條件
蒸汽鍋爐管道互通主要應(yīng)用于相鄰的兩臺機組，通過蒸汽互通可以有效平衡兩臺機組運行負(fù)荷，提高蒸汽利用率和減少機組因窯短時間故障而造成解列停機。蒸汽管道互通技改應(yīng)具備以下條件：一是蒸汽管道距離較近，建議100米范圍內(nèi);二是實施蒸汽互通時，必須一并考慮到純水互通，滿足系統(tǒng)汽水平衡;三是根據(jù)兩臺機組運行實際情況，決定是否有必要互通，蒸汽互通有一定風(fēng)險。
3.2 蒸汽管道互通方式及施工注意事項
設(shè)計：實施互通技改要有設(shè)計部門進行專業(yè)設(shè)計，主要是考慮到管道支架、疏水、自然補償?shù)纫蛩?
尺寸：根據(jù)蒸汽互通量的大小，互通管道管徑選擇應(yīng)適當(dāng)，我公司管道直徑80-100mm，用三通做接口，不能在蒸汽管道上直接開孔焊接;
閥門：不安裝蒸汽互通旁路閥，在互通管道上安裝兩個手動截止閥或安裝一個電動調(diào)節(jié)閥和前后手動截止閥;
檢測：在互通管道兩端增加壓力表，便于現(xiàn)場查看運行壓差，管道中部安裝溫度計;
3.3 蒸汽鍋爐管道互通優(yōu)缺點
優(yōu)點：機組正常運行中可以合理平衡兩臺機組發(fā)電量;當(dāng)某臺機組因窯故障臨停降負(fù)荷時，可以利用另一臺機組蒸汽互通來維持該機組低負(fù)荷運行，避免機組解列;當(dāng)某臺機組因輔機設(shè)備故障須強制性降負(fù)荷時，可利用蒸汽互通將蒸汽導(dǎo)入到另一臺機組，提高蒸汽利用率減少甩爐。例如：當(dāng)一線機組冷卻風(fēng)扇故障須降負(fù)荷時，可將蒸汽導(dǎo)入到另一臺機組，故障輔機的機組可以不必甩爐或小幅度甩爐;當(dāng)兩臺機組都計劃停機檢修結(jié)束，機組開機時間間隔不長時，可利用先開機組的蒸汽來對后開機機組進行暖管(不可用來暖機和沖轉(zhuǎn))，減少后開機機組暖管時間。
缺點：蒸汽互通后，單臺機組系統(tǒng)水消耗量無法準(zhǔn)確計算;蒸汽互通后，若壓差控制不當(dāng)易產(chǎn)生水擊，沖向壓力低一側(cè)機組(互通管道越長越容易發(fā)生);蒸汽互通運行后，若某臺機組突發(fā)跳停故障，大量高壓蒸汽將通過互通管道沖入到另一臺機組，引起機組超負(fù)荷。
3.4 蒸汽管道互通運行注意事項
(1)互通管道投入前中控與現(xiàn)場及中控兩操作員之間必須保持好聯(lián)系，然后充分暖管，將管道內(nèi)積水全部排出，暖管結(jié)束后開啟互通閥初期應(yīng)緩慢，同時中控操作員應(yīng)嚴(yán)密觀察汽輪機各參數(shù)，如主汽壓力、負(fù)荷、振動、軸向位移及推力瓦溫度等;
(2)蒸汽管道互通運行時，必須始終保持兩臺機組主蒸汽之間存在壓差，建議壓差控制在0.02-0.03之間或更高。當(dāng)機組因窯工況發(fā)生變化，主蒸汽壓力降低或升高時，操作員要及時作出調(diào)整，不允許出現(xiàn)兩端主蒸汽壓力持平現(xiàn)象;
(3)為平衡兩臺機組發(fā)電機負(fù)荷為目的而投入蒸汽互通管道的，建議互通閥適當(dāng)開小，若開度過大，當(dāng)某臺機組發(fā)生跳停故障時大量蒸汽會涌入到另一臺機組，有可能會發(fā)生機組過負(fù)荷跳停;
(4)當(dāng)某臺機組鍋爐發(fā)生滿水造成蒸汽帶水或主蒸汽參數(shù)不合格時嚴(yán)禁投入蒸汽互通管道，已經(jīng)投入的必須及時關(guān)閉互通閥;
(5)蒸汽互通投入運行后，還應(yīng)關(guān)注機組汽水平衡情況，若機組供汽量過大，可能會造成凝汽器補水困難和凝汽器滿水故障;
(6)當(dāng)蒸汽互通投入運行后，若某臺機組因窯臨停須解列時，可以利用蒸汽互通來短時間維持機組的低負(fù)荷運行，不可長時間維持機組低負(fù)荷運行，防止窯恢復(fù)正常運行后，帶鍋爐時不合格蒸汽沖入汽輪機，造成設(shè)備損壞;
(7)蒸汽互通投入運行后，為了能夠準(zhǔn)確計算出兩臺機組純水消耗量，建議定期關(guān)閉蒸汽互通閥，然后單獨計算機組純水消耗量;
(8)互通管道退出不用時，必須將互通閥關(guān)死，否則管道內(nèi)積水將會沖擊到壓力低一側(cè)機組，發(fā)生水擊。
4 操作與現(xiàn)場管理
(1)發(fā)電操作員積極與窯、磨操作員協(xié)調(diào)溝通，堅持“四操一體化”操作思路
窯系統(tǒng)正常運行時，窯尾鍋爐較為穩(wěn)定，而窯頭鍋爐由于設(shè)置有篦冷機系統(tǒng)操作，可協(xié)調(diào)性較大。窯系統(tǒng)操作中，篦冷機厚料層控制，提高一段篦速、增大一段冷卻風(fēng)量，減少二段或三段風(fēng)量，不僅有助于提高出窯熟料急劇冷卻效果，且進入AQC鍋爐的風(fēng)溫也得到提高，從而提高熱風(fēng)的利用率。
AQC鍋爐溫度過低時，采取小開度開旁路擋板提高鍋爐廢氣入口風(fēng)溫，達(dá)到提高鍋爐蒸發(fā)量的目的。例如：篦冷機平穩(wěn)操作前提下，AQC鍋爐入口風(fēng)溫小于330℃時，開5%旁路可提高入口風(fēng)溫10℃左右，蒸汽量提高1t/h。 維持較高的汽輪機入口蒸汽溫度有利于保證機組運行效率 ，當(dāng)汽輪機入口溫度330℃時比320℃，每千克蒸汽的熱焓增加20.82KJ ，按100t/h的蒸汽量計算，每小時可多發(fā)200kwh左右。我公司主要從窯頭鍋爐入手來維持較高的主蒸汽溫度。
(2)重視AQC鍋爐運行管理，提高主蒸汽流量、溫度，從而提高發(fā)電量
從余熱發(fā)電兩臺鍋爐運行統(tǒng)計看，AQC鍋爐能否正常出力或超負(fù)荷運行，對發(fā)電系統(tǒng)出力至關(guān)重要。為此要加強窯頭冷卻機工藝和發(fā)電的聯(lián)動操作，提高入口廢氣溫度到合理區(qū)間，并保持其穩(wěn)定，尤其是要避免溫度低而甩爐的現(xiàn)象出現(xiàn);
(3)優(yōu)化工藝操作，減少機組暖管、暖機時間
我公司發(fā)電機組暖機操作采用結(jié)合電廠“滑參數(shù)啟動”的操作方式，大大縮短了系統(tǒng)的升溫、升壓過程。通過實踐證明，此項優(yōu)化操作，既節(jié)約了機組的啟動時間也為設(shè)備的安全運行創(chuàng)造了良好的條件。機組啟動時間的縮短，直接提高了機組的運轉(zhuǎn)率和發(fā)電量。
(4)治理系統(tǒng)漏風(fēng)，提高鍋爐輔機設(shè)備運行效果，提升鍋爐換熱效率
我公司采取了內(nèi)漏和外漏同步整治措施，內(nèi)漏方面主要做好了，鍋爐擋板漏風(fēng)，治理，對所有鍋爐擋板進行三對應(yīng)檢查，防止擋板開、關(guān)不到位;外漏方面主要做風(fēng)管、法蘭、鍋爐本體以及人孔門密封處理。今年利用系統(tǒng)檢修機會，對PH鍋爐旁路漏風(fēng)進行整治，治理后PH鍋爐運行效率明顯上升，鍋爐蒸發(fā)量由檢修前的16.8t/h上升到21.7t/h左右，鍋爐入口溫度也較檢修前304.9℃上升了4.9℃;
(5)加強真空管理，提高發(fā)電量
注重冷卻水系統(tǒng)的水質(zhì)管理，通過嚴(yán)格控制各項水質(zhì)指標(biāo)，避免系統(tǒng)管道結(jié)垢，確保凝汽器的換熱效率;增設(shè)凝汽器膠球清洗裝置，確保凝汽器端差維持在5-8℃最佳范疇內(nèi)，提高凝汽器真空度;加強對凝汽器及管道漏點的檢查，確保凝汽器及管道密閉可靠;
(6)規(guī)范發(fā)電日常檢修管理，利用每次檢修機會全面對真空系統(tǒng)進行漏點排查
對于直接影響到汽輪機做功效率的關(guān)鍵設(shè)備—凝汽器，除了關(guān)注冷卻水結(jié)垢影響外，還要注重對凝汽器的密閉性進行重點檢查。對于凝汽器密閉性的檢查主要通過機組檢修時，對凝汽器進行滿水試驗來檢驗?zāi)飨到y(tǒng)是否有泄漏，并且對每次檢驗結(jié)果進行記錄。如果在檢驗過程中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有漏點，必須立即給予治理，確保凝汽器密閉可靠;
(7)加強水質(zhì)管理，保證鍋爐安全運行
加強化水、凝結(jié)水、爐水指標(biāo)的控制和管理，確保在線檢測儀表能正常檢測，做到定期取樣、化驗比對，防止鍋爐水質(zhì)不達(dá)標(biāo)而引起的化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致鍋爐受熱面爆管。主要做法是：制定具有實際操作性的水質(zhì)指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)和藥品管理辦法，明確各級管理人員的工作職責(zé)和水質(zhì)控制目標(biāo);工藝技術(shù)人員定期對手測水質(zhì)儀表進行校驗，確保水質(zhì)儀表工作穩(wěn)定;電氣專業(yè)人員定期對在線檢測儀表進行維護和校驗，并對現(xiàn)場巡檢人員是否對儀表參數(shù)隨意設(shè)定或隨意操作進行檢查，杜絕儀表操作隨意性;工藝管理人員定期或不定期對現(xiàn)場人員巡檢質(zhì)量進行檢查，主要包括對現(xiàn)場鍋爐連排量、試樣水溫控制以及加藥泵運行等情況進行檢查，確保水質(zhì)系統(tǒng)運行控制穩(wěn)定;按照水質(zhì)管控流程，每日對系統(tǒng)各項水質(zhì)指標(biāo)進行監(jiān)控，對異常情況及時進行調(diào)節(jié)和處理，確保系統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定受控。
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