黃桂蘭（福建省石油化學(xué)工業(yè)設(shè)計院，福建　福州　350000）

?

超臨界無爐水泵機(jī)組啟動特性分析及控制要點(diǎn)

黃桂蘭（福建省石油化學(xué)工業(yè)設(shè)計院，福建福州350000）

本文以某電廠600MW超臨界無爐水泵機(jī)組為研究對象，對啟動操作難點(diǎn)和啟動特性進(jìn)行了分析，詳細(xì)闡述了啟動初期的具體操作，提出了主要操作要點(diǎn)、注意事項(xiàng)，針對汽溫難控制等問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出了相應(yīng)的防范措施。希望對同類型機(jī)組的啟動運(yùn)行具有參考作用。

超臨界機(jī)組；無爐水泵；啟動特性；控制要點(diǎn)

引言

超臨界無爐水泵機(jī)組啟動時，由于不帶爐水泵，排水得不到回收，存在熱量損失，啟動時間較帶爐水泵機(jī)組長，啟動初期汽溫及受熱面壁溫難控制［1～3］。機(jī)組啟動初期，水、煤若調(diào)整不當(dāng)，將導(dǎo)致熱損失增大，水冷壁產(chǎn)汽量降低，受熱面冷卻效果差，汽溫控制困難。因此，超臨界無爐水泵機(jī)組啟動初期操作需精細(xì)化，對啟動初期的操作特性有較好的掌握，以減少熱損失，使汽溫得到有效控制，有利于提高機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性。本文以某電廠600MW超臨界無爐水泵機(jī)組為研究對象，對機(jī)組啟動控制難點(diǎn)及特性進(jìn)行了詳細(xì)分析，對啟動過程及操作要點(diǎn)進(jìn)行了重點(diǎn)闡述，提出了啟動時控制要點(diǎn)、注意事項(xiàng)，最后對啟動初期汽溫難控制的問題提出了相應(yīng)的控制措施，希望對同類型鍋爐的啟動具有一定的參考價值。

1　鍋爐概述

某廠600MW機(jī)組2號鍋爐為東鍋制造的國產(chǎn)超臨界參數(shù)復(fù)合變壓本生直流鍋爐，鍋爐型號DG2141/25.4-Ⅱ6型，一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、采用煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)、露天布置，前后墻對沖燃燒。機(jī)組采用內(nèi)置式無爐水泵啟動系統(tǒng)。制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機(jī)冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，鍋爐共設(shè)有6層36只低NOx旋流式煤粉燃燒器，其中前墻最下層（A層）燃燒器配置了等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，其余5層燃燒器共配置了30只助燃油槍。鍋爐主要設(shè)計參數(shù)見表1所示。

表1　鍋爐主要設(shè)計參數(shù)

2　無爐水泵啟動系統(tǒng)

鍋爐采用帶啟動分離器的啟動旁路系統(tǒng)，不帶爐水循環(huán)泵，啟動分離器分離出來的水依次流經(jīng)貯水箱、361調(diào)節(jié)閥及鍋爐疏水?dāng)U容器，通過兩臺疏水泵排至循環(huán)水或凝汽器。鍋爐啟動系統(tǒng)見圖1所示。

3　超臨界無爐水泵機(jī)組啟動難點(diǎn)分析

3.1啟動流量的建立

由于鍋爐無水循環(huán)泵，濕態(tài)下經(jīng)過分離器的水得不到回收，造成熱損失。此時給水控制較為關(guān)鍵，嚴(yán)格掌握鍋爐啟動時給水調(diào)節(jié)特性，控制一定的啟動流量，該流量既能保證水冷壁安全運(yùn)行、不超溫，又可減少分離器的排放量，減少熱損失。

圖1　鍋爐啟動系統(tǒng)示意圖

3.2給水、燃料的精細(xì)化操作

無爐水泵機(jī)組由于自身特性，其啟動初期的部分熱量損失本身在一定程度上將影響水冷壁的產(chǎn)汽量，蒸汽流量低則受熱面的冷卻效果差。因此，機(jī)組啟動時給水和燃料的操作調(diào)整較帶爐水泵機(jī)組精細(xì)化，若調(diào)節(jié)不當(dāng)極易導(dǎo)致水、煤控制失調(diào)，產(chǎn)汽量更低，汽溫和受熱面壁溫愈加難控制。

3.3超臨界機(jī)組低負(fù)荷受熱面壁溫難控制

低負(fù)荷階段，由于給水工作壓力低，水的汽化潛熱較大，給水在爐膛內(nèi)蒸發(fā)需要更多的熱量，而設(shè)計的水冷壁面積在低壓條件下相對偏少，這必然要求增加燃燒率，燃燒率的增加使?fàn)t膛出口煙溫相對升高，則主汽溫度及受熱面壁溫難控制。

3.4超臨界機(jī)組啟動初期主汽溫度及受熱面壁溫難控制已有較多文獻(xiàn)報道

主要發(fā)生在沖轉(zhuǎn)或并網(wǎng)初期，鍋爐兩套制粉系統(tǒng)運(yùn)行，待啟動第三套制粉系統(tǒng)后短時間內(nèi)發(fā)生。因此機(jī)組啟動時，應(yīng)對啟動過程、啟動特性及各主要參數(shù)調(diào)節(jié)特性有充分的了解和掌握，使汽溫及受熱面壁溫得到有效控制。

4　超臨界無爐水泵機(jī)組啟動特性分析

點(diǎn)火時啟動流量的建立較為關(guān)鍵，流量過大或過小對機(jī)組啟動及受熱面安全性均不利。升溫升壓階段控制需精細(xì)化，等離子點(diǎn)火投粉時由于爐膛溫度較低，煤粉的燃燒率和燃燼率低，溫升速率慢，隨著爐膛溫度的提高，溫升速率增大，水、煤應(yīng)匹配調(diào)整，此時應(yīng)注意升溫升壓速率的控制。汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)階段控制應(yīng)統(tǒng)籌兼顧，此階段的難點(diǎn)為汽溫難控制、受熱面壁溫易超溫，因此，水、煤的操作調(diào)整更加注重精細(xì)化和細(xì)節(jié)化。機(jī)組轉(zhuǎn)態(tài)階段控制應(yīng)平穩(wěn)，水、煤微調(diào)控制，濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)平穩(wěn)過渡，機(jī)組無擾動。

5　啟動過程具體實(shí)施操作要點(diǎn)

圖2為機(jī)組兩次冷態(tài)啟動主要參數(shù)變化曲線 （點(diǎn)火至滿足沖轉(zhuǎn)參數(shù)），通過提前投除氧器加熱進(jìn)行沖洗，節(jié)約水資源。點(diǎn)火后，A層等離子燃燒器二次風(fēng)初始控制40～50%，其余各層燃燒器二次風(fēng)關(guān)小，總風(fēng)量控制900～950t/h，給水流量控制260t/h左右，注意監(jiān)視等離子燃燒情況，燃燒不佳可視燃燒器壁溫適當(dāng)提高等離子電流（不超過240A）。機(jī)組并網(wǎng)前，保持兩臺磨運(yùn)行，總煤量控制不超80t/h，給水流量控制400～450t/h。

圖2　機(jī)組兩次冷態(tài)啟動初期主要參數(shù)變化曲線（a.8月14日；b.10月7日）

并網(wǎng)后，燃燒率的增加與機(jī)組負(fù)荷的增加相匹配，監(jiān)視主、再熱汽溫和受熱面壁溫，當(dāng)總煤量達(dá)100t/h左右，啟動第三臺磨（B磨優(yōu)先），磨煤機(jī)啟動后初始煤量控制10～15t/h，而后視汽溫、受熱面壁溫緩慢加大。給水流量、總風(fēng)量隨燃燒率的增加匹配調(diào)整，給水流量不易過大。轉(zhuǎn)態(tài)時，如運(yùn)行磨煤機(jī)出力有余量，汽溫良好，應(yīng)及時轉(zhuǎn)態(tài)，如磨煤機(jī)出力無余量，應(yīng)啟動第四臺磨進(jìn)行轉(zhuǎn)態(tài)。

6　啟動過程控制要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

超臨界無爐水泵機(jī)組啟動初期控制特性與帶爐水泵機(jī)組有一定區(qū)別，給水和燃料的調(diào)整需精細(xì)化，由于機(jī)組采用等離子點(diǎn)火，點(diǎn)火啟動風(fēng)險性較燃油啟動高，啟動過程具體控制要點(diǎn)如下：

（1）鍋爐水沖洗時采用大流量、變流量的沖洗方式，效果更佳，由于該廠電泵為兩臺機(jī)組共用，出力小，汽泵需提前投入，汽泵運(yùn)行對鍋爐變流量的水沖洗提供了有力條件。

（2）等離子點(diǎn)火后，初期爐膛溫度低，燃盡率差，應(yīng)適當(dāng)提高磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速，提高煤粉細(xì)度。當(dāng)磨內(nèi)有余粉時，應(yīng)先拉弧，后建磨煤機(jī)通道，防止未燃余粉進(jìn)入爐膛引起爆燃。A磨啟動后，注意監(jiān)視燃燒情況和壁溫，以防等離子管壁超溫。等離子全部退出前注意退出等離子模式，防止造成等離子模式下跳閘A磨。

（3）啟動初期盡量通過燃燒調(diào)整控制汽溫，若投減溫水應(yīng)注意減溫水量，防止啟動階段過熱度較小時，造成過熱蒸汽帶水。

（4）無爐水泵機(jī)組啟動初期給水和燃料控制對汽溫和受熱面壁溫的影響較大，啟動前需對給水和燃料的調(diào)節(jié)特性有充分的掌握。

7　啟動初期主汽溫度及受熱面壁溫控制措施

（1）嚴(yán)格掌握鍋爐啟動時給水調(diào)節(jié)特性，適當(dāng)降低鍋爐起動給水流量，該流量需兼顧水冷壁安全運(yùn)行、不超溫且熱損失盡量降低。本機(jī)組點(diǎn)火時，給水流量控制260t/h，啟動平穩(wěn)，汽溫控制良好。

（2）升負(fù)荷時，應(yīng)視時機(jī)啟動第三臺磨，啟磨前應(yīng)對當(dāng)前機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行分析判斷，包括汽溫、受熱面壁溫、給水控制及運(yùn)行磨煤機(jī)出力等，若受熱面壁溫已處于較高水平，不應(yīng)及時啟磨，需通過燃燒調(diào)整使受熱面壁溫得到有效控制后方可啟磨，否則易引起火焰中心上移、過熱器等受熱面壁溫異常升高。啟動第三臺磨時，應(yīng)平穩(wěn)、無擾動，啟動后燃燒率視鍋爐受熱面壁溫、汽溫等情況緩慢調(diào)節(jié)。

（3）盡量提高給水溫度，即提高進(jìn)入水冷壁水溫。省煤器入口給水溫度低，使得進(jìn)入水冷壁的水溫低，欠焓大，從而降低了水冷壁的產(chǎn)汽量，過熱器冷卻效果差。因此，應(yīng)盡量提高輔聯(lián)箱汽源壓力，開大輔助蒸汽至除氧器調(diào)節(jié)閥，將除氧器水溫加熱至80℃以上；在主機(jī)沖轉(zhuǎn)后，及早投入高壓加熱器，提高給水溫度，有利于過熱蒸汽溫度的控制。

（4）總風(fēng)量不易過大，啟動初期控制為900～950t/h，燃盡風(fēng)維持適當(dāng)開度，通過二次風(fēng)門擋板調(diào)整，控制一定的二次封箱壓力，否則將引起爐膛內(nèi)補(bǔ)風(fēng)不足，火焰中心上移。

（5）汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù)控制。沖轉(zhuǎn)壓力過高將造成蒸汽流量偏低，過熱器的冷卻工質(zhì)不足，可通過燃燒和高、低旁路協(xié)調(diào)控制，適當(dāng)降低沖轉(zhuǎn)參數(shù) （主汽壓力5～6MPa，主汽溫度380℃），蒸汽流量增大后使受熱面的冷卻效果更好。

8　結(jié)論

超臨界無爐水泵機(jī)組啟動系統(tǒng)由于自身?xiàng)l件，導(dǎo)致了啟動初期部分熱量損失、汽溫及受熱面壁溫難控制。因此，對機(jī)組啟動特性有充分的了解和掌握，對提高機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性具有重要意義。點(diǎn)火時，給水流量控制260～300t/h，總風(fēng)量控制900～950t/h，啟動初期，給水、燃料匹配調(diào)節(jié)，燃料量根據(jù)溫升速率緩慢增加，啟磨平穩(wěn)，通過結(jié)合燃料、給水、配風(fēng)及汽溫等參數(shù)精心協(xié)同調(diào)整，可使汽溫及受熱面壁溫得到有效控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的平穩(wěn)啟動，較大程度地提高了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和安全穩(wěn)定性。同時，也為同類型機(jī)組的安全啟動提供了參考性和借鑒性。

［1］李文軍，黃 偉，趙紅宇，向勇林.國產(chǎn)超臨界鍋爐啟動過程中的汽溫控制方法.鍋爐技術(shù)，2008，39（3）：11～13.

［2］霍東方，王 軍，何 維.國產(chǎn)超臨界鍋爐啟動初期主汽超溫問題處理.東方電氣評論.2005，19（2）：102～105.

［3］陳 星，李紅平.超臨界600MW機(jī)組鍋爐起動初期過熱器超溫的原因及控制.熱力發(fā)電，2009，38（7）：62～63.

2016-4-20

TM621.2

A

2095-2066（2016）13-0040-02