張華+張冰+閆英俊

摘 要：超臨界循環(huán)流化床鍋爐在鍋爐容量大型化、參數(shù)超臨界化等方面有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，其必將還會(huì)有巨大的發(fā)展空間，本文結(jié)合超臨界大型循環(huán)流化床鍋爐啟動(dòng)與運(yùn)行的特殊性，分析了超臨界大型循環(huán)流化床鍋爐的啟動(dòng)過程及工作過程的特性，闡述了機(jī)組啟停的控制措施、運(yùn)行技術(shù)措施等，為超臨界大型循環(huán)流化床鍋爐的順利投運(yùn)提供一定的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：大型循環(huán)流化床鍋爐；超臨界；燃燒控制；干濕態(tài)轉(zhuǎn)換

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.015

隨著世界首批350MW 超臨界參數(shù)循環(huán)流化床機(jī)組的投入運(yùn)行，積累了大型循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)與超臨界技術(shù)結(jié)合的經(jīng)驗(yàn)，逐漸摸索出了超臨界大型循環(huán)流化床鍋爐的控制方法。

1 循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制

鍋爐的燃燒控制是循環(huán)流化床鍋爐控制的基礎(chǔ)，也是最難控制的一部分，首先循環(huán)流化床鍋爐主要有以下特性：

（1）循環(huán)流化床鍋爐燃料適應(yīng)范圍廣、燃燒中直接脫硫、低NOx排放、燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬、灰渣便于綜合利用。

（2）由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒的特殊性和復(fù)雜性，對(duì)一般控制對(duì)象行之有效的常規(guī)控制方法，已難保證循環(huán)流化床鍋爐各項(xiàng)控制指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（3）循環(huán)流化床鍋爐具有多變量、強(qiáng)耦合、慣性大的特點(diǎn)，煤的粒徑與煤粉爐相比粒徑較大。

（4）循環(huán)流化床鍋爐一次風(fēng)擾動(dòng)引起床溫的變化具有逆向反應(yīng)的特點(diǎn)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、運(yùn)行情況以及上述循環(huán)流化床的特性確定循環(huán)流化床鍋爐的主要控制原則如下：

（1）以風(fēng)定荷、以煤調(diào)溫、送風(fēng)調(diào)氧、引風(fēng)調(diào)壓；

（2）床溫是負(fù)荷的函數(shù)，高負(fù)荷高床溫，低負(fù)荷低床溫；

（3）床壓是負(fù)荷的函數(shù)，高負(fù)荷高床壓，低負(fù)荷低床壓；

（4）一次風(fēng)二次風(fēng)比50%～60% 或40%～50%；

（5）克服一次風(fēng)對(duì)床溫的逆向特性影響。

在上述原則基礎(chǔ)上通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試總結(jié)出循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)主要有以下控制特點(diǎn)。

1.1 鍋爐床溫的控制特點(diǎn)

床溫是CFB鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的重要表征參數(shù)，也是較難控制的參數(shù)之一，影響床溫變化的主要因素有負(fù)荷、煤質(zhì)變化、一次風(fēng)量等。

（1）負(fù)荷變化對(duì)床溫的影響：負(fù)荷變化對(duì)床溫的影響：負(fù)荷高時(shí)，床溫設(shè)定值應(yīng)高；負(fù)荷低時(shí)，床溫設(shè)定值應(yīng)低；床溫是負(fù)荷的函數(shù)。

（2）煤質(zhì)變化對(duì)床溫的影響：煤質(zhì)變化對(duì)床溫的影響比較復(fù)雜。煤質(zhì)變壞，DCS的熱負(fù)荷指令系統(tǒng)應(yīng)適當(dāng)增加煤量和風(fēng)量；煤質(zhì)變好，DCS的熱負(fù)荷指令系統(tǒng)應(yīng)適當(dāng)減少煤量和風(fēng)量。

通過現(xiàn)場(chǎng)多次調(diào)試能夠在線及時(shí)優(yōu)化計(jì)算出煤耗量、煤的發(fā)熱量，然后通過改變熱負(fù)荷指令來協(xié)調(diào)整個(gè)燃燒系統(tǒng)的給煤量及一次風(fēng)量。

（3）一次風(fēng)量對(duì)床溫的影響：床溫的變化對(duì)一次風(fēng)量比較敏感，一次風(fēng)量增加，床溫先升高，后降低；反之，一次風(fēng)量減少，床溫先降低，后增高。這就是一次風(fēng)的逆向特性。在機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)一定要注意這個(gè)特性，控制好鍋爐給煤量。

1.2 鍋爐一次風(fēng)量的控制特點(diǎn)

一次風(fēng)量的控制對(duì)循環(huán)流化床鍋爐是否能夠正常運(yùn)行至關(guān)重要。

（1）一次風(fēng)量是機(jī)組負(fù)荷的函數(shù)，一次風(fēng)量隨著機(jī)組負(fù)荷的變化而變化；

（2）在機(jī)組低負(fù)荷階段，以控制一次風(fēng)量為主，在機(jī)組高負(fù)荷階段，以控制二次風(fēng)量為主；

（3）流化態(tài)的均勻性控制，應(yīng)避免造成左右二側(cè)一次風(fēng)量偏差大，流化不均勻，形成床漏，造成局部結(jié)焦的后果。

2 超臨界循環(huán)流化床鍋爐干濕態(tài)轉(zhuǎn)換

超臨界鍋爐與直流鍋爐的主要區(qū)別在于超臨界鍋爐沒有汽包作為汽水的分界點(diǎn)，因此超臨界機(jī)組在啟動(dòng)與低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，需要維持一個(gè)最低的給水流量來保護(hù)水冷壁管子。超臨界壓力直流鍋爐的啟動(dòng)過程主要有以下特點(diǎn)：

（1）超臨界壓力直流鍋爐沒有汽包，其啟停速度快。

（2）超臨界壓力直流鍋爐快速啟停的能力進(jìn)一步提高，這一特性適合于機(jī)組調(diào)峰的要求，應(yīng)為其鍋爐水冷壁的金屬儲(chǔ)熱量和工質(zhì)儲(chǔ)熱量小，即熱慣性小。

（3）超臨界直流爐水冷壁管內(nèi)工質(zhì)溫度隨吸熱量的變化而變，鍋爐熱慣性相對(duì)較小，因此熱偏差對(duì)水冷壁溫度的影響變大。

（4）超臨界壓力直流鍋爐變壓運(yùn)行時(shí)都存在工質(zhì)的熱膨脹。

（5）鍋爐汽溫調(diào)節(jié)的主要方式是調(diào)節(jié)煤水比，超臨界壓力直流鍋爐受熱面的省煤段、蒸發(fā)段和過熱段的長度都會(huì)發(fā)生變化。

在低于最小直流負(fù)荷時(shí)，超臨界直流爐的控制與自然循環(huán)汽包鍋爐一樣，此時(shí)超臨界壓力直流鍋爐的汽水分離器與自然循環(huán)汽包鍋爐的汽包功能一樣，這需要控制好汽水分離器的水位。

由于超臨界壓力直流鍋爐沒有汽包、熱慣性小、熱偏差影響大，因此需要設(shè)置啟動(dòng)系統(tǒng)，通過啟動(dòng)系統(tǒng)中的循環(huán)水泵保證鍋爐水冷壁在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的最低給水量，獲得良好的給水條件，同時(shí)提高直流鍋爐的啟動(dòng)速度和跟蹤負(fù)荷變化的能力，并減少鍋爐啟動(dòng)時(shí)對(duì)受熱面的熱沖擊，從而降低超臨界壓力直流鍋爐的控制難度。

在鍋爐啟動(dòng)階段和低于最低直流運(yùn)行工況時(shí)，啟動(dòng)系統(tǒng)投入運(yùn)行，將從水冷壁產(chǎn)生的汽水混合物進(jìn)行汽水分離，使蒸汽進(jìn)入過熱器，水則通過調(diào)節(jié)閥進(jìn)入除氧器或凝汽器，回收工質(zhì)和熱量。鍋爐啟動(dòng)結(jié)束，該系統(tǒng)就失去作用，僅作連接水冷壁與過熱器的通道。

當(dāng)鍋爐負(fù)荷達(dá)到最低直流運(yùn)行工況時(shí)，調(diào)節(jié)鍋爐煤水比，使分離器內(nèi)的進(jìn)水量逐漸減少，直至達(dá)到干飽和蒸汽狀態(tài)，水位自動(dòng)消失，關(guān)閉全部排水閥，分離器處在“干態(tài)”下運(yùn)行，分離器從濕態(tài)到干態(tài)的轉(zhuǎn)換過程被稱為鍋爐干濕態(tài)的轉(zhuǎn)換。鍋爐干濕態(tài)的轉(zhuǎn)換完成也代表了超臨界壓力直流鍋爐整個(gè)啟動(dòng)過程的結(jié)束。

3 結(jié)束語

在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)超臨界大型循環(huán)流化床鍋爐的控制還存在著提升的空間，需要我們更加重視循環(huán)流化床鍋爐由于燃燒方式的復(fù)雜性帶來的自動(dòng)控制上的難題，集中力量解決控制策略的研究、設(shè)計(jì)和控制參數(shù)整定等問題，就可以提高鍋爐的自動(dòng)控制，那么超臨界大型循環(huán)流化床鍋爐在低熱值煤發(fā)電工程、超低排放中會(huì)發(fā)揮更大的作用。

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作者簡介：張華（1982-），男，山東萊蕪人，本科，工程師。endprint