李錦斌

(廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東 揭陽 515223)

1 立項背景

廣東粵電靖海發(fā)電有限公司1 000 MW機組鍋爐型號為DG3033/26.15-Ⅱ1型。啟動循環(huán)系統(tǒng)配置由1臺再循環(huán)泵(BCP)，2個汽水分離器、1個汽水分離器儲水罐、1個再循環(huán)泵流量調(diào)節(jié)閥(360閥)、3個儲水罐水位控制閥(361閥)、冷凝疏水系統(tǒng)等組成內(nèi)置式啟動循環(huán)系統(tǒng)。直流鍋爐在啟、停爐操作過程中，有一個干、濕態(tài)轉(zhuǎn)換的階段，必須一次性平穩(wěn)無擾動成功切換，不然會導(dǎo)致兩種狀態(tài)又互轉(zhuǎn)的工況，不僅耗時耗力、拖延時間，危險時造成蒸汽帶水，危及汽機安全運行。所以只有把握好了干、濕態(tài)順利轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵點，才能成功啟、停機。

2 技術(shù)方案

針對機組實際啟動過程中的濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)及停機過程中的干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)2個關(guān)鍵階段，分別選取2個過程的某1次實際參數(shù)變化，通過對數(shù)據(jù)及操作過程的分析，總結(jié)出超超臨界直流鍋爐干、濕態(tài)轉(zhuǎn)換的控制關(guān)鍵點。

2.1 鍋爐干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)控制過程及安全分析

2016年10月29日，#4機停機干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)控制節(jié)點性參數(shù)見表1。機組正常停機過程一般都以控制煤倉煤位為主，鍋爐干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)以燒空第4臺磨煤機后保留2臺磨煤機運行進行轉(zhuǎn)換。機組負荷400 MW，在第4臺磨煤機燒空前停運1臺汽泵和廠用電切換后可以用機爐協(xié)調(diào)自動控制(CCS)減負荷至350 MW穩(wěn)定一定時間，退出鍋爐主控自動切至手動控制方式(TF)，手動控制給煤量和給水量緩慢減負荷至320 MW左右穩(wěn)定一定時間。這樣可以防止在第4臺磨煤機燒空時制粉系統(tǒng)的擾動使機組負荷大幅波動而在未準(zhǔn)備的情況下直接轉(zhuǎn)至濕態(tài)，造成不可控的狀態(tài)，或者干濕態(tài)間來回轉(zhuǎn)換，同時減少一個時間段內(nèi)的同時多個操作任務(wù)。

表1 2016年10月29日 #4機停機干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)控制節(jié)點性參數(shù)

表2 #4機啟動濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)控制節(jié)點性參數(shù)

320 MW負荷穩(wěn)定后控制第4臺磨煤機的煤量盡快燒空，保證總煤量和給水量的穩(wěn)定，將第4臺磨煤機停運操作后逐漸減少煤量，保證給水量780～850 t/h穩(wěn)定，隨著主汽壓力的降低，汽機調(diào)門自動控制全汽壓力在9.7 MPa(<30%負荷)而關(guān)小調(diào)門，機組負荷隨之減少。TF控制方式可很好地控制主汽壓力的穩(wěn)定，減少手動操作量，在300 MW下汽壓穩(wěn)定的同時也能保證給水量的穩(wěn)定。

給煤量以控制塊1 min內(nèi)操作2次大箭頭，穩(wěn)定給水流量的情況下隨著給煤量的減少，分離器出口過熱度逐漸降低至0 ℃，蒸汽量也隨之減少、導(dǎo)致負荷下降。給水量可以在每次鍋爐干濕態(tài)轉(zhuǎn)換時保證一定范圍的量，而煤質(zhì)不可能在每次干濕態(tài)轉(zhuǎn)換時一樣，所以給煤量和水煤比沒有很大的參考價值。在機組啟停階段，全手動控制煤、水量，不能單一參考水煤比來調(diào)節(jié)水煤量，重點參考中間點溫度、過熱度和減溫水量。

分離器水位根據(jù)機組負荷修正，在負荷大于297 MW后修正分離器水位至0，從機組參數(shù)變化過程看，在負荷減到298 MW后儲水罐水位從0變?yōu)?6 m，因此鍋爐干濕態(tài)轉(zhuǎn)換最好在分離器水位未修正時進行，防止在水位修正情況下出現(xiàn)分離器滿水而水位修正至0錯判鍋爐進入干態(tài)運行，造成蒸汽帶水對汽輪機造成損壞。

分離器水位隨著給煤量的逐漸減少而升高，鍋爐由干態(tài)轉(zhuǎn)至濕態(tài)運行，滿足鍋爐循環(huán)水泵(BCP)啟動允許后啟動運行，逐漸開啟360閥控制鍋爐總的給水流量的穩(wěn)定。在干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)前應(yīng)提前將BCP泵檢查好，具備隨時啟動的條件。因機組長期運行，BCP泵過冷管電動一/二次門、再循環(huán)電動門、出口電動門和361閥進口電動門都隨機組長期運行關(guān)閉狀態(tài)，可能會出現(xiàn)無法開啟而影響鍋爐轉(zhuǎn)濕態(tài)運行，所以需提前將相關(guān)電動門打開做好備用準(zhǔn)備。轉(zhuǎn)濕態(tài)過程主汽溫度也會隨之降低，因此在干態(tài)運行時保證一定的減溫水量，而進入濕態(tài)后及時將一/二級減溫水關(guān)閉，同時關(guān)閉BCP泵和361閥及其暖管管路，保證主汽溫度穩(wěn)定可控地降低在合適范圍內(nèi)。

機組負荷降至233 MW后停止減煤，煤量從139 t/h減到84 t/h用時10 min，停止減煤后隨著鍋爐蓄熱減少，機組負荷仍以較穩(wěn)定的速度降至110 MW左右。鍋爐轉(zhuǎn)至濕態(tài)運行后，為減少機組排水量，逐漸開大360閥減少給水泵出力。給水控制切至旁路閥控制，就地需確認旁路閥開啟，防止實際未開而給水電動門關(guān)閉的情況下造成大部分給水量的中斷而鍋爐斷水/主燃料跳閘(MFT)動作。

2.2 鍋爐濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)控制過程及安全分析

2016年10月5日，#4機啟動濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)控制節(jié)點性參數(shù)見表2。鍋爐濕態(tài)工況運行時給水量控制應(yīng)穩(wěn)定，建議在780～850 t/h，濕態(tài)情況下的給水量控制需要根據(jù)分離器水位變化對給水旁路門和BCP泵出口360閥協(xié)調(diào)控制。隨著給煤量的逐漸增加，蒸汽量也增加，主汽壓升高，為控制主汽壓9.7 MPa，需開啟汽機調(diào)門，機組負荷就逐步升高。建議機組在啟動第2臺制粉系統(tǒng)穩(wěn)定后可投入汽機TF自動控制方式，減少控制主汽壓汽機調(diào)門手動操作量，根據(jù)以往操作觀察TF汽機控制主汽壓力是較穩(wěn)定的。

給煤量逐步增加，分離器水位降低，361閥會自動關(guān)小至全關(guān)，應(yīng)手動增加給水泵出力，減少BCP泵出力、關(guān)小360閥、維持總給水量和分離器水位的穩(wěn)定。隨著360閥全關(guān)，分離器水位降低至0過程中手動提前停運BCP泵，關(guān)閉BCP泵過冷水管電動一/二次門。這個過程中可能分離器出口已經(jīng)有過熱度，這時煤量的控制應(yīng)根據(jù)機組負荷情況緩慢進行。

一般在機組負荷250 MW左右時鍋爐就由濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)運行，分離器出口過熱度緩慢升高，這時要同步增加給水泵的給水量協(xié)調(diào)控制，防止過熱度過高而鍋爐升溫過快，甚至可能出現(xiàn)管壁超溫現(xiàn)象。建議將分離器過熱度控制在10～30 ℃之間較好，一/二級減溫水協(xié)調(diào)對主汽溫度控制。在給煤量和給水量都手動控制的情況下應(yīng)逐步緩慢增減，防止大幅度的操作。手動將負荷升至310 MW后應(yīng)穩(wěn)定一定時間，做第3臺制粉系統(tǒng)啟動準(zhǔn)備工作。啟動第3臺制粉系統(tǒng)時保證總的給煤量的穩(wěn)定，防止大幅度加煤而造成汽溫、汽壓的波動。第3臺制粉系統(tǒng)運行穩(wěn)定后可以將給水泵控制投入自動，手動升負荷至350 MW時投入煤主控自動，投入CCS協(xié)調(diào)控制。

鍋爐濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)后及時投入BCP泵和361閥及其管路暖管，必須就地確認暖管管路手動門開啟。#4機BCP泵再循環(huán)電動門應(yīng)關(guān)閉，否則BCP泵達不到暖泵要求，造成BCP泵泵殼溫度與入口管道溫度差達到50℃以上而不能滿足BCP泵啟動條件(#3機不會出現(xiàn))。過多的倒暖水量經(jīng)過再循環(huán)至儲水罐，而經(jīng)BCP泵體的水量不夠。

鍋爐濕態(tài)盡量在儲水罐水位修正前轉(zhuǎn)為干態(tài)運行，保證過熱度，防止儲水罐無水位顯示而過水。建議在負荷260 MW前完成，防止負荷波動至300 MW時分離器水位可能強制修正至0。如果在這時分離器仍有水位，361閥在一定開度下自動關(guān)閉，分離器過水造成主汽溫度無法控制而影響汽輪機安全。還有可能BCP泵運行情況下跳閘而造成給水量的波動或給水量低而MFT動作[1-2]。

3 項目應(yīng)用情況和經(jīng)濟效益

3.1 經(jīng)濟效益

(1)節(jié)能收益：超超臨界1 000 MW機組鍋爐干濕態(tài)轉(zhuǎn)換技術(shù)研究，統(tǒng)一規(guī)范了操作步驟，能夠有效保證每一次鍋爐干濕態(tài)轉(zhuǎn)換操作的平穩(wěn)安全，保證機組的啟停任務(wù)按時有效完成，相比以往能提前1 h并網(wǎng)，大大縮短了機組的啟動時間，特別在發(fā)電量和燃料節(jié)能方面尤為突出。節(jié)約燃料按100 t/h計算，可節(jié)約100 t，2016年共啟機11次，啟停機22次，節(jié)約燃料成本98萬元。

(2)多發(fā)電量：按平均負荷8×105kW來計算，可多發(fā)電量8×105kW·h。2016年共啟機11次，故可多發(fā)電量為8.8×106kW·h；按照利潤0.1元/(kW·h)算，可多創(chuàng)造價值為8.8×106kW·h×0.1元/(kW·h)÷10 000=88萬元；共產(chǎn)生經(jīng)濟效益198+88=286(萬元)。

3.2 社會效益

超超臨界1 000 MW機組鍋爐干濕態(tài)轉(zhuǎn)換技術(shù)研究保證了按照項目總結(jié)出的各階段的控制要點規(guī)范，能夠有效保證每一次鍋爐干濕態(tài)轉(zhuǎn)換操作的平穩(wěn)安全，保證機組的啟停任務(wù)按時有效完成，縮短啟機時間，減少了NOx和SO2濃度的排放量，同時對國內(nèi)同類型超超臨界直流鍋爐的干濕態(tài)轉(zhuǎn)換控制提供了有效的技術(shù)指導(dǎo)。

3.3 項目推廣應(yīng)用

經(jīng)推廣及運行實踐檢驗，自此項目成果應(yīng)用于本廠1 000 MW機組(#3，#4機組)啟停過程后，#3機組正常啟動6次，進行6次濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)操作，正常停運5次，進行5次干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)操作。#4機組正常啟動5次，進行5次濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)操作，正常停運6次，進行6次干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)操作。按照項目總結(jié)出的各階段的控制要點規(guī)范，能夠有效保證每一次鍋爐干濕態(tài)轉(zhuǎn)換操作的平穩(wěn)安全，保證機組的啟停任務(wù)按時有效完成，同時對國內(nèi)同類型超超臨界直流鍋爐的干濕態(tài)轉(zhuǎn)換控制提供了有效的技術(shù)指導(dǎo)。

4 結(jié)束語

該項目實施后，超超臨界1 000 MW機組鍋爐干濕態(tài)轉(zhuǎn)換技術(shù)研究保證了鍋爐在啟停機階段的安全、可靠運行，也保證了機組的穩(wěn)定運行，減少了因干濕轉(zhuǎn)換失敗而導(dǎo)致的過熱段蒸汽帶水隱患，甚至引發(fā)鍋爐MFT，提高了設(shè)備安全運行的可靠性。在提高機組運行安全性的同時也創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]張紅福.1 000 MW機組干濕態(tài)轉(zhuǎn)換中360、361閥控制技術(shù)研究[C]// 烏魯木齊：全國發(fā)電廠熱工自動化專業(yè)會議,2010.

[2]段寶，李鋒，蘭勇.600 MW超臨界直流鍋爐干、濕態(tài)轉(zhuǎn)換的控制要點探析[J].電站系統(tǒng)工程,2010,26(2):27-29.