翟小俊 宋海峰 趙耀興

摘 要：可靠的給水控制是保證超臨界循環(huán)流化床鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提，山西國金電力有限公司（下稱國金電廠）350MW超臨界CFB機(jī)組是世界首臺350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐，將結(jié)合該電廠調(diào)試及運(yùn)行經(jīng)驗，對該機(jī)組在濕態(tài)、干態(tài)、轉(zhuǎn)態(tài)等運(yùn)行工況下給水調(diào)整、控制方式進(jìn)行分析及總結(jié)，為同類型機(jī)組鍋爐給水運(yùn)行調(diào)整控制提供參考。

關(guān)鍵詞：超臨界；循環(huán)流化床；鍋爐給水調(diào)整控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.137

0 引言

循環(huán)流化床鍋爐燃煤適應(yīng)性廣、污染物原始排放量低，符合我國以煤為主且劣質(zhì)煤多的能源結(jié)構(gòu)，同時能夠?qū)崿F(xiàn)低成本超低排放。同時處于節(jié)能考慮，近年來，大容量高參數(shù)，特別是超/超超臨界參數(shù)成為我國循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展主導(dǎo)方向。目前，在建和已投入運(yùn)行的350MW超臨界CFB機(jī)組已達(dá)70多臺。

可靠的給水控制是保證超臨界循環(huán)流化床鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提。結(jié)合中國自主設(shè)計制造的首臺350MW超臨界CFB機(jī)組調(diào)試及運(yùn)行經(jīng)驗，對該機(jī)組在濕態(tài)、干態(tài)、轉(zhuǎn)態(tài)等運(yùn)行工況下給水調(diào)整、控制方式進(jìn)行分析及總結(jié)，為同類型機(jī)組鍋爐給水運(yùn)行調(diào)整控制提供參考。

1 濕態(tài)運(yùn)行時給水調(diào)整控制

鍋爐啟動至30%BMCR（105MW），鍋爐處于濕態(tài)運(yùn)行。設(shè)置鍋爐啟動系統(tǒng)，該系統(tǒng)能保證鍋爐啟動和低負(fù)荷運(yùn)行下水冷壁有足夠高的冷卻流量，對鍋爐濕態(tài)工況安全運(yùn)行有重要意義。

（1）啟動系統(tǒng)。啟動系統(tǒng)由汽水分離器、儲水罐、儲水罐水位調(diào)節(jié)閥（361閥）、疏水?dāng)U容器、多級水封等組成，其作用是在鍋爐啟動和低負(fù)荷運(yùn)行工況下在水冷壁中建立足夠高的質(zhì)量流速，實現(xiàn)點火前清洗，點火后保護(hù)蒸發(fā)受熱面。

（2）鍋爐點火后給水調(diào)整控制。鍋爐冷態(tài)清洗完成，鍋爐點火后，鍋爐給水流量低保護(hù)（啟動流量保護(hù)：低于200t/h，延時2s，鍋爐跳閘）開始投入。此時要通過控制啟調(diào)閥控制省煤器入口流量大于200t/h，防止鍋爐BT，同時保證給水流量大于鍋爐蒸發(fā)量。另外及時投入361閥自動，維持儲水罐水位正常，爐水通過361閥到疏水?dāng)U容器，水質(zhì)合格時回收至凝汽器。

點火期間，床溫逐漸升高，鍋爐熱負(fù)荷增大，通過開大啟調(diào)閥來逐漸增大給水流量，維持361閥有20%-35%的開度，同時密切監(jiān)視水冷壁壁溫，若水冷壁壁溫偏差較大，及時加大給水流量。通過運(yùn)行經(jīng)驗，當(dāng)床溫升至300℃時，給水流量不應(yīng)低于250t/h；當(dāng)床溫升至400℃時，給水流量不應(yīng)低于300t/h。

床溫升至450℃時，鍋爐開始脈動投煤。床溫逐步上漲，當(dāng)床溫升至650℃，固定碳開始燃燒，出現(xiàn)爆燃，床溫會有快速上漲的階段。該階段鍋爐熱負(fù)荷急劇上漲，蒸發(fā)量快速增加，會出現(xiàn)儲水罐水位下降、361閥快速關(guān)小的現(xiàn)象，及時通過啟調(diào)閥增加給水量至350t/h，維持儲水罐水位穩(wěn)定及361閥開度。

在鍋爐點火后濕態(tài)運(yùn)行階段，儲水罐水位主要有361閥進(jìn)行控制，當(dāng)儲水罐水位波動較大時，要嚴(yán)格監(jiān)視和控制361閥動作情況，防止因361閥大幅變化導(dǎo)致儲水罐滿水和缺水，危及機(jī)組安全。

（3）濕態(tài)運(yùn)行時給水調(diào)整控制。從鍋爐點火后到鍋爐轉(zhuǎn)態(tài)之前為濕態(tài)運(yùn)行階段。該階段以鍋爐蒸發(fā)量、鍋爐蒸發(fā)量與鍋爐給水流量、361閥開度及水冷壁壁溫差為依據(jù)對鍋爐給水流量進(jìn)行調(diào)整，通過361閥來控制儲水罐水位正常。

以鍋爐蒸發(fā)量為參考，保證鍋爐給水流量大于鍋爐蒸發(fā)量，且不應(yīng)觸發(fā)鍋爐給水流量低保護(hù)。而且要保證361閥有15%-35%開度，水冷壁壁溫偏差不大于50℃。給水流量電泵運(yùn)行時由啟調(diào)閥來手動控制，汽泵接帶負(fù)荷后由汽泵轉(zhuǎn)速來手動控制。361閥設(shè)計有濕態(tài)下水位自動調(diào)節(jié)模塊，在濕態(tài)下投入自動，可以很好的保證儲水罐水位的穩(wěn)定（6500mm-7500mm）。操作員在濕態(tài)時鍋爐給水調(diào)整主要通過啟調(diào)閥（或汽泵轉(zhuǎn)速）來完成，減少操作員勞動強(qiáng)度，對機(jī)組的運(yùn)行安全有極大的好處。

2 轉(zhuǎn)態(tài)過程中給水調(diào)整控制

當(dāng)機(jī)組負(fù)荷升至105MW時開始轉(zhuǎn)態(tài)，分離器出口壓力小于13MPa，鍋爐給水流量不低于364.5t/h，逐漸增強(qiáng)燃燒，維持給水流量穩(wěn)定，361閥逐漸關(guān)閉，儲水罐水位下降至2000mm，關(guān)閉361閥前電動截止閥，中間點過熱度大于3℃且鍋爐蒸發(fā)量大于364.5t/h，鍋爐進(jìn)入干態(tài)直流運(yùn)行，投入361閥暖閥系統(tǒng)。

轉(zhuǎn)干態(tài)時流量一般為鍋爐水冷壁最小流量（364.5t/h），鍋爐給水流量低保護(hù)為336t/h（正常工況下），因此選擇在給水流量為364.5t/h所對應(yīng)負(fù)荷（105WM左右）較為安全。轉(zhuǎn)干態(tài)時燃燒調(diào)整應(yīng)平穩(wěn)、緩慢、連續(xù)進(jìn)行，防止出現(xiàn)反復(fù)轉(zhuǎn)態(tài)、汽溫大幅升降、中間點超溫現(xiàn)象。轉(zhuǎn)干態(tài)過程中控制分離器壓力不大于13MPa，超過該壓力則閉鎖開啟361閥前電動閥，難以保證啟動疏水管道安全。

3 干態(tài)運(yùn)行時給水調(diào)整控制

機(jī)組負(fù)荷大于105MW時，鍋爐進(jìn)入直流運(yùn)行狀態(tài)，給水控制方式與之前濕態(tài)運(yùn)行時有著本質(zhì)的區(qū)別，不需要控制儲水罐水位，而是通過水煤比控制來調(diào)節(jié)分離器出口過熱度，來保證過熱汽溫的穩(wěn)定。分離器出口溫度過熱度是水煤比最為直觀的反映，它可以直觀的反映出鍋爐當(dāng)前熱負(fù)荷與給水流量的匹配關(guān)系以及過熱汽溫的變化趨勢。因此，350MW循環(huán)流化床鍋爐現(xiàn)場實際給水控制的主要方式是維持分離器出口過熱度穩(wěn)定（一般控制在15-25℃），就可保證汽側(cè)各項參數(shù)的穩(wěn)定。國金電廠350MW CFB鍋爐干態(tài)直流運(yùn)行時，給水自動控制方式如下：

（1）給水自動控制以水煤比為基礎(chǔ)，同時為減少給水調(diào)整對過熱汽溫的的影響，在水煤比控制中，引入焓控制器校正環(huán)節(jié)；（2）給水初步指令接受鍋爐主控指令，經(jīng)給水加速、水煤比修正、水煤比交叉限制及各工況流量限制校正后，得到給水初步指令；（3）給水初步指令經(jīng)焓值校正器修正后，形成給水主控輸出指令，改變汽泵轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)給水自動調(diào)節(jié)。

通過近三年多的現(xiàn)場實際使用情況，以上給水自動控制方式能滿足350MW CFB在CCS、AGC及ACE工況下直流給水自動調(diào)節(jié)需求，給水投入自動時，通常無需調(diào)整過熱度偏置，就可實現(xiàn)過熱度、給水、汽溫穩(wěn)定的控制。

4 結(jié)語

國金電廠350MW CFB機(jī)組是世界上首臺該容量的超臨界循環(huán)流化床鍋爐，是我國首次將CFB燃燒技術(shù)和直流鍋爐汽水系統(tǒng)結(jié)合的350MW鍋爐。給水控制是保證鍋爐安全可靠運(yùn)行的前提。通過采用上述給水調(diào)整控制方式，近三年的實踐經(jīng)驗，取得了較好的成效，保證了鍋爐安全可靠的運(yùn)行，為同類型機(jī)組鍋爐給水運(yùn)行調(diào)整控制提供參考。

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作者簡介：翟小?。?973-），男，山西文水人，本科，工程師，研究方向：項目整體安裝及調(diào)試。