李彥猛，許五洲

（浙江浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 蘭溪 321110）

蘭溪發(fā)電廠4×600 MW超臨界機(jī)組鍋爐是北京巴威公司生產(chǎn)的單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、前后墻對(duì)沖燃燒器，露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架加輕型金屬屋蓋、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型，型號(hào)為B-1903/25.4-M，是超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流鍋爐。4臺(tái)鍋爐自啟動(dòng)調(diào)試至正常啟動(dòng)運(yùn)行都采用鍋爐循環(huán)泵強(qiáng)制循環(huán)啟動(dòng)方法。本文以3號(hào)鍋爐為例，對(duì)不投運(yùn)鍋爐循環(huán)泵的啟動(dòng)方法進(jìn)行深入分析和研究，可為同類型鍋爐的調(diào)試和運(yùn)行提供參考。

1 超臨界直流鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)

超臨界鍋爐設(shè)置啟動(dòng)系統(tǒng)的目的是在鍋爐啟動(dòng)、低負(fù)荷運(yùn)行及停爐過(guò)程中，建立并維持水冷壁的最小流量，以保持水冷壁內(nèi)水動(dòng)力穩(wěn)定和傳熱不發(fā)生惡化，特別是防止發(fā)生亞臨界壓力下的偏離核態(tài)沸騰現(xiàn)象，保護(hù)水冷壁不超溫，滿足機(jī)組啟動(dòng)及低負(fù)荷運(yùn)行的要求。采用鍋爐循環(huán)泵可減少工質(zhì)損失及熱量損失，提高電廠的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)可減少啟動(dòng)時(shí)對(duì)鍋爐的熱沖擊。蘭溪發(fā)電廠超臨界直流鍋爐采用配鍋爐循環(huán)泵的強(qiáng)制循環(huán)啟動(dòng)系統(tǒng)，如圖1所示。在設(shè)計(jì)之初不考慮無(wú)鍋爐循環(huán)泵的啟動(dòng)方式，主要是因?yàn)殄仩t貯水箱水位調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)流量和鍋爐疏水泵等疏水回收系統(tǒng)不能滿足額定啟動(dòng)流量時(shí)的工質(zhì)回收和熱量回收，以及有效控制壁溫和較快達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)。

1.1 鍋爐循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成

超臨界直流鍋爐循環(huán)泵內(nèi)置式啟動(dòng)系統(tǒng)由鍋爐循環(huán)泵、大氣式疏水?dāng)U容器、內(nèi)置式啟動(dòng)分離器構(gòu)成，啟動(dòng)系統(tǒng)的主要管道系統(tǒng)包括：過(guò)冷水管道（383）、循環(huán)泵入口管道（380）、循環(huán)泵出口管道（381）、高水位控制管道（341）、循環(huán)泵再循環(huán)管道（382）、暖管系統(tǒng)管道（384）。啟動(dòng)系統(tǒng)的汽水流程為：給水進(jìn)入省煤器入口集箱，經(jīng)過(guò)省煤器、爐膛到汽水分離器，分離后的水通過(guò)分離器下部的貯水箱由鍋爐循環(huán)泵再次送入省煤器。分離后的蒸汽進(jìn)入鍋爐尾部包墻，然后依次流經(jīng)一級(jí)過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器、中間過(guò)熱器和末級(jí)過(guò)熱器，最后由主蒸汽管道引出。

1.2 不投運(yùn)鍋爐循環(huán)泵的啟動(dòng)系統(tǒng)

蘭溪發(fā)電廠超臨界直流鍋爐在正常情況下及安裝啟動(dòng)調(diào)試階段，都采用投運(yùn)鍋爐循環(huán)泵建立工質(zhì)在水冷壁內(nèi)的強(qiáng)制循環(huán)。當(dāng)鍋爐循環(huán)泵故障或啟動(dòng)系統(tǒng)個(gè)別管道、閥門等存在故障或缺陷時(shí)，如短時(shí)間不能處理好這些故障，可采用不投運(yùn)鍋爐循環(huán)泵的疏水?dāng)U容器啟動(dòng)方法。此時(shí)啟動(dòng)系統(tǒng)由除氧器、給水泵、高壓加熱器、汽水分離器、貯水箱、高水位控制閥（341閥）、鍋爐疏水?dāng)U容器、鍋爐疏水箱、鍋爐疏水泵、凝汽器、凝結(jié)水泵、管道、閥門及附件等組成機(jī)爐大循環(huán)啟動(dòng)系統(tǒng)。啟動(dòng)系統(tǒng)流程如圖2所示。

2 不投運(yùn)鍋爐循環(huán)泵的啟動(dòng)控制

由于鍋爐最初是按投運(yùn)鍋爐循環(huán)泵方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此采取不投運(yùn)鍋爐循環(huán)泵的啟動(dòng)方式有一定難度。首先，啟動(dòng)階段鍋爐貯水箱的水不能直接打回省煤器，而要通過(guò)鍋爐貯水箱水位控制閥（341閥）排放至鍋爐疏水箱，再由鍋爐疏水泵打入凝汽器進(jìn)行工質(zhì)回收。其次，回收到凝汽器的疏水被凝結(jié)水泵打入除氧器，再通過(guò)給水泵送入省煤器，在這個(gè)大循環(huán)的過(guò)程中會(huì)使疏水溫度大幅下降，造成熱量損失。第三，由于給水溫度偏低，如果增加燃料量，在沒(méi)有鍋爐循環(huán)泵的情況下水冷壁內(nèi)的工質(zhì)水動(dòng)力性較差，不及時(shí)帶走熱量會(huì)導(dǎo)致水冷壁螺旋管超溫。第四，由于工質(zhì)被排入鍋爐疏水箱，造成機(jī)組補(bǔ)水量增加，會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)水不足。另外，還要考慮鍋爐疏水箱流量是否能滿足鍋爐汽水膨脹時(shí)的排量。因此，不投運(yùn)鍋爐循環(huán)泵的啟動(dòng)方式存在很多問(wèn)題，在操作上也不易控制。

為了克服不投運(yùn)鍋爐循環(huán)泵的機(jī)組啟動(dòng)困難，經(jīng)分析研究，提出以下措施來(lái)控制啟動(dòng)過(guò)程，并順利完成了機(jī)組的啟動(dòng)。

圖1 帶鍋爐循環(huán)泵的超臨界直流啟動(dòng)系統(tǒng)

2.1 給水回收

為了在不投運(yùn)鍋爐循環(huán)泵啟動(dòng)時(shí)達(dá)到回收給水的目的，可利用鍋爐自帶的疏水?dāng)U容器系統(tǒng)來(lái)回收從貯水箱高水位控制閥（341閥）流出的工質(zhì)，形成給水進(jìn)入省煤器入口集箱，經(jīng)過(guò)省煤器、水冷壁、汽水分離器，分離后的水進(jìn)入下部的貯水箱，在高水位控制閥（341閥）的控制下，進(jìn)入鍋爐疏水?dāng)U容器后流到鍋爐疏水箱，再經(jīng)鍋爐疏水泵打回凝汽器，實(shí)現(xiàn)給水回收。

表1是鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中在不同時(shí)期省煤器進(jìn)口給水量與鍋爐疏水泵回收水量的比較。

表1 啟動(dòng)階段不同時(shí)期工質(zhì)回收數(shù)據(jù)表

采用鍋爐疏水?dāng)U容系統(tǒng)回收工質(zhì)從根本上解決了凝汽器補(bǔ)水的問(wèn)題，但要注意以下問(wèn)題：疏水?dāng)U容系統(tǒng)主要用于鍋爐啟動(dòng)和吹灰暖管時(shí)回收疏水，包括疏水?dāng)U容器、疏水箱、疏水泵、管道和閥門等設(shè)備。因此在利用鍋爐疏水泵回收工質(zhì)時(shí)要考慮鍋爐疏水泵的容量、備用泵及對(duì)管道沖擊振動(dòng)問(wèn)題，此時(shí)鍋爐疏水泵運(yùn)行溫度較高，必須加強(qiáng)檢查，防止泵體過(guò)熱、振動(dòng)過(guò)大而損壞。當(dāng)兩臺(tái)泵都故障而無(wú)法投運(yùn)時(shí)，應(yīng)立即開啟泵出口門，利用凝汽器真空使疏水回流至凝汽器，立即減少燃燒量及給水流量，嚴(yán)密監(jiān)視水冷壁壁溫和凝汽器真空、熱井水位等參數(shù)，防止因熱井水位低低保護(hù)跳凝結(jié)水泵。

2.2 熱量回收

雖然通過(guò)上述方法可實(shí)現(xiàn)工質(zhì)的回收，但是大量工質(zhì)進(jìn)入凝汽器后被冷卻，帶走了從水冷壁吸收的熱量。為提高啟動(dòng)效率，減小工質(zhì)與水冷壁溫差，提高給水溫度和回收熱量，采用了高旁開啟后立即投運(yùn)2號(hào)高壓加熱器來(lái)加熱給水的措施，以回收部分熱量。表2是高加投運(yùn)前后水側(cè)進(jìn)出口溫度比較。

表2 2號(hào)髙加投運(yùn)前后水側(cè)進(jìn)出口溫度比較

圖2 不投運(yùn)鍋爐循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)流程圖

2號(hào)高壓加熱器的抽汽取自高壓缸排氣逆止閥后，即冷再管道，高旁投運(yùn)后便可利用蒸汽加熱流過(guò)2號(hào)高加的給水，提高給水溫度，起到熱量回收的作用。從表2可以看出，2號(hào)高加投運(yùn)后進(jìn)出水溫差達(dá)到70℃以上，可見(jiàn)加熱效果明顯。但是也要考慮加熱器管進(jìn)出口溫差太大而對(duì)其產(chǎn)生的不利影響。

2.3 減小給水量

鍋爐冷態(tài)清洗完成后，便可投運(yùn)燃油系統(tǒng)準(zhǔn)備點(diǎn)火。如果采用正常啟動(dòng)的給水流量，在不投運(yùn)鍋爐循環(huán)泵的情況下，水冷壁內(nèi)水動(dòng)力性不足，給水溫度偏低。為了達(dá)到額定的沖轉(zhuǎn)參數(shù)需要增大燃料，但是此時(shí)增加燃燒會(huì)導(dǎo)致鍋爐水冷壁吸熱過(guò)大或局部過(guò)熱而發(fā)生超溫。為確保鍋爐的安全，可采取減小給水量的方法進(jìn)行鍋爐上水啟動(dòng)。為防止鍋爐水冷壁流量低保護(hù)動(dòng)作，點(diǎn)火前要撤出水冷壁流量低保護(hù)。

減小給水流量啟動(dòng)會(huì)造成不能及時(shí)把熱量帶走而發(fā)生管壁超溫和導(dǎo)致工質(zhì)流動(dòng)不暢引起管道阻塞等問(wèn)題。所以要密切監(jiān)視啟動(dòng)參數(shù)和設(shè)備情況，避免不投運(yùn)鍋爐循環(huán)泵啟動(dòng)帶來(lái)的危害，要嚴(yán)格控制水冷壁各管壁溫升不超過(guò)111℃/h，正常時(shí)控制溫升率是為了減少熱應(yīng)力，但此時(shí)最重要的目的是控制燃料投入速率，便于隨時(shí)檢查水冷壁壁溫的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)異常可以及時(shí)增加給水，防止局部過(guò)熱?？刂棋仩t水冷壁螺旋管圈溫度各測(cè)點(diǎn)之間的溫差不超過(guò)20℃，在點(diǎn)火初期及鍋爐水冷壁流量控制較低時(shí)應(yīng)不定時(shí)增加給水流量，以保證各螺旋管中給水的通流及管壁溫度不超限，但要控制增減給水的速率及管壁溫度的變化速率。

2.4 分間隔投運(yùn)油槍

由于鍋爐采用小流量上水，且工質(zhì)動(dòng)力性較差，在投運(yùn)油槍時(shí)要錯(cuò)開間隔投運(yùn)，避免油槍燃燒區(qū)域局部熱負(fù)荷過(guò)高；分間隔投運(yùn)也能有效防止因工質(zhì)吸熱不均而引起水冷壁超溫。同時(shí)要防止工質(zhì)溫度逐漸升高、工質(zhì)開始汽化時(shí)體積突然增加，貯水箱水位控制閥開啟過(guò)大時(shí)，鍋爐疏水箱來(lái)不及回收和因鍋爐疏水泵出力受限而不能及時(shí)將水打入凝汽器。為了更好地使給水蒸發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，可投運(yùn)上層油槍，以增加工質(zhì)的吸熱，并起到工質(zhì)均勻吸熱的目的。

2.5 延遲燃煤投入

正常啟動(dòng)時(shí)，鍋爐點(diǎn)火燃燒穩(wěn)定后便可啟動(dòng)磨煤機(jī)投運(yùn)制粉系統(tǒng)，但是在不投運(yùn)鍋爐循環(huán)泵啟動(dòng)的情況下，因水冷壁流量低，而制粉系統(tǒng)投運(yùn)后會(huì)在燃燒器周圍的管道聚集熱量，造成局部熱負(fù)荷過(guò)高，給水不能及時(shí)帶走吸收的熱量，從而導(dǎo)致螺旋管圈嚴(yán)重超溫，所以要等到水冷壁流量達(dá)到正常情況下的最小啟動(dòng)流量后方可啟動(dòng)磨煤機(jī)投運(yùn)制粉系統(tǒng)。正因如此，在汽輪機(jī)倒缸結(jié)束后，水冷壁流量達(dá)到500 t/h，此時(shí)便可啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)，對(duì)磨煤機(jī)進(jìn)行暖機(jī)，進(jìn)入投煤前的準(zhǔn)備。制粉系統(tǒng)啟動(dòng)后，協(xié)調(diào)控制高、低旁路調(diào)節(jié)閥以及分離器儲(chǔ)水罐水位調(diào)節(jié)閥，工質(zhì)逐步由濕態(tài)向干態(tài)轉(zhuǎn)換，進(jìn)入直流運(yùn)行狀態(tài)。機(jī)組進(jìn)入直流運(yùn)行工況后，整套控制系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行，相應(yīng)的手動(dòng)控制切為自動(dòng)，各部分聯(lián)鎖保護(hù)投入，機(jī)組進(jìn)入正常運(yùn)行。

3 結(jié)論

通過(guò)分析研究，探討了配置鍋爐循環(huán)泵強(qiáng)制循環(huán)啟動(dòng)系統(tǒng)的超臨界直流鍋爐在不投運(yùn)鍋爐循環(huán)泵時(shí)的啟動(dòng)方法，經(jīng)過(guò)啟動(dòng)前的大量準(zhǔn)備工作，擬定出詳細(xì)的啟動(dòng)方案和事故預(yù)想。通過(guò)減小給水量，利用鍋爐疏水泵回收工質(zhì)和2號(hào)高加提前加熱給水以及分間隔投運(yùn)油槍等有效措施，成功實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的啟動(dòng)。但采用該啟動(dòng)方式從點(diǎn)火到退出全部油槍共消耗燃油143 t，而正常冷態(tài)啟動(dòng)只需50 t左右，因此還有待進(jìn)一步探討更為節(jié)能的措施。

[1] 熊興才.超臨界機(jī)組鍋爐的啟動(dòng)及控制系統(tǒng)[J].東北電力技術(shù)，2005，26（12）：19-22.