660MW超超临界直流锅炉转态防止屏过超温优化设计李元帅

660MW超超临界直流锅炉转态防止屏过超温优化设计李元帅

李元帅

(大唐巩义发电有限责任公司河南巩义451200)

摘要：分析某厂660MW超超临界直流锅炉启动过程中湿转干态运行中，防止屏过壁温超限，提出直流炉湿态转干态优化设计。

关键词：660MW；超超临界直流锅炉；转态屏过超温；优化设计

引言：某厂为国产660MW超超临界机组设计，锅炉为超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，锅炉型号：SG-1938/29.3-M6015。锅炉空气预热器、一次风机、送风机，采用100%容量、单列布置。引风机采用2×50%容量、双列布置。无炉水循环泵设计。炉膛水冷壁由膜式壁组成，炉膛下部四周采用螺旋管圈水冷壁，管子规格为Φ38mm，节距为54mm，倾角为18.7493°。上方为垂直管圈水冷壁，管子规格为Φ35mm，节距为56mm。螺旋管与垂直管的过渡采用中间混合集箱。

1、660MW超超临界直流锅炉转态时超温原因分析

直流炉在湿态转干态过程中，造成屏过超温的原因有很多，如启动过程中给水温度低，二次风挡板开度不合适，给水流量调整不当，制粉系统调整操作不当，主汽压波动等原因造成。其中二次风挡板开度不合适，给水流量调整不当，制粉系统调整操作不当，主汽压波动等原因和人为操作有关，从理论分析转态过程中造成屏过超温的主要原因是锅炉湿态时给水产生蒸汽量少，少量蒸汽不足以冷却过热器，从而导致屏过超温现象发生。防止屏过超温的最主要的方法是通过减少给水流量或者提高给水温度，从而产生更多的蒸汽，通过蒸发量的增加来冷却屏过，防止屏过超温。因上锅采用膜式水冷壁设计，对锅炉最低给水流量要求大于570t/h，为防止给水流量低MFT动作，启动初期要求给水流量在650t/h以上，所以只能通过提高给水温度防止转态时屏过超温。

2、干、湿态转换控制现状与要点

2.1直流锅炉干湿态转换现状

机组并网后，启动第二套制粉系统，机组增加负荷，当负荷达到170~180MW阶段，屏式过热器，以每屏第一根管尤为明显，会出现温度的突升，甚至造成金属管壁温度超限的情况。

以往的操作中，当机组负荷达到220~240MW后，再进行锅炉干湿态转换，因此出现了在160~240MW增加负荷过程中，仍以锅炉湿态时的给水控制策略进行控制，即用给水量调整储水箱水位。导致增加负荷过程中的燃料增加速率和给水增加速率不匹配，出现过热器金属壁温的急剧上涨甚至超限的情况。

2.2干湿态转变控制要点

超临界直流锅炉干、湿态转换是启、停机过程中必须要经历的一个特殊阶段，这个阶段是水冷壁产生过热蒸汽、工质从循环流动到一次强制流动的转换过程，是锅炉最重要的控制点之一。结合某电厂1号机组干、湿态转换实际操作经验，和其发生的问题分析，在转换过程中，应注意以下几点：

2.1加强燃料管理，保证入炉煤质稳定

根据煤场存煤管理，完善配煤工作，尽量保证入炉煤质稳定。根据煤仓存煤情况，提前变更上煤方式，避免两台以上磨煤机同时更换煤种的情况发生。加强与燃料部门的沟通工作，严格执行配煤调度单的上煤方式，防止发生上错煤的情况。在更换煤种时，燃料部门应及时将煤种变更时间及煤仓的存煤情况通报给运行人员，以便运行人员提前做好监视工作，根据煤种变化情况及时做出相应的燃烧调整。

2.2干、湿态转换时机

对于直流锅炉，为确保水冷壁在低负荷运行时有足够的冷却流量，通过水冷壁的给水流量不能小于600.2t/h（即生本流量）；同时启动分离器的分离能力有限，为防止顶棚过热器进水，造成水塞、汽温大幅下降事故发生，通常在180～270MW进行干、湿态切换。

2.3维持给水流量相对稳定

及时投入给水自动和启动分离器水位自动，有利于维持给水流量在600t/h左右。给水泵的调整必须遵循泵的性能曲线，严密监视各轴瓦温度、振动等参数；注意勺管（或转速）指令和反馈的跟踪情况，防止偏差较大跳出给水自动；注意小汽机综合阀位开度，防止因四抽或辅汽压力过低，小汽机综合阀位全开，影响汽动给水泵带负荷。

2.4煤量增（减）平缓

特别是转入干态运行时，因煤燃烧有较强的滞后性，切忌加煤过急，可依照“4t/h煤对应10MW”缓慢加煤；根据运行经验，转干态结束后，总煤量较转换前约增加20t/h。相反进行湿态转换时，也可依照以上经验缓慢减煤。

2.5维持主汽压力稳定

干、湿态转换时，主汽压力应控制在9.5～11.5MPa。及时投入CCS或DEH中的机前压力自动，对稳定主汽压力有很大帮助；而且适当降低主汽压力，有利于过热度的产生。需要注意的是：

(1)转入干态运行时，如主汽压力增长过快，可采用微开高水位调节阀缓慢降压；不可采取开大汽机调门的方式降压，因为负荷对给水流量和分离器水位有较大影响。

(2)转入湿态运行时，随着煤量的减少，主汽压力亦降低，可适当关小汽轮机调门来稳定主汽压力，但应避免负荷大幅下降。

2.6加强对汽温的监视

在转换过程中，主（再热）蒸汽温度可投入减温水自动控制；但仍应防止因汽温剧烈波动或减温水调门卡涩等造成的调节失灵。

3、660MW超超临界直流锅炉转态时超温优化设计

3.1采用低温省煤器设计

设计低温省煤器，低温省煤器布置在引风机之后、脱硫吸收塔之前的水平烟道内，低温省煤器的水侧与汽机7号低加并联，从7号低加进口取部分凝结水，通过调节再循环水量可控制排烟温度，加热后经7号低加出口管道进入6号低加。低温省煤器设计进水温度65℃，回水温度110℃，额定工况下将烟气平均温度由147.2℃降至95℃。

3.2采用2号高加临机加热

在1号，2号机组之间增加中压蒸汽母管，分别从1号，2号机

组冷再至辅汽联箱的管路上引出蒸汽管道至中压蒸汽母管，为了保证机组的运行安全，在引出管道上分别安装带气动执行机构的止回阀和电动闸阀。在中压蒸汽母管上分别引出蒸汽管道至1号，2号机组的2号高加蒸汽入口管道，作为机组启动时锅炉给水的加热蒸汽，在引出管道上分别安装电动调节阀及电动闸阀，电动闸阀用于正常运行时的隔离，调节阀用于调节蒸汽量从而控制给水温度。2号高加壳侧设计压力5.51MPa，设计温度350/270℃；管侧设计压力35MPa，设计温度270℃。2号高加设备满足邻机加热需要。将经过除氧器加热后的给水进一步加热至210℃，从而提高给水温度防止屏过超温。

3.3增加外置式蒸汽冷却器设计

由于再热蒸汽提高了中、低压缸部分的抽汽过热度，当与之对应的加热器出口水温不变时，该加热器的换热热差、相应回热部分不可逆损失就会增大。按热量法分析，抽汽过热度提高，使抽汽焓增加，减小了相应加热器所需的抽汽量，回热抽汽做功比降低，从而削弱了回热效果。利用这部分过热度的质量（高温），用来增加加热器出口受热面，即装设“蒸汽冷却器”来提高该级加热器的出口水温和整个回热系统的出口水温，从而使产汽量增加防止屏过超温。

3.4采用0号高加设计

在高加三级抽汽的基础上，再增加一级抽汽。对于上汽西门子机组，就是在补汽阀的位置增加一路抽汽管道，不必新增抽汽口。在低负荷时投用0号高加，关闭补汽阀。

汽侧从高压第7级后引出，利用原补汽阀管系，用于加热0号加热器给水，抽汽管道设置一个气动调节阀，用于调节进汽压力；0号高加的正常疏水，汇入1号高加的正常疏水，进入2号高加的疏水管道；管侧与外置式蒸冷器并联运行，设计给水流量70%:30%，给水量的分配是通过各分支的阻力自动实现。提高低负荷的给水温度，增加热力系统的回热量，减少冷源损失，提高热力循环效率，降低机组煤耗，也为转态时提高了给水温度，从而达到防止屏过超温的目的。

4、总结：通过上述设计，660MW超超临界直流机组在无炉水循环泵的情况下能够顺利转态，保证锅炉安全运行。

5、参考文献：

[1]段宝,李锋,兰勇.600MW超临界直流锅炉干、湿态转换的控制要点探析[J].电站系统工程,2010,26(02):27-29.

[2]施燕美,蒋小东.半超超临界机组给水控制策略[J].电力勘测设计,2017,(01):31-35.

[3]鲁忠科.超超临界锅炉高温受热面氧化皮脱落与治理[J].电力安全技术，2014,16（10）：42-43。