660MW超临界直流炉燃烧调整与运行优化分析

660MW超临界直流炉燃烧调整与运行优化分析

李闯

（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司内蒙古呼和浩特010030）

摘要：随着国家建设节约型社会的规划，600MW超临界机组及1000MW超超临界机组在国内日趋成为主流，尽快掌握并消化吸收超临界机组的控制技术，显得尤为重要。节约一次能源，加强环境保护，减少有害气体的排放，降低地球的温室效应，已经受到国内外的高度重视。本文针对660MW超临界直流炉燃烧调整与运行优化分析。

关键词：660MW超临界直流炉；燃烧调整；运行优化；

由于超临界机组只能采用直流锅炉，其对电网调峰的适应能力、机组正常运行时的变负荷能力和快速启、停能力等都优于亚临界机组，因此，目前600MW超临界机组已经成为我国电力行业的主力机组。但超临界机组的锅炉蓄热能力小，惯性较小，对外界扰动的响应速度要快于亚临界机组，容易超温，所以需要快速响应的控制系统和控制策略来保持精确的输入和输出平衡，保证机组运行的稳定性和经济性。超临界直流锅炉机组与传统的燃煤机组相比具有容量大、启动速度快、污染小的特点。

1在实际运行中，主再热汽温调节主要存在以下问题

1）锅炉低负荷运行时间较长，炉内燃烧相对集中，炉膛火焰充满度不好，使汽温变化比较敏感，给锅炉汽温调节带来一定困难。2）锅炉煤质变化大，三台磨煤机运行时，磨煤机基本处于满出力运行，磨煤机出力对燃烧的的调节裕度较小。3）锅炉输渣系统存在缺陷较多，处理过程中，炉膛及过再热器吹灰不正常，使锅炉受热面积灰结渣严重，影响了锅炉汽温的正常调整。处理过程中炉底漏风较大，降低了炉膛火焰温度，干扰了锅炉的稳定燃烧。4）锅炉主、再热减温器调节特性较差，各级减温水流量未进行校核，普遍存在显示不准的情况，在燃烧调节时参考价值不大。5）锅炉过热度自动调节还需进一步完善，在低负荷、变工况和煤质变化大时，给水过热度自动调节振荡较大，且和主汽压的变化趋势呈反向变化，必须通过值班员干预才能稳定。

2600MW超临界机组机炉协调控制策略

2.1锅炉主控回路

超临界机组直流炉的蓄热相对汽包炉比较小，利用调门调整机组负荷的能力相当有限，负荷调节主要由锅炉承担，因此提高机组负荷响应速度的重点应放在锅炉主控回路。对于直吹式制粉系统，锅炉的给煤量由给煤机控制。由于从原煤到煤粉有一个较长的制粉过程，所以从给煤量变化到煤粉量变化有一个纯延迟时间和一定的惯性，且纯延时时间和惯性时间会随磨煤机的运行工况变化，难以测定，特别是连续雨天，燃煤较湿时，这种情况更加明显。因此在设计锅炉主控回路时，要考虑采用各种措施来克服锅炉侧的延迟，充分利用直流炉的蓄热，以提高机组的负荷适应能力。

2.2煤粉细度调整试验

分离器挡板调整主要磨煤机分离器挡板调整至开度为4.5，维持磨在150A-160A左右，此后通过定期加直径为50mm的钢球保证磨煤机电流控制在150-155A之间，通过调整各制粉系统细度总体下降，但调整初期煤粉均匀性仍较差，后期随着制粉系统的运行，磨煤机内大小钢球配比逐步趋于合理，煤粉细度得到下降且均匀性也得到提高。

2.3锅炉给水控制

在直流锅炉燃烧率、减温水量、汽机调节阀开度保持不变的情况下，给水流量扰动增加时，由于直流锅炉中工质是强迫通过受热面的，在达到稳定流动后，给水量应等于蒸汽流量，水流量与蒸汽流量的变化延迟很小。但在炉内供热量不变的情况下，给水量增加使得加热区和蒸发区变长而过热区变短，蒸汽流量是逐渐上升。在燃烧率不变时，给水量的增加使过热区减少，蒸汽流量增加，使过热汽温在经过一段较长的迟延后单调下降，最后稳定在较低的温度。通过采用一级过热器入口焓值来控制给水，根据机组出力计算出省煤器入口流量，并根据燃烧系统响应量设置延迟时间常数。通过屏式过热器出口温度设定值控制一级过热器入口焓值，焓值的变化是由改变给水流量来实现的。给水流量指令通过测量水冷壁进口给水比焓进行修正，以降低给水温度变化带来的影响。负荷变化时，给水流量指令的相应调整应考虑承压部件的吸热或蓄热的修正，使水冷壁入口、出口测得的焓值与给水流量和烟气侧的放热相匹配。

2.4主、再热蒸汽温度偏差的调整

主、再热蒸汽温度出现偏差，说明炉膛内存在着热偏差，这就要求从燃烧方面来调节。1）改变制粉系统的运行方式，选用不同的制粉系统，从而改变炉内的燃烧情况。2）改变二次风箱的挡板开度，使同层制粉系统的两次二次风量不同，从而改变炉内燃烧情况。3）改变运行制粉系统的出力，调节不同制粉系统的供煤量，由于制粉系统各粉管出粉量的差异，从而影响炉内燃烧情况。

2.5吹灰过程中主、再热汽温的调节

1）水冷壁吹灰时的汽温调整。低负荷时炉膛水冷壁吹灰会使主再热蒸汽温度大幅度降低，这时需要通过提高过热度维持汽温，而过热度高又会导致水冷壁超温，因此在吹灰之前应适当降低过热度。吹灰过程中如主蒸汽温度持续下降无法维持时，可暂停吹灰，采用间歇性吹灰方式，待主蒸汽温度回升时继续吹灰。水冷壁吹灰器前也可以在燃烧上进行调节，可以把下层燃烧器的出力减小，增加中层或上层燃烧器的出力，这样提高炉膛内火焰中心，这样一方面可以提高主蒸汽温度，另一方便也可以防止水冷壁超温。2）过热器吹灰时的汽温调整。当过热器吹灰时，主蒸汽温度会有所升高，再热器温度有所下降，这时为了维持主蒸汽温度，一、二级减温水开度将增大，总给水量不变时，通过水冷壁的水就会减少，过热度会上升，从而导致水冷壁超温。所以过热器吹灰时要及时调整给水维持水煤比。吹灰前可提前将再热器的烟气挡板开大，控制再热蒸汽温度尽量高值，防止吹灰时再热汽温过低。

2.6升降负荷时主、再热蒸汽温度的控制

对于主蒸汽温度来说，升降负荷过程中应控制煤水比，使煤水比不要大幅波动，特别是并列或退出给水泵时，要防止让给水流量大幅波动，否则会引起主蒸汽温度波动，反复下去温度很难控制。升降负荷的速度要适当且均匀，不可时快时慢变化频繁。当升降负荷比较快时，一定要增加燃烧，如果燃烧不足，即使负荷到达了目标值，温度也会骤升或骤降。升负荷过程中，当温度下降较快时，可适当减慢升负荷速度或保持当前负荷，增强燃烧减少给水流量进行调节；当温度上涨比较快时，可适当增加升负荷的速度，通过增加给水量来进行调节。降负荷过程中，当温度下降较快时，适当加快降负荷的速度，通过减少给水进行调节；当温度涨的比较快时，适当减慢降负荷的速度，通过减弱燃烧来调节。升负荷时，再热器烟气挡板逐渐关小，降负荷时，再热器烟气挡板逐渐开大，应提前控制再热蒸汽温度。

2.7燃料量和给水量的比值控制回路

在直流炉中给水变成过热蒸汽是一次完成的，锅炉的蒸发量不仅决定于燃料量，同时也决定给水流量。因此超临界机组的负荷控制与给水控制、燃料控制密切相关；而维持燃水比又是保证过热汽温的基本手段。因此燃料量指令和给水流量指令的产生与负荷指令成一定比例关系：（1）燃料量指令=锅炉主指令+微过热点温度调节的动态解耦信号；（2）给水量指令=三阶惯性环节PT3迟延后的锅炉主指令×燃水比函数×微过热点温度调节器的输出（0.7～1.2）。总之，给水量指令与燃料量指令构成比值控制回路。由于制粉系统的大迟延特性，燃料量的变化相比给水量的变化对锅炉负荷的影响是一个慢速过程；另外，微过热点温度对燃水比失调反映迅速。因此代表锅炉热负荷（燃料量）动态特性的三阶惯性环节PT3和微过热点温度调节的动态解耦信号被应用到燃料量控制和给水控制的解耦设计中。

总结：660MW超临界直流锅炉机组作为重要的供电设备，其安全运行对于保证整个电网的稳定来说至关重要，而给水控制系统在调节燃水比中又发挥着决定性的作用，因而相关技术人员应该通过对660MW超临界直流锅炉不同运行阶段的特点分析，不断进行给水控制系统的优化和改进，提高其利用效率，推动我国的电力发展。

参考文献：

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[2]王娜纳，边小君，曹云娟.600MW级超临界与亚临界锅炉技术比较[J].浙江电力，2003，（6）.

[3]姜锡伦.锅炉设备及运行[M].北京电力出版社，2006.