三菱M701F4分轴联合循环机组锅炉汽包液位变化及调整策略分析

三菱M701F4分轴联合循环机组锅炉汽包液位变化及调整策
略分析
摘要：对于联合循环机组，因其启停速度快的特点，常以昼启夜停的运行方式
参与电网调峰，本文主要针机组启停中余热锅炉汽包液位变化的原因进行分析，
优化汽包液位的调整策略，避免在机组启动过程中因汽包液位波动大触发保护动作，同时减少排水量，缩短机组启动时间，提高机组经济性能。

关键词：联合循环机组；余热锅炉；汽包液位调整
设备概述
本锅炉适用于三菱M701F4一拖一多轴配置联合循环机组，不设置旁通烟道，余热锅炉
进口烟道与燃气轮机排气过渡段出口非金属膨胀节相连。

其主要特点如下：余热锅炉为露天
布置，无补燃、自然循环，卧式炉型，三台炉顺列布置。

锅炉具有高、中、低三个压力系统，一次中间再热。

过热、再热汽温采用喷水调节。

锅炉汽水系统分为：高压、中压（再热）、
低压系统含除氧器系统，低压系统：凝结水（给水）进入凝结水加热器，凝结水加热器出口
的水经调节阀后进入除氧头，除氧后的水直接进入低压锅筒；高压给水泵、中压给水泵入口
的水均来自低压锅筒，经过高、中压省煤器后分别进入高、中压汽包中。

燃机TCA（透平冷
却空气）冷却水由高压给水提供，而FGH（燃气加热器）的供水则由中压给水提供。

另外，
锅炉设置了一路凝结水泵出口至高压给水泵入口的管道，用于机组启动过程中给水温度调整。

锅炉汽包水压试验容积如下表：
一、热态启动
当机组处于热态时，因停机后对锅炉实行保温保压措施，此时汽包内的水汽处于饱和状态，此时需将中、低压给水调阀微开5%开度，否则中压省煤器及凝结水加热器会因为锅炉热量后移而超压，对设备的安全运行不利。

燃机发启动令时，需满足TCA水侧入口温度小于60℃，此时高压给水温度较高，需开
启凝结水至高压给水泵入口电动阀，降低高压给水温度至60℃以下，因凝结水压力（2.4MPa）大于原高压给水泵入口压力（约0.7MPa），该电动阀开启后，会将凝结水通过高压给水泵再循环回路打至低压汽包，导致低压汽包液位迅速上升，因设计时未考虑该因素，凝结水至高
压给水泵入口管道并未设置调节阀，因此需就地控制电动阀的开度，防止过量的冷水进入低
压汽包导致汽包液位上升过快，同时避免汽包上下壁温差拉大；对于高压汽包，在燃机点火
成功后，高压蒸发器开始受热，蒸发器内饱和水迅速蒸发成为汽水混合物，其体积会迅速膨胀，导致高压汽包液位迅速上涨；中压汽包由于容积较小，容易因汽包压力变化产生较大的
虚假水位，在机组启动过程中，应注意控制好高、中压旁路的开度；因此，当锅炉处于热态时，启动前需将汽包液位保持在低位，同时注意控制上水速率，当给水调阀投自动时，会保
留10%的最小开度，必要时可切手动关至5%，但不可全关，否则会导致中、低压省煤器超压，而高压省煤器被蒸干，造成高压汽包补水不及时导致液位低；当汽包液位仍持续上涨时，可
通过蒸发器定排甚至汽包事故放水阀排水，但此操作会造成工质和热量损失，应尽量避免。

二、冷态启动
在机组冷态启动时，为了缩短启动时间，可利用辅助蒸汽通过低压汽包除氧头对低压给
水进行加热，此时应注意低压给水流量与加热蒸汽量之间的匹配，当低压给水流量大于
10t/h时，可投入加热蒸汽开始对低压给水加热，当汽包上壁温迅速升高时，则说明此时蒸
汽流量过大，此时可适当减小蒸汽量，避免低压汽包上下壁温差继续增大。

在机组发启动令前，由于低压汽包内水温已加热至100℃左右，此时同意需要开启凝结
水至高压给水泵入口电动阀对高压给水进行冷却，此时汽包液位的控制策略与机组热态启动
时类似。

三、正常停机
机组正常停机时，为防止停机后汽包上下壁温差过大，因此需要在停机过程中充分利用
燃机解列后3000rpm空转300秒的热量逐步将三个汽包的液位上至一个较高的液位，上高水
位之前，应确认三个汽包的事故放水电动阀在关闭状态并在DCS上挂“禁操”，防止其其汽包
液位达高二值时联锁开启，造成工质及热量损失，停机后关闭锅炉侧高、中、低压主蒸汽电
动阀，对锅炉进行保温保压。

四、机组故障跳闸
当机组故障跳闸时，会触发旁路快开，此时应适当提高凝结水泵频率，同时投入凝汽器
水幕喷水，防止因旁路超温而导致快关，造成汽包液位迅速波动；若跳机原因为凝汽器低真
空保护动作，中低压旁路被逻辑闭锁，此时应及时开启过热器出口PCV阀及过热器出口排汽阀，防止锅炉超压，锅炉排汽泄压时，汽包会产生虚假水位，此时应注意对锅炉进行补水，
当水位稳定后，将汽包上至高位后对锅炉保温保压，以便故障消除后再次快速启动机组。

五、总结
三菱M701F4分轴联合循环机组正常运行时，余热锅炉汽包液位为三冲量控制，基本可
保持稳定，无需手动干预，在机组正常启动时，宜将汽包液位保持在低位，可以减少启动过
程中的排水量，提高经济性；汽包上水时应控制好上水速率，避免汽包上下壁温差过大；燃
机点火后禁止将高、中低、低压给水调阀全关，避免省煤器超压或被蒸干；机组停机时将汽
包液位上至高位后保温保压，可以有效利用燃机排气的余热；相对于燃煤锅炉而言，余热锅
炉烟气温度相对较低，蒸发器受热面金属可短时间内干烧，因此，锅炉汽包液位低三保护动
作可设置一个300秒的延时，当出现异常是有更充足的时间进行调整。

在机组启停机过程中，应注意高中压旁路之间的配合，以维持中压汽包的压力稳定，减小虚假水位的影响。

参考文献：
[1]锅炉汽包水位控制策略的现状分析周佳，曹小玲，刘永文 - 《锅炉技术》 - 2005。