600MW超临界机组直流炉启动中干湿态转换浅析

600MW超临界机组直流炉启动中干湿态转换浅析

发表时间：2017-08-08T19:10:55.923Z 来源：《电力设备》2017年第10期作者：冯润润[导读] 摘要：超临界机组在启动过程中，必须经过湿态与干态间的相互转换，如果调整不当，易造成壁温、汽温及主给水流量大幅波动（大唐三门峡发电有限责任公司河南三门峡 472000）摘要：超临界机组在启动过程中，必须经过湿态与干态间的相互转换，如果调整不当，易造成壁温、汽温及主给水流量大幅波动，不仅可能引发锅炉灭火，甚至会造成汽轮机“水冲击”等严重事故，造成极其恶劣的影响，本文结合大唐三门峡发电有限责任公司生产现场实际情况，对干湿态转换中的细节展开详细讨论，将对整个干湿转换过程中的安全、平稳起到一定的控制作用。

关键词：600MW超临界机组；直流炉；干湿态转换 1超临界机组的发展随着电力工业的迅速发展及电力结构的调整，600MW超临界机组由于其更低的供电煤耗、热耗、运营成本及更高的锅炉效率和经济效益，使得此类型的机组在电力市场中更具有竞争性，因此已成为我国电力发展的主力机组。

超临界机组是指主蒸汽压力高于临界压力（22.12MPa）的发电机组。超由于参数本身的特点决定了其采用直流锅炉，炉内随着压力的升高，水的饱和温度也随之升高，汽化潜热减少，水和汽的密度差也随之减少。当压力提高到临界压力时，汽化潜热为0，汽和水的密度差也等于零，水在该压力下加热到临界温度（374.15℃）时即全部汽化成蒸汽。

超临界直流炉由水变成过热蒸汽经历了吸热和过热两阶段，超临界压力不存在汽水两相区，因此没有明显的汽水分界线。

直流炉点火时，为减少流动的不稳定性及保持水冷壁壁温低于规定值，必须保证水冷壁管中的流量不低于最小流量值，湿态工况下分离出的水经炉水循环泵打循环，高于正常水位后通过溢流调节阀排至疏水扩容器；相比传统的汽包炉，直流炉启、停炉时间大大缩短，负荷调节灵敏度更好，更适合变压运行；超临界直流锅炉启动变负荷速度可提高1倍左右。 2本单位机组概述我单位采用哈尔滨锅炉厂生产的HG-1900/25.4-YM4型一次中间再热，超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的本生直流锅炉，共四组汽水分离器和大小溢流阀两路溢流通道。 3启动中干湿转换 a）节点控制：负荷210mw以下：直流炉中没有明显的汽水分界面，在低负荷时（35%以下），机组湿态运行，湿蒸汽进入汽水分离器，蒸汽进入过热器系统，饱和水进入储水箱系统，经炉水循环泵打循环后进入省煤器。

负荷210mw以上：此时一般有2台磨运行，随着负荷的增加，汽水分离器出口温度逐渐接近对应压力下的饱和温度，准备启动第三台磨，逐渐增加煤量，增投油枪，随着热负荷增加，循环流量逐渐减少，调整汽泵转速和上水调门开度，增加主给水流量，控制省煤器总入口流量在700t/h左右，当负荷达到35%以上时，水煤比失调，分离器出口开始出现过热度，转入干态运行，进入汽水分离器的全部为蒸汽，分离器只作为纯直流通道。储水箱水位正常时（储水箱水位2350mm-6400mm，对应炉水泵出口流量0-570t/h），可将小溢流阀投自动，减少操作量。

转直流过程中，若转干态前切换给水管道，控制汽泵出口与省煤器入口压差基本相符，不然可通过降低给水泵转速调整压差；若先转干态后再切换给水管道，转干态时将压差控制在3MPA以上。 b）转入干态：即将转干前再循环流量不可控制过大，在可控范围内越小越好，停炉水循环泵时，最好先增加150t/h左右给水，防止停泵瞬间，省煤器入口因再循环流量下降，垂直水冷壁壁温、过热度极速上涨，等转过干之后及时回调将流量减下来即可。转干过程时间尽量缩短，防止干态和湿态来回转换。（图1和图2为2016.12.01启动中主要参数的变化趋势）当次操作转干前炉水循环泵出口再循环流量控制较大，虽在转干瞬间增加约200t/h给水，仍造成水冷壁温快速上涨，汽温快速下降，

在来回调整的过程中，汽温波动较大，增加了操作量。 c）注意要素：

c1：水煤比的控制：控制水煤比在6到7之间，及时增减给水，既要防止给水流量低保护动作，又不能使给水流量过大，造成汽温大幅度下降。

c2：加负荷标准：负荷每增加10MW，煤量增加4-5t/h，对比水量增加26-28t/h，参数变化最为平稳。

c3：储水箱水位调整：尽量控制在4000-5000mm之间，过低时，一旦水位下降加水来不及，造成炉水循环泵水位低至1850mm动作值频繁跳闸。水位过高溢流阀排不及，易造成低温过热器进水。对于炉水循环泵的再循环电动门必要时挂上检修牌，防止其频繁开启造成流量扰动。小溢流阀投入自动位，并要做好监视，防止自动调节特性差突然全开造成给水大幅扰动。

c4：小机转速控制：调整汽泵转速过程中加强关注小机进汽调门开度，开度过大时及时调整小机进汽压力；加汽泵转速时指令与反馈偏差不可过大（＜300 rpm），防止小机遥控切除。

c5：蒸发量与给水量要对应：要时刻做好对主给水流量，再循环流量，省煤器入口流量，和主蒸汽流量的监视，保持主给水流量和主蒸汽流量相匹配，主给水流量高于主蒸汽流量过多时，要适当减少给水，关小溢流阀开度；主给水流量低于主蒸汽流量过多时，要及时增加给水，适度增加溢流阀开度。

c6：提高主汽压力：转干前，尽量维持较高的主汽压力，主汽压力较低时，水冷壁内汽水比容差增大，适度提高主汽压力，有利于平衡水冷壁各管道工质之间的流量偏差，减小水冷壁的吸热不均，能更好的减缓水冷壁超温。

4方案分析对比

以下分别为以往真实启动中两种方案的对比：

方案一：主给水量比蒸发量少50 t/h-100 t/h，储水箱水位维持在6000mm以下，小溢流阀基本无溢流。

湿态转干态时：过热度从1.6℃上涨至22℃，省煤器入口流量由670t/h加至1050t/h，水冷壁由404℃快速上升。

优点：小溢流阀无溢流，节约工质，不会造成给水及燃料的浪费。湿态转干态时，过热度增加快，不会造成干湿态来回切换，切换瞬时短暂

缺点：给水调节难度大，易在转干瞬间造成水冷壁超温。

方案二：主给水量比蒸发量大50 t/h-100 t/h，储水箱水位6000mm以上，小溢流阀溢流量50~100t/h。湿态转干态时：主给水量维持800t/h不变，炉水循环泵再循环阀可关闭，炉水循环泵自循环。储水箱水位6000mm以上，小溢流阀投自动，溢流量约在50~100t/h之间。主蒸汽流量740t/h，缓慢增加煤量，使蒸发量缓慢增加，储水箱小溢流阀逐渐关闭，储水箱水位逐渐下降至1850mm时炉水循环泵跳闸，储水箱里水全部蒸发后，过热度逐渐增加，湿态完全转为干态。

优点：操作简单，给水不必过度调节，逐渐增加燃料量即可，不会造成水冷壁超温。

缺点：主给水流量大造成浪费工质，转换过程缓慢，湿态与干态的中间过程比较长，切换过程中如果燃烧出现问题容易导致干湿态来回切换。

方案一在负荷230MW，240MW左右即可转为干态，方案二需要在负荷250MW，260MW时才能转为干态

5小结

超临界直流炉的干湿转换是整个启动操作中的难点，因此加强对干湿转换的探讨和分析的重要性不言而喻，尤其在转入干态后，给水加的过多极易重新进入湿态运行，因此要求对即将转入干态前工况的时机要认真分析和提前把握，当垂直水冷壁和螺旋水冷壁之间的温差逐渐变大，分离器出口过热度开始由负值逐渐变正值，储水箱水位开始下降，表示即将进入干态运行，此时要引起高度重视，转换过程中要保持低过出口比分离器出口至少有30℃以上的过热度，防止受热面进水。在今后的工作过程中，要充分调动思考的积极性，并从其它单位的事故教训中归总经验，加强我们的分析能力，提高机组的抗风险预控系数。

参考文献：

[1]张振国、孙海天、丁明靑.带循环泵的超临界锅炉干湿态控制分析-吉林电力.2010.08

[2]黄锡兵、陈玉忠、罗小鹏.600MW超临界机组锅炉启动系统特点与运行控制.贵州电力技术.2014.03.第17卷第3期