超超临界锅炉干湿态转换防止水冷壁超温浅析

超超临界锅炉干湿态转换防止水冷壁超

温浅析

摘要：超超临界锅炉干湿态转换是锅炉启动过程中一个极为关键节点，

操作中稍有不当将造成水冷壁壁温超温或过热器进水等问题，严重时会危及锅炉

设备安全运行，为实现机组启动中锅炉干湿态平稳过度，通过分析总结 660MW电

厂超超临界直流锅炉干、湿态转换多次实际操作经验，针对干湿态转换过程中容

易发生的各类问题，提出了锅炉启动过程中干、湿态转换过程中防止水冷壁超温

的控制要点和注意事项，进而减少锅炉干湿态转换过程出现的参数异常波动，确

保锅炉的安全运行。

关键词：干湿态转换水冷壁超温控制要点

引言：

因超超临界直流锅炉自身的汽水特性，超超临界锅炉在干、湿态转换过程存

在许多不稳定的因素，如在超超临界锅炉启动过程中的转态参数控制不当，容易

发生锅炉干、湿态频繁转换，引起分离器储水箱水位波动大，主再热汽温波动大，造成锅炉发生汽温、壁温超温或过热器进水甩汽温等不安全事件，严重影响锅炉

的安全运行。根据超超临界直流锅炉干、湿态转换的实际操作经验和出现的问题，全面分析锅炉启动过程中干、湿态转换过程中防止水冷壁超温参数的控制要点和

注意事项，减少锅炉干湿态转换过程出现的参数波动，确保锅炉的安全运行。

1设备概述

某电厂660MW超超临界机组锅炉为东方锅炉厂生产的超超临界参数变压直流炉，锅炉下辐射区水冷壁为螺旋管圈，上辐射区水冷壁为垂直管圈，过渡段采用

中间混合集箱相连；该锅炉采用带启动疏水泵的启动系统，机组启动过程中湿态

时为控制启动分离器水位，多余的炉水如水质合格，可回收至循环水或凝汽器再

利用，不合格排放至机组排水槽。

1.1锅炉启动系统

锅炉炉膛下部水冷壁及灰斗采用螺旋管圈布置方式，维持炉膛下部水冷壁具

有较高的质量流速，提高锅炉在不同工况下部水冷壁的冷却能力，并能有效减少

沿炉膛高度不同的热偏差，采用螺旋水冷壁提高锅炉的不同负荷下水动力的稳定

可靠性；在锅炉前墙外侧布置采用2个启动分离器和1个贮水箱，分离器和贮水

箱壁厚均匀，在变负荷情况下温度变化时均有较小的热应力，适合机组滑压运行。锅炉设计了大气式疏水扩容器启动系统，提高了锅炉的启动速度，减少了机组的

启动时间，锅炉启动汽水系统布置简单、运行可靠性高。

1.2锅炉燃烧方式和制粉系统的配置

锅炉共布置了前后墙对冲3层低NOX燃烧器，每层6只对应6台中速磨煤机

的正压直吹式制粉系统，提高锅炉沿炉膛水平方向热负荷分配的均匀性，保证炉

内火焰充满度良好，对于维持炉内燃烧的稳定性非常有利。在锅炉主燃烧器上部

布置2层高位分离燃烬风，有利于降低锅炉Nox的生成量。

2超超临界直流锅炉干、湿态转换过程分析

总结以往锅炉启动转态的过程，锅炉螺旋水冷壁和垂直水冷壁受热面壁温会

出现不同程度的温度偏高甚至接近越限值，分析出现水冷壁温度偏高的原因有以

下几点。

2.1煤水比失调

在锅炉转干态过程中机组负荷控制不当增加过快，超超临界直流锅炉在

25%BMCR负荷前为湿态运行方式，在25%-35%BMCR负荷段即开始转干态运行，锅

炉转为亚临界直流运行，当在转态过程中及刚完成转态时，如机组负荷不注意控

制增加较多时，锅炉必须增加燃料量以维持蒸发量与负荷的匹配，锅炉蒸发量的

增加，容易导致燃煤量增加过快，由于煤粉燃烧完全具有滞后性，同时直流锅炉

存在热惯性小的特点，当煤粉完全燃烧产生的热量释放后就会出现分离器出口过热度及锅炉水冷壁壁温大幅上升的情况，容易造成锅炉主汽温度及受热面超温。

在锅炉湿态转干态过程中出现分离器出口过热度及主汽温度变化率较大时，锅炉减温水自动投入，以15-35t/h的流量控制汽温的快速升高，不仅导致减温器后各段蒸汽温度的快速下降，而且由于主汽压力的升高瞬时使机组负荷增加，引起给水控制发生扰动，给水自动调节跟不上使得给水量瞬间减少，造成分离器出口过热度和水冷壁壁温上升较快；由于主蒸汽减温水取自给水管路，大量的减温水投入，使得进入水冷壁的给水量减少，加剧了锅炉实际水煤比的严重失调。

2.2水冷壁产生壁温偏差

锅炉水煤比只是宏观判断水冷壁整体的换热工况，而不能具体体现水冷壁各管道中的工质温度变化情况。由于燃烧锅炉客观存在的热偏差，造成锅炉四面水冷壁的吸热偏差而导致循环流量偏差扩大，进而产生水冷壁流量偏差和吸热偏差的恶化，反映出水冷壁容易产生壁温偏差。影响超临界锅炉水冷壁壁温偏差的因素比较复杂，不仅水冷壁局部热负荷过大引起水冷壁吸热增强，而且由于水冷壁各管道流量分配的偏差和换热偏差的存在，最终造成水冷壁壁温偏差增大而发生超温。

2.3主蒸汽压力控制不当

根据锅炉厂提供的的锅炉冷态启动曲线来分析锅炉干、湿态转换过程，要求在机组负荷带30%负荷（0-192MW）前应采用滑压运行，主汽压力应维持在

11.0MPa 左右，在冷态启动过程中，若低负荷段主汽压力控制较低锅炉水冷壁管内汽水工质的比容差较大，根据汽水特性,汽水比容差越大其水动力特性的多值性越严重，越容易发生水冷壁换热偏差增大的情况；若主汽压力控制较高时导致转态困难，转态后因主汽压力较高饱和温度高，主汽温度上涨较快，需要大量减温水控制主汽温度，当减温水达到最大量时主汽温度无法控制，温度上涨过快导致汽机本体参数变化较大，影响机组安全运行，并且转态后因汽温较高减温水量大，过热度只能维持偏低值，容易导致干湿态频繁转换。

3锅炉干湿态转换时的控制要点

对超超临界直流炉来说，从湿态运行到干态运行是机组启动过程必经的一个特殊阶段，此过程是锅炉水冷壁产生蒸汽、工质从循环流动到强制流动的转换过程，是锅炉启动过程的重要节点。结合660MW 超超临界直流锅炉干、湿态转换的实际操作经验分析，在锅炉启动干湿态转换过程中防止水冷壁超温应重点控制以下几方面。

3.1干、湿态转换参数选择

对超超临界直流锅炉，为保证锅炉水冷壁在低负荷运行期间有足够的水循环流量，最小给水流量不能小于本生流量580t/h；同时由于启动分离器的分离能力有限，为防止发生过热器管道水塞事故，通常在180-240MW机组负荷范围进行转换。要重视热工仪表的准确性和保护的投入率，特别要关注各受热面管壁金属温度的变化趋势，出现异常应立即查找原因并降低燃烧强度[1]。

3.2 储水罐水位控制

在机组负荷小于35%BMCR时，中间点温度的控制为储水罐水位控制[2]，在该负荷下等同于汽包炉，汽温特性和汽包锅炉运行基本一致，此时必须保证给水流量不得低于小于35%BMCR，以保证锅炉水冷壁水动力安全，使得水冷壁得到充分冷却。

3.3维持给水流量应稳定

转态过程中维持给水流量600t/h左右，注意汽泵出口流量、转速和压力的匹配，调整汽泵再循环调门开度时注意给水流量和压力的变化，以免发生汽泵进入不稳定工作区，引起给水流量的大幅波动，同时注意汽泵出力，汽泵出力过高时及时并入另一台汽泵运行。适当提高工质的质量流速，即提高工质对管子的冷却能力，是有效防止传热恶化而引起管子超温的措施之一[3]。

4结束语

超超临界直流锅炉的干、湿态转换是机组启动过程中的关键节点，在转换过程中，主汽压力、主汽温度、过热度、储水箱水位及燃料量等参数的调整非常重要，控制不当容易发生锅炉水煤比失调，出现锅炉干湿态频繁转换的运行工况，