660 MW超超臨界機組無爐水循環(huán)泵啟動方案及分析

武豫新，李世杰

（福建大唐國際寧德發(fā)電有限責任公司，福建省寧德市，355006）

0 引言

大容量超（超）臨界機組具有運行經(jīng)濟性高、負荷適應(yīng)能力強的特點，是我國大型火力發(fā)電機組的主要發(fā)展方向[1-10]。近年來600MW及以上的超（超）臨界機組占在役機組的比例不斷提高，其中帶爐水循環(huán)泵的超（超）臨界直流鍋爐也在陸續(xù)投產(chǎn)。爐水循環(huán)泵是強制循環(huán)直流鍋爐啟動系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，它為鍋爐的濕態(tài)運行提供了循環(huán)動力和水冷壁最小流量，并加速鍋爐的水循環(huán)，提高了鍋爐的熱效率，使得超（超）臨界機組能夠快速、安全啟停，以適應(yīng)大容量直流鍋爐的電網(wǎng)調(diào)峰需要。福建大唐國際寧德發(fā)電有限責任公司（以下簡稱“寧德電廠”）660MW超超臨界機組直流鍋爐在基建調(diào)試期間爐水循環(huán)泵未能按期到貨，為了保證機組的按期投產(chǎn)，進行了無爐水循環(huán)泵啟動的實踐。

1 工程概況

寧德電廠2×660MW直流鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。鍋爐主要汽水參數(shù)如表1。

表1 鍋爐主要汽水參數(shù)Tab.1 Main steam parameters of boiler

鍋爐運行方式為帶基本負荷并參與調(diào)峰，鍋爐變壓運行采用定-滑-定壓運行或定-滑壓運行的方式。鍋爐啟動系統(tǒng)帶有爐水循環(huán)泵，鍋爐具有快速啟動能力，縮短機組啟動時間，在啟動過程中可有效回收熱量和工質(zhì)。

超超臨界直流鍋爐的啟動系統(tǒng)主要功能為：

（1）完成機組調(diào)試和啟動時鍋爐省煤器、水冷壁的冷態(tài)及熱態(tài)循環(huán)清洗，清洗水量為25％BMCR，清洗水排入凝汽器（水質(zhì)合格時）或水處理系統(tǒng)（水質(zhì)不合格時）；

（2）建立啟動壓力和啟動流量，以確保水冷壁安全運行；

（3）盡可能回收啟動過程中的工質(zhì)和熱量，提高機組的運行經(jīng)濟性；

（4）對啟動系統(tǒng)暖管。

鍋爐啟動系統(tǒng)參數(shù)如下：鍋爐啟動流量515 t/h，啟動系統(tǒng)設(shè)計容量515 t/h，最小直流負荷25％ BMCR。

2 鍋爐啟動分析

東方鍋爐廠生產(chǎn)的1 000MW超超臨界鍋爐帶爐水循環(huán)泵與不帶爐水循環(huán)泵在啟動過程中的參數(shù)比較見圖1～3。圖1為第2階段吹管初期升溫、升壓曲線。圖2為啟動過程中的升溫、升壓曲線。圖3是2種啟動方式下，相同時間段內(nèi)的壓力及溫度變化曲線對比。從圖中可以看出不帶爐水循環(huán)泵給水流量雖然已減小，但主汽溫度還是相對較高，主汽壓力升壓波動較大。

圖4為寧德電廠660MW超超臨界鍋爐啟動曲線（帶爐水循環(huán)泵）。圖5為東方鍋爐廠生產(chǎn)的660MW超臨界鍋爐啟動曲線（不帶爐水循環(huán)泵）。從圖4、5可看出，不帶爐水循環(huán)泵鍋爐在啟動階段主汽溫、再熱汽溫將升高40～50℃，對應(yīng)的汽機的沖轉(zhuǎn)參數(shù)也將發(fā)生變化。

圖6為東方鍋爐廠生產(chǎn)的660MW超臨界鍋爐啟動曲線（修正后，不帶爐水循環(huán)泵），主要就是為了避免受熱面超溫。若在主汽壓8.4MPa下主汽溫無法保證與汽機配合，可將汽機沖轉(zhuǎn)壓力從8.4MPa降至5.4MPa。

目前，東方鍋爐廠制造已投運的20多臺600MW等級超臨界鍋爐均不帶爐水循環(huán)泵，在1 000MW超臨界鍋爐上帶有爐水循環(huán)泵。帶不帶爐水循環(huán)泵最大的差異就是啟動時間不同，相對不帶爐水循環(huán)泵，帶爐水循環(huán)泵冷態(tài)啟動時，點火至汽機沖轉(zhuǎn)時間可縮短60～70min，溫態(tài)啟動可縮短10～20m in，這主要是受受熱面壁溫所限制。

根據(jù)東方鍋爐廠提供的不同類型和等級的超（超）臨界直流鍋爐的啟動曲線綜合分析，寧德電廠660MW超超臨界直流鍋爐通過合理地控制燃料量投入、參數(shù)上升速率，鍋爐不帶爐水循環(huán)泵也能控制鍋爐受熱面壁溫，滿足機組的啟動運行。

3 啟動控制策略

與帶爐水循環(huán)泵比較，不帶爐水循環(huán)泵在啟動過程中需要注意以下方面。

（1）控制較低的給水流量：21％BMCR（433 t/h）。

（2）盡量提高給水溫度：60℃以上，給水溫度越高越有利于汽溫的控制。

（3）控制鍋爐總風量：控制在35％BMCR（約776.6 t/h），若汽溫還是偏高，還可降低總風量，但要大于30％BMCR（約665.7 t/h），并適當增加燃盡風流量。

（4）注意燃料的投入量，密切觀察受熱面壁溫情況，避免主汽參數(shù)上升過快。

（5）注意沿爐膛寬度熱負荷的均勻性，啟動前做好一次風調(diào)平工作，同層燃燒器出力相差不應(yīng)超過10％。

（6）減溫水量的控制。在啟動初期盡量通過燃燒來控制汽溫，若投減溫水要注意減溫水量，因為啟動階段過熱汽過熱度較小，容易造成過熱器帶水。

4 結(jié)語

寧德電廠2臺660MW超超臨界機組在不帶爐水循環(huán)泵的工況下順利啟動并通過168 h試運行，充分驗證了設(shè)計帶有爐水循環(huán)泵的啟動系統(tǒng)在沒有爐水循環(huán)泵的條件下，通過控制啟動速度，適當調(diào)整汽水參數(shù)，完全能夠?qū)崿F(xiàn)機組的正常啟動。

但是無爐水循環(huán)泵啟動過程中汽水分離器下來的水排入到儲水箱，在水質(zhì)不合格的情況下直接外排，當水質(zhì)合格時通過疏水泵排入到凝汽器內(nèi)，導致部分爐水無法回收，工質(zhì)熱量無法利用，降低了鍋爐熱效率；且因為啟動時間長，導致多消耗了燃油和工質(zhì)，建議在機組長期頻繁啟停運行期間不要采用無爐水循環(huán)泵啟動方式。

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