1 000 MW超超臨界鍋爐無爐水循環(huán)泵啟動(dòng)經(jīng)驗(yàn)分析

付康民，張 瑩

(神華國(guó)華綏中發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125222)

1 設(shè)備概況

綏中發(fā)電有限責(zé)任公司B廠2×1 000 MW超超臨界機(jī)組三大主機(jī)均采自東方電氣集團(tuán)，鍋爐為單爐膛、對(duì)沖燃燒、一次再熱、平衡通風(fēng)、半露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流爐，型號(hào)DG3060/25.25Ⅱ1。2011年2月，3號(hào)機(jī)組啟動(dòng)過程中由于爐水循環(huán)泵(BCP)電動(dòng)機(jī)故障，故采取無爐水循環(huán)泵 (BCP)啟動(dòng)方式運(yùn)行［1］。

2 鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)及爐水循環(huán)泵 (BCP)

2.1 鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)

該機(jī)組采用帶爐水循環(huán)泵 (BCP)的內(nèi)置式啟動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)，由啟動(dòng)分離器、儲(chǔ)水罐、爐水循環(huán)泵(BCP)、爐水循環(huán)泵流量調(diào)節(jié)閥 (360閥)、儲(chǔ)水罐水位控制閥 (361閥)、疏水?dāng)U容器、冷凝水箱、疏水泵等組成。在鍋爐啟動(dòng)處于循環(huán)運(yùn)行方式時(shí)，飽和蒸汽經(jīng)汽水分離器分離后進(jìn)入頂棚過熱器，疏水進(jìn)入儲(chǔ)水罐。來自儲(chǔ)水罐的一部分飽和水通過鍋爐爐水循環(huán)泵 (BCP)和再循環(huán)流量調(diào)節(jié)閥回流到省煤器入口，鍋爐循環(huán)流體在省煤器內(nèi)進(jìn)口混合。啟動(dòng)系統(tǒng)的其余疏水通過儲(chǔ)水罐水位調(diào)節(jié)閥 (361閥)后引至疏水?dāng)U容器，蒸汽通過其管道由爐頂排向大氣，水則進(jìn)入凝結(jié)水箱，其水位由調(diào)節(jié)閥控制，多余的水通過2臺(tái)疏水泵排往凝汽器 (水質(zhì)合格時(shí))或系統(tǒng)外 (水質(zhì)不合格時(shí))［2－3］。

2.2 爐水循環(huán)泵 (BCP)

啟動(dòng)系統(tǒng)中的爐水循環(huán)泵 (BCP)是德國(guó)凱士比泵有限公司 (KSB)生產(chǎn)的循環(huán)水泵，為設(shè)在鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)中能承受高溫高壓并使工質(zhì)作強(qiáng)制性流動(dòng)的一種大流量、低揚(yáng)程單級(jí)離心泵。在鍋爐啟停和低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，通過循環(huán)泵在啟動(dòng)系統(tǒng)、省煤器及爐膛水冷壁之間建立有效的循環(huán)，將爐膛水冷壁排出的熱水返回到省煤器和水冷壁以減少能量和工質(zhì)損失，此時(shí)爐膛最小流量和爐水循環(huán)泵流量之間的差值由給水泵補(bǔ)充。

配置循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)有如下幾方面。

a． 縮短啟動(dòng)時(shí)間

由于啟動(dòng)系統(tǒng)配置了循環(huán)泵，可以提高省煤器入口的給水溫度，因此可以縮短啟動(dòng)時(shí)間。

b． 在啟動(dòng)過程中回收熱量

在啟動(dòng)過程中水冷壁最低流量為25%BMCR，在機(jī)組啟動(dòng)初期，避免了飽和水只能進(jìn)入凝汽器而造成的大量熱量損失。

c． 在啟動(dòng)過程中回收工質(zhì)

分離器分離的飽和水通過爐水循環(huán)泵與給水混合后重新進(jìn)入省煤器，即可避免這部分工質(zhì)損失。

3 無爐水循環(huán)泵 (BCP)啟動(dòng)的弊端

a． 在鍋爐啟動(dòng)初期蒸發(fā)量低，儲(chǔ)水罐疏水全部通過361閥排放到大氣式疏水?dāng)U容器。壓力為7 MPa、溫度為300℃以上的飽和水會(huì)嚴(yán)重影響大氣式疏水?dāng)U容器的安全，并造成361閥排放管路劇烈振動(dòng)。且啟動(dòng)過程時(shí)值冬日，大氣疏水?dāng)U容器過量排氣造成廠區(qū)周圍大面積結(jié)冰，影響相鄰機(jī)組的安全運(yùn)行。

b． 鍋爐啟動(dòng)流量全部由給水系統(tǒng)提供。1 000 MW鍋爐設(shè)計(jì)啟動(dòng)流量為30%BMCR(鍋爐最大蒸發(fā)量工況)，由于沒有爐水循環(huán)泵 (BCP)，汽水分離器分離出來的飽和水?dāng)y帶的熱量沒有在鍋爐內(nèi)部循環(huán)，而是進(jìn)入了凝汽器，致使水冷壁的吸熱量損失一部分。為提高蒸發(fā)量，只有增加燃料量，造成機(jī)組啟動(dòng)所需燃煤及燃油量增大。

c． 過熱器的蒸汽溫度由燃水比和二級(jí)減溫水來控制。減溫水取自省煤器出口連接管，在啟動(dòng)階段省煤器至過熱器壓差低，造成減溫水流量小，不能滿足啟動(dòng)階段汽溫及金屬壁溫的控制要求，極易造成鍋爐金屬壁超溫現(xiàn)象。

4 無爐水循環(huán)泵 (BCP)啟動(dòng)注意事項(xiàng)

4.1 加強(qiáng)機(jī)組補(bǔ)水量監(jiān)視

由于大氣式疏水?dāng)U容器對(duì)空排氣量較大，同時(shí)，其疏水在水質(zhì)不合格時(shí)，大量疏水全部外排，鍋爐給水量消耗很大。因此，需要特別注意機(jī)組補(bǔ)水，應(yīng)保證補(bǔ)給水箱水位正常、提高化學(xué)制水能力、加強(qiáng)水質(zhì)化驗(yàn)、盡早投入凝結(jié)水精處理裝置來回收大氣式疏水?dāng)U容器內(nèi)疏水。

4.2 控制給水流量

控制給水流量是鍋爐無爐水循環(huán)泵啟動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，它決定鍋爐的安全啟動(dòng)及啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短。當(dāng)鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火后，給水流量保持在700～750 t/h，當(dāng)燃料量逐漸增加時(shí)，隨之產(chǎn)生的蒸汽量也增加，但應(yīng)盡量將省煤器入口的給水流量保持在最小值。濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)時(shí)，保持最小給水流量不變，逐漸增加燃料量，降低儲(chǔ)水罐水位，緩慢關(guān)閉361閥。轉(zhuǎn)干態(tài)后，進(jìn)一步增加燃料量，同比增加給水量，保證汽水分離器出口過熱度維持穩(wěn)定。

4.3 提高省煤器入口給水溫度

因無爐水循環(huán)泵 (BCP)提供高溫循環(huán)流量，造成進(jìn)入省煤器的給水溫度偏低，而降低了水冷壁的產(chǎn)汽量，進(jìn)入過熱器的蒸汽量減少是啟動(dòng)過程中主汽溫度及鍋爐本體壁溫易超溫的根本原因。因此，提高省煤器入口給水溫度是減少燃料量、提高產(chǎn)汽量、降低汽溫的必要條件。本次啟動(dòng)通過提高輔助蒸汽母管壓力至1.2 MPa、全開除氧器輔汽加熱調(diào)門來維持給水溫度在80～100℃。在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為1 500 r/min的中速暖機(jī)過程中，高、低壓加熱器及時(shí)投入，開啟各段抽氣電動(dòng)門及高加進(jìn)氣門，投入各加熱器自動(dòng)疏水調(diào)節(jié)門。當(dāng)抽氣壓力逐漸升高后，各段抽氣逆止門將自動(dòng)開啟，使高、低壓加熱器較早投入運(yùn)行，進(jìn)一步提高給水溫度，有效控制鍋爐金屬壁溫及主汽溫度的超溫現(xiàn)象［4］。

4.4 合理調(diào)整燃水比

在鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火初期，產(chǎn)汽量低，如果燃料量的增加速率過快，將會(huì)造成蒸汽量的產(chǎn)生滯后于熱量，工質(zhì)吸熱量增大，汽溫上升速率過快，使主汽溫度難以控制。同時(shí)，隨著爐膛溫度的不斷上升，燃料的燃盡率得到有效提升，燃水比將進(jìn)一步降低。因此，要嚴(yán)格控制燃料量的投入，嚴(yán)格監(jiān)視主汽溫度及鍋爐本體金屬溫度上升速率，隨著鍋爐燃燒效率的提高，適當(dāng)降低燃水比。

4.5 降低汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù)

汽輪機(jī)規(guī)定沖轉(zhuǎn)參數(shù)為主汽壓力9.6 MPa，主汽溫度415℃，實(shí)際啟動(dòng)過程中，在無爐水循環(huán)泵(BCP)啟動(dòng)時(shí)，產(chǎn)汽量相對(duì)較少，造成汽溫首先達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)條件而汽壓不足的現(xiàn)象，如果待汽壓滿足沖轉(zhuǎn)條件時(shí)，汽溫將嚴(yán)重偏離機(jī)組安全啟動(dòng)的范圍。本次啟動(dòng)過程中通過利用一級(jí)大旁路調(diào)節(jié)主汽壓力，降低汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù) (主汽壓力7.45 MPa，主汽溫度433℃)的方法提前沖轉(zhuǎn)，保證了汽輪機(jī)的安全啟動(dòng)。沖轉(zhuǎn)后蒸汽流量的增加使受熱面的冷卻效果更好，解決了汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中汽溫及鍋爐金屬壁超溫問題。

4.6 合理進(jìn)行鍋爐配風(fēng)

鍋爐點(diǎn)火初期，由于爐膛溫度低、煤粉著火延遲和燃盡率低、火焰中心抬高使水冷壁吸熱量較小，對(duì)流吸熱所占比例較大。本次啟動(dòng)過程中根據(jù)主汽溫度適當(dāng)減少總風(fēng)量，將其控制在1 100 t/h，保持投入磨煤機(jī)二次風(fēng)壓力為0.2～0.3 MPa，適當(dāng)調(diào)整燃盡風(fēng)擋板開度，根據(jù)磨煤機(jī)運(yùn)行情況降低一次風(fēng)壓，提高磨煤機(jī)出口溫度，達(dá)到了降低爐膛火焰中心高度的目的。

4.7 鍋爐側(cè)啟動(dòng)過程

a． 鍋爐啟動(dòng)過程中，嚴(yán)格控制分離器、儲(chǔ)水罐等厚壁元件溫升率不大于2℃/min。

b． 汽輪機(jī)啟動(dòng)后，要防止主汽溫度、再熱汽溫波動(dòng)，嚴(yán)防蒸汽帶水。

c． 投油期間應(yīng)定期檢查爐前燃油系統(tǒng)正常，保持空氣預(yù)熱器連續(xù)吹灰。

d． 點(diǎn)火時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查爐內(nèi)燃燒情況。

e． 當(dāng)爐膛出口煙溫達(dá)540℃，爐膛煙溫探針報(bào)警，當(dāng)其達(dá)到580℃時(shí)自動(dòng)退出，否則手動(dòng)退出。

f． 在鍋爐啟動(dòng)過程中應(yīng)定期檢測(cè)給水、蒸汽品質(zhì)。

g． 投運(yùn)油槍時(shí)，盡量使同一層油槍全部投運(yùn)，保證鍋爐熱負(fù)荷分布均勻。

h． 燃料量、給水量的調(diào)整應(yīng)均勻，以防儲(chǔ)水罐水位、主汽溫度、再熱汽溫、爐膛負(fù)壓波動(dòng)過大。

i． 鍋爐啟動(dòng)過程中，要注意監(jiān)視空氣預(yù)熱器各部件參數(shù)的變化，防止發(fā)生二次燃燒，當(dāng)發(fā)現(xiàn)出口煙溫異常升高時(shí)，立即投入空氣預(yù)熱器進(jìn)行連續(xù)吹灰并進(jìn)行相應(yīng)處理。

j． 要注意監(jiān)視爐膛負(fù)壓、送風(fēng)量、給煤量等參數(shù)變化情況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

k． 要注意監(jiān)視燃燒情況，及時(shí)調(diào)整燃燒使其穩(wěn)定，特別是在投停油槍及啟停磨煤機(jī)時(shí)。

l． 鍋爐啟動(dòng)和運(yùn)行中，應(yīng)注意監(jiān)視過熱器、再熱器的壁溫，嚴(yán)防超溫爆管現(xiàn)象。

m． 上水前、后和過熱蒸汽壓力分別為0.50 MPa、1.50 MPa、13 MPa、26.25 MPa 時(shí)，應(yīng)記錄機(jī)組膨脹值。若發(fā)現(xiàn)膨脹不均應(yīng)調(diào)整燃燒，膨脹異常大時(shí)應(yīng)停止升壓，查明原因，待消除后，再繼續(xù)升壓［5］。

4.8 汽輪機(jī)側(cè)啟動(dòng)過程

a． 在初負(fù)荷暖機(jī)過程中，按《冷態(tài)啟動(dòng)曲線》要求調(diào)整燃料量，控制主汽溫度和再熱汽溫，并且溫升不大于2℃/min。

b． 初負(fù)荷暖機(jī)過程中，由燃水比和汽輪機(jī)旁路控制主汽壓力。

c． 20 MW暖機(jī)約58 min后，以5 MW/min速率升負(fù)荷至50 MW后，暖機(jī)50 min。

d． 初負(fù)荷暖機(jī)結(jié)束后，逐步增大燃燒率，以5 MW/min速率增大負(fù)荷。

e． 增至7%額定負(fù)荷時(shí)，確認(rèn)汽輪機(jī)高、中壓段疏水門正常關(guān)閉。

f． 機(jī)組負(fù)荷為150 MW時(shí)，關(guān)閉旁路減壓閥、旁路電動(dòng)隔離閥、減溫水閥，并將旁路減溫水系統(tǒng)隔離。

5 結(jié)論

a． 針對(duì)啟動(dòng)過程中減溫水壓差低的問題，在高加出口增加一路輔助減溫水源接至減溫水母管，提高減溫水至過熱器的壓差，滿足啟動(dòng)階段的汽溫控制要求。

b． 1 000 MW超超臨界無爐水循環(huán)泵 (BCP)啟動(dòng)由濕態(tài)向干態(tài)轉(zhuǎn)換過程中，要注意儲(chǔ)水罐水箱水位及361閥閥位的變化，防止因給水流量低造成鍋爐MFT動(dòng)作。

c． 1 000 MW超超臨界鍋爐無爐水循環(huán)泵(BCP)啟動(dòng)，由于熱量無法有效回收，造成大量燃料及除鹽水浪費(fèi)。因此，應(yīng)加強(qiáng)爐水循環(huán)泵(BCP)的日常維護(hù)，盡量避免無BCP啟動(dòng)。

［1］ 胡志宏，郭 磊，郝衛(wèi)東，等．鄒縣電廠3 033 t/h超超臨界鍋爐吹管方案的探討 ［J］．山東電力技術(shù)，2006，33(6):3－6．

［2］ 張 偉，王 巖，魏長(zhǎng)宏．淺談1 000 MW超超臨界機(jī)組直流鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)特征 ［J］．東北電力技術(shù)，2007，28(12):28－30．

［3］ 張 偉，寧獻(xiàn)武．王 磊．1 000 MW超超臨界機(jī)組干、濕態(tài)轉(zhuǎn)換過程及風(fēng)險(xiǎn)控制 ［J］．東北電力技術(shù)，2009，30(7):19－21．

［4］ 胡志宏．1 000 MW超超臨界機(jī)組降壓法蒸汽吹管 ［J］．華東電力，2008，36(6):79－82．

［5］ 黃 偉，600 MW超臨界機(jī)組沖轉(zhuǎn)時(shí)主蒸汽溫度偏高的原因分析及改進(jìn)措施［J］．電力建設(shè)，2006，49(11):55－57．