關(guān)于阿電鍋爐給水低流量啟動(dòng)應(yīng)用及優(yōu)化

摘 ?要：浙能阿克蘇熱電有限公司鍋爐實(shí)施給水低流量啟動(dòng)，減少外排水量及燃料量，有效解決制水能力不足問(wèn)題，緩解汽機(jī)、鍋爐啟動(dòng)參數(shù)不匹配矛盾，同時(shí)在實(shí)踐中不斷優(yōu)化MFT給水保護(hù)邏輯，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、安全、高效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：低流量;必要性;壁溫;補(bǔ)充措施;保護(hù)優(yōu)化

一、機(jī)爐主設(shè)備簡(jiǎn)介

鍋爐型號(hào)：SG-1173/25.5-M4418。本鍋爐為超臨界變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，為單爐膛、一次再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。本鍋爐啟動(dòng)旁路為內(nèi)置式不帶再循環(huán)泵的大氣擴(kuò)容式系統(tǒng)。鍋爐負(fù)荷小于30%BMCR直流負(fù)荷時(shí)，分離器起汽水分離作用，分離出的蒸汽進(jìn)入過(guò)熱器系統(tǒng)，水則通過(guò)連接管進(jìn)入儲(chǔ)水箱，經(jīng)溢流管路排入鍋爐疏水?dāng)U容器中，然后進(jìn)入工業(yè)廢水處理系統(tǒng)。鍋爐負(fù)荷在30%BMCR以上時(shí)，分離器呈干態(tài)運(yùn)行，只作為一個(gè)蒸汽的流通元件。汽輪機(jī)型號(hào)為CCZK350/289.6-24.6/1.5/0.4/569/569。采用東方汽輪機(jī)公司生產(chǎn)的2×350MW超臨界、一次中間再熱、單軸、高中壓分缸、三缸雙排汽、直接空冷、雙抽汽凝汽式汽輪機(jī)，采用中壓缸啟動(dòng)方式。汽水系統(tǒng)布置見下圖：

二、鍋爐給水低流量啟動(dòng)必要性分析：

本公司沒有配置爐水循環(huán)泵，鍋爐轉(zhuǎn)濕態(tài)前汽機(jī)側(cè)必須提供連續(xù)給水，給水水溫在105～120℃，對(duì)制水能力及除氧器輔汽加熱用量均是嚴(yán)峻考驗(yàn)，而這些確是我公司的薄弱環(huán)節(jié)。600MW及以上超臨界或超超臨界機(jī)組絕大多數(shù)設(shè)有爐水循環(huán)泵，進(jìn)入鍋爐省煤器的給水大部分來(lái)自爐水循環(huán)泵，來(lái)自汽機(jī)側(cè)流量很少，鍋爐濕態(tài)運(yùn)行時(shí)外排水量較小。

1.降低啟動(dòng)能耗、提高啟動(dòng)速度

為保障鍋爐升溫升壓速率的要求，給水流量越大，對(duì)應(yīng)燃料量需求也大。實(shí)際上在鍋爐冷態(tài)升溫升壓過(guò)程中，初期垂直水冷壁不產(chǎn)汽或蒸汽量低，鍋爐起壓后啟動(dòng)分離器出口產(chǎn)生的蒸汽量較小，較多燃料量容易造成蒸汽溫度的繼續(xù)上升，形成機(jī)爐蒸汽參數(shù)不匹配，容易引起汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、倒缸后正差脹過(guò)大及機(jī)組異常振動(dòng)。點(diǎn)火期間外排水流向鍋爐疏水?dāng)U容器，部分排向大氣，疏水排往集水箱，對(duì)疏水回收管道進(jìn)行沖洗達(dá)到回收水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，開啟至排汽裝置管路隔離閥及調(diào)節(jié)閥，形成機(jī)爐水汽循環(huán)回路。大部分熱量經(jīng)過(guò)啟動(dòng)系統(tǒng)鍋爐疏水?dāng)U容器外排，造成大量的熱損失和工質(zhì)損失。

因此降低給水流量，同步降低燃料量，盡快產(chǎn)汽提高啟動(dòng)速度，減少了外排水量及熱能的損失。啟動(dòng)煤量可以降低至10～15噸/小時(shí)（汽機(jī)沖轉(zhuǎn)給煤量），相當(dāng)于降低了水煤比，有利于加快鍋爐升溫升壓速度，啟動(dòng)時(shí)間縮短，啟動(dòng)能耗明顯降低。

2.適應(yīng)機(jī)組調(diào)試需要

2016年11月，阿電1號(hào)機(jī)組在機(jī)組沖管、整組調(diào)試階段，僅一臺(tái)TDI制水設(shè)備，產(chǎn)水率50噸/小時(shí)，且因外部汽源點(diǎn)距離遠(yuǎn)、汽品質(zhì)差、流量低，造成爐側(cè)給水溫度低，大流量供給時(shí)間短。所以只有采用鍋爐給水低流量啟動(dòng)，才能完成規(guī)定時(shí)間內(nèi)沖管、年內(nèi)機(jī)組通過(guò)”168”試運(yùn)等重大工程節(jié)點(diǎn)目標(biāo)。

3.減少輔汽用量

大幅度降低給水流量，除氧器加熱用輔汽量能明顯下降，為其他輔汽用戶提供必要保障，如空預(yù)器吹灰系統(tǒng)、大小機(jī)軸封系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)等。

4.降低對(duì)化學(xué)專業(yè)制水能力要求

集水箱水質(zhì)合格點(diǎn)火后及后續(xù)濕態(tài)運(yùn)行，排水疏往疏水?dāng)U容器，需要連續(xù)補(bǔ)水。給水流量降低，鍋爐疏水?dāng)U容器排水量降低，補(bǔ)水量及制水量得以降低。

5.提高機(jī)爐參數(shù)匹配性、安全性

啟動(dòng)燃料降低，但給水流量降得更低，相對(duì)產(chǎn)汽量大，主汽溫得以下降，與汽機(jī)側(cè)缸溫更加匹配，同時(shí)也減少了過(guò)熱器減溫水量，有利于防止鍋爐氧化皮脫落。

三、啟動(dòng)過(guò)程給水流量控制

根據(jù)鍋爐廠設(shè)計(jì)要求，為保障鍋爐在點(diǎn)火初期省煤器、水冷壁各受熱面管壁運(yùn)行安全，給水流量必須維持大于353噸/小時(shí)以上，MFT給水流量低低定值331.1噸/小時(shí)，延時(shí)30秒。因此必須先強(qiáng)制給水流量低低保護(hù)，然后進(jìn)行爐膛吹掃復(fù)歸鍋爐MFT。

結(jié)合多年控制經(jīng)驗(yàn)，采取四個(gè)階段分別調(diào)整鍋爐給水流量：

1.鍋爐升溫升壓階段

在啟動(dòng)首臺(tái)制粉系統(tǒng)前，給水流量需維持在130～150 噸/小時(shí)（機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)靠上限控制），控制總風(fēng)量在450 噸/小時(shí)。在啟動(dòng)分離器出口溫度>100℃，水冷壁產(chǎn)汽后，由于蒸汽對(duì)金屬冷卻能力較弱，且此時(shí)爐內(nèi)溫度大幅提高，故在增加煤量同時(shí)小幅增加給水量。

2.并網(wǎng)及低負(fù)荷暖機(jī)階段

在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前將給水流量緩步提升至190噸/小時(shí)，匹配給煤量23噸/小時(shí)。

3.汽機(jī)倒缸后

給水流量須達(dá)到280噸/小時(shí)，匹配給煤量28噸/小時(shí)。

4.鍋爐給水流量沿濕態(tài)轉(zhuǎn)換要求控制

根據(jù)超臨界直流爐給水流量經(jīng)驗(yàn)公式Q=3*負(fù)荷（MW）+50 噸/小時(shí)。給水流量在331 噸/小時(shí)，對(duì)應(yīng)電負(fù)荷94MW。因此規(guī)定電負(fù)荷大于90MW，給水流量必須達(dá)到380噸/小時(shí)，同時(shí)風(fēng)量及燃料量跟蹤正常，但在負(fù)荷達(dá)到105MW前必須保持濕態(tài)運(yùn)行，負(fù)荷105MW～140MW逐步轉(zhuǎn)入干態(tài)。

四、補(bǔ)充安全措施

1.水冷壁壁溫控制

給水低流量啟動(dòng)，受熱面各管束給水充滿度、質(zhì)量流速有所降低，由于主燃燒器布置在螺旋管段水冷壁水冷套上，該處熱輻射強(qiáng)度很大，但燃燒器周邊水冷壁沒有裝設(shè)壁溫測(cè)點(diǎn)，監(jiān)視有盲區(qū);螺旋管圈水冷壁壁溫測(cè)點(diǎn)裝設(shè)于螺旋管圈末端（中間集箱之前），所以不能單用螺旋管圈水冷壁出口側(cè)壁溫作為全部螺旋管圈水冷壁壁溫的監(jiān)視。因此在螺旋管水冷壁報(bào)警溫度460℃基礎(chǔ)上，下調(diào)100℃作為全部螺旋管圈水冷壁壁溫的報(bào)警監(jiān)視。一旦該區(qū)域壁溫升至360℃時(shí)，立即加大給水流量，消除報(bào)警。在實(shí)際運(yùn)行中螺旋管圈水冷壁壁溫從未超限，最高在327℃。

2.省煤器出口溫度控制

較低給水流量，在燃燒率較高時(shí)，省煤器出口溫度逐步提升，有可能出現(xiàn)汽化，進(jìn)而惡化水冷壁冷卻條件。蒸汽與給水對(duì)水冷壁受熱面冷卻能力有明顯區(qū)別，我公司省煤器本身設(shè)計(jì)也是非沸騰省煤器，及時(shí)查看省煤器出口溫度是否高于對(duì)應(yīng)給水壓力下飽和溫度，超過(guò)飽和溫度或差值（給水壓力下飽和溫度-省煤器出口溫度）低于10℃，應(yīng)加大給水流量恢復(fù)至正常工況。

五、MFT動(dòng)作條件之一給水流量低保護(hù)優(yōu)化

1.2016年規(guī)程審查版鍋爐給水流量低保護(hù)構(gòu)成：

每次鍋爐送引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)前，匯報(bào)領(lǐng)導(dǎo)強(qiáng)制給水流量低低動(dòng)作保護(hù)，在機(jī)組負(fù)荷達(dá)到100MW，申請(qǐng)恢復(fù)保護(hù)，由于此保護(hù)是鍋爐主保護(hù)之一，管理流程繁瑣，且容易出現(xiàn)人為遺漏，需要優(yōu)化。

2.2018年規(guī)程修訂版鍋爐給水流量低保護(hù)構(gòu)成：

充分考慮到給水流量計(jì)最大量程1360噸/小時(shí)，若設(shè)置給水流量低于100～120噸/小時(shí)保護(hù)動(dòng)作，但給水流量計(jì)在10%及以下量程區(qū)段測(cè)量不準(zhǔn)，保護(hù)容易誤動(dòng)，因此制定兩段式保護(hù)，當(dāng)負(fù)荷低于95MW時(shí)，改用汽動(dòng)給水泵組綜合停機(jī)信號(hào)2/3證實(shí)及電泵（二臺(tái)機(jī)組共用，電源分置）電氣跳閘信號(hào)—合閘取非作為動(dòng)作條件。

3.2020年修訂版鍋爐給水流量低保護(hù)構(gòu)成：

2019年新疆區(qū)域要求疆內(nèi)各電廠達(dá)到全工況脫硝的標(biāo)準(zhǔn)，即機(jī)組電負(fù)荷30%以上必須達(dá)到氮氧化物排放合格，因此需要95MW負(fù)荷附近啟動(dòng)第三臺(tái)制粉系統(tǒng)（D制粉系統(tǒng)），提高爐膛火焰中心，進(jìn)而提高SCR入口煙溫，并將三臺(tái)給煤機(jī)給煤量形成倒金字塔配置，經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為：一系列操作對(duì)負(fù)荷、主汽壓擾動(dòng)較大，容易造成鍋爐給水流量低保護(hù)第二段保護(hù)動(dòng)作、負(fù)荷達(dá)到105MW而氮氧化物排放仍不合格，再次優(yōu)化鍋爐給水流量低保護(hù)。

與周邊同類電廠（上鍋設(shè)計(jì)型號(hào)M4403）采用鍋爐正常給水流量冷態(tài)啟動(dòng)的各指標(biāo)比較如下：

采取降低鍋爐給水流量、總風(fēng)量、給煤量等優(yōu)化措施，使阿電鍋爐沖管、整組啟動(dòng)各階段、正常運(yùn)行中制水、用水銜接合理，各項(xiàng)工作如期完成，機(jī)爐參數(shù)配合良好，節(jié)省了大量燃料和補(bǔ)給水，單次冷態(tài)啟動(dòng)節(jié)約54072元，且各設(shè)備運(yùn)行正常，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、安全、高效運(yùn)行。

以上分析及處理，難免有不當(dāng)之處，敬請(qǐng)指正，同時(shí)也需要在實(shí)踐中不斷總結(jié)完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]《中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)》2010年第十期 《超臨界機(jī)組啟動(dòng)初期汽溫控制探討》石小磊、陳俊.

[2]《電力安全技術(shù)》2009年第6期 《汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中汽溫控制措施》胥愛清.

作者簡(jiǎn)介：

方國(guó)權(quán)，單位：浙能阿克蘇熱電有限公司，1972年出生，工程師，從業(yè)28年，職務(wù)：歷任鍋爐專工，技術(shù)組組長(zhǎng)兼節(jié)能專工，運(yùn)行部主任工程師。