超超臨界直流鍋爐蒸汽吹管給水控制與調整運行研究

1、.鐵嶺600MW超超臨界直流鍋爐蒸汽吹管給水控制與調整運行研究王福才遼寧調兵山煤矸石發(fā)電有限公司 郵編：112700Wang Fu CaiCoal Power Generation Co., Ltd. Liaoning Diaobingshan Zip:112700:【摘 要】結合遼寧鐵嶺發(fā)電有限公司2×600MW超超臨界直流鍋爐試運期間蒸汽吹管給水控制與調整中所遇到的問題，對超超臨界直流鍋爐試運吹管過程中給水控制進行分析與調整，成功實現(xiàn)吹管過程MFT零動作和啟動分離器水量零排放，確保了吹管工作保質保量順利完成?！娟P鍵詞】 超超臨界直流鍋爐 分離器水位 給水流量控制與調整 零排放【A

2、bstract】Combined area in Liaoning Province Power Co., 2 × 600MW Supercritical Boiler Steam Blowing water supply during the trial operation control and adjustment problems encountered, and USC Boiler feed water during the trial operation control blowpipe analysis and adjustment, successful blowp

3、ipe MFT action and start the process without water separator zero emissions, to ensure that the blowpipe the successful completion of quality and quantity of work.【Key words 】 USC Boiler Water separator Water flow control and adjustment Zero Emissions1 前言蒸汽吹管是新建機組啟動運行之前必須進行的一項十分重要的調試項目。它是以蒸汽為動力，吹洗過熱

4、器、再熱器及其相關的蒸汽管道內部的沙石、焊渣、銹垢及氧化皮等雜物，使合格的蒸汽進入汽輪機，保證機組的運行安全。遼寧鐵嶺發(fā)電有限公司二期工程2×600MW超超臨界機組，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠設計制造的HG-1795/26.15-YM1型燃煤直流爐：帶啟動循環(huán)泵、單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、墻式切圓燃燒、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構型。主蒸汽及再熱蒸汽采用單元制系統(tǒng)，主、再蒸汽系統(tǒng)管道采用“212”連接方式。蒸汽吹管包括如下系統(tǒng)：過熱器、過熱蒸汽管道、再熱器、再熱器冷段及熱段管道、高壓旁路管道。吹管的方式：本次吹管采用蓄能降壓方式進行吹管。通過降壓將鍋爐工質、金屬及爐墻的蓄熱在短時間內

5、釋放出來以提高吹管流量的方法。吹管時，鍋爐升壓到一定值后，鍋爐保持一定的燃燒率，全開1、2控制門，利用壓力下降產生的附加蒸汽量增大吹管流量。當壓力降到一定值后，關閉控制門，補水到正常水位后重新升壓。吹管時鍋爐以投粉為主，按冷態(tài)啟動曲線進行鍋爐升溫升壓，當分離器出口溫度190時，降低燃燒率開始熱態(tài)清洗，此時由WDC閥控制啟動分離器儲水罐水位，保持啟動循環(huán)泵連續(xù)運行，鍋爐主汽壓力達到7.0 MPa，主汽溫度450時，開臨時控制門1、2進行正式吹管。此時，可滿足吹管系數(shù)大于 1.0的要求，保證吹管效果。2 600MW超超臨界機組直流鍋爐蒸汽吹管給水控制與調整所遇到的問題及其原因分析吹管過程中，大量蒸

6、汽直接排至大氣不能回收循環(huán)使用，因此吹管過程需要消耗大量除鹽水。而化學制水系統(tǒng)只能按照設計出力（160t/h）進行正常補水，雖然在吹管開始前已制備了大量合格除鹽水作備用，但由于時間過長及貯存容量過小還是跟不上吹管耗水量。這就要求我們在吹管過程中，要盡量控制WDC閥的排放，來節(jié)省除鹽水，實現(xiàn)吹管過程啟動分離器水零排放。2. 1 在吹管初期，暴露兩個問題：2. 1. 1 鍋爐頻繁發(fā)生MFT 開臨吹門時，汽水分離器儲水罐水位由于儲水箱容積（10M3）過小產生虛假水位造成水位變化大引起爐水循環(huán)水泵（BCP再循環(huán)）頻繁跳閘，從而影響到省煤器入口給水流量低于保護動作值（<277t/h）延時30秒導致

7、鍋爐MFT保護動作。鐵嶺二期2×600 MW超超臨界鍋爐的吹管過程系統(tǒng)如圖：2. 1. 2 除鹽水耗量過大由于本次吹管采用蓄能降壓吹管法，為避免爐水循環(huán)水泵跳閘引起省煤器入口給水流量低MFT動作，有的人員采用啟動分離器保持高水位，保持爐水循環(huán)水泵正常工作不跳閘。但這種操作有一個嚴重后果：保持高水位會造成啟動分離器滿水及至水煤比嚴重失調，蒸汽溫度、過熱度急劇下降，影響吹管效果；為防止啟動分離器滿水，就不得不開啟WDC閥放掉大量水，以至于補充除鹽水耗量過大超過化學制水出力，導致吹管工作缺水中斷。2. 2 問題分析2. 2. 1 鍋爐頻繁發(fā)生MFT 蒸汽吹管時給水控制相當于鍋爐啟動及低負荷

8、運行階段的濕態(tài)運行工況。在濕態(tài)情況下，其運行方式與強制循環(huán)汽包爐是基本相同的。汽水分離器及啟動分離器儲水罐就相當于汽包，但是兩者容積相差很大，由于直流爐啟動分離器及啟動分離器儲水罐的水容積小，一共是10立方米，所以在給水調整過程中水位變化速度也就更快。其控制方式較之其它超臨界直流鍋爐（不帶爐水循環(huán)泵，啟動分離器儲水罐的水經WDC 閥直接排放至鍋爐疏擴、除氧器、凝汽器等）有較大不同，控制更困難。給水主要用于控制啟動分離器儲水罐水位，爐水循環(huán)泵出口調節(jié)閥（BR閥）控制省煤器入口流量保證鍋爐的最小循環(huán)流量，啟動分離器儲水罐水位過高時則通過兩路WDC閥排放至鍋爐疏水擴容器白白浪費掉。吹管過程中給水控制

9、正是在這種情況下由于臨吹門的定時開、關造成啟動分離器虛假水位的頻繁發(fā)生，啟動分離器水位產生巨大波動，從而引起爐水循環(huán)泵由于水位高、低保護動作跳閘。由爐水循環(huán)泵將啟動分離器貯水箱的水升壓進入省煤器入口,與高壓加熱器來的給水共同構成最小循環(huán)流量。爐水循環(huán)泵跳閘，從而導致省煤器入口給水流量低至保護動作值（<277 t/h）鍋爐發(fā)生MFT。2. 2. 2 除鹽水過大在吹管初期由于擔心啟動分離器水位過高或過低引起爐水循環(huán)水泵（BCP）跳閘導致省煤器入口給水流量低保護發(fā)生爐MFT動作，部分運行人員只好將電泵出力加大，將高壓加熱器來水作為主給水量，爐水循環(huán)泵出口調節(jié)閥（BR閥）開度很小，爐水循環(huán)泵來水

10、量只占少部分。這樣操作控制雖然避免了爐水循環(huán)泵跳閘給水流量不致低于277 t/h MFT動作，卻是很不經濟的。這種情況下，由于電泵來的冷給水（相對于爐水循環(huán)泵來水而言）占省煤器入口給水流量的主要部分，而啟動分離器儲水罐經過爐水循環(huán)泵來的熱給水只占省煤器入口給水流量的少部分，會造成啟動分離器水位過高，嚴重時發(fā)生啟動分離器滿水引起頂棚過熱器進水或蒸汽帶水，主蒸汽溫度大幅度降低，以至于末級過熱器出口蒸汽過熱度為零，吹管系數(shù)低于規(guī)定值，吹管質量下降，嚴重影響到吹管整體效果。為了防止出現(xiàn)過熱器進水造成主蒸汽溫度過低，只好在啟動分離器水位過高時，通過開啟兩路啟動排水閥（WDC閥）進行放水，來保證啟動分離器

11、水位保持在正常范圍內。經過WDC閥排出的高溫熱水被白白地扔掉了，而這部分扔掉的水只能通過加大凝汽器化學除鹽水水量來補充。吹管過程中臨吹門的定期開啟進行吹管，大量的高溫高壓蒸汽被排到大氣中，不能回收，再加上WDC閥大量排出扔掉的熱水，已遠遠超出了日?；瘜W除鹽水設計制水量，最后不得不由于補水量不足而中斷吹管工作。3 600MW超超臨界機組直流鍋爐蒸汽吹管給水控制與調整實際有效的應對方案在常規(guī)情況下如果沒有大的擾動此時分離器儲水罐水位控制可以投自動，但是該鍋爐的水位控制邏輯還不夠完善，只是單純的控制一點水位，還沒有投三沖量控制，當擾動較大時水位會產生較大的波動，甚至根本無法平衡。吹管階段頻繁開、關吹

12、管臨吹#1、#2門時，蒸汽流量、給水流量、啟動分離器壓力、水位、溫度等參數(shù)瞬間發(fā)生巨大變化，對整個系統(tǒng)來說是一個很大的擾動，實際運行過程中給水自動控制系統(tǒng)根本無法調整相關參數(shù)在正常范圍內，經常發(fā)生鍋爐MFT。為避免由于啟動分離器水位大幅度波動引發(fā)鍋爐MFT和兩個WDC閥常開浪費大量熱水的發(fā)生，吹管階段給水控制必須及早解除自動，手動控制。在吹管蒸汽參數(shù)未達到7.0 MPa，主汽溫度450臨吹門開啟之前，根據(jù)實際調試操作經驗，從增加省煤器入口給水流量到啟動分離器儲水罐水位增加要經過比較長的時延，所以在手動控制給水時重在提前干預，根據(jù)水位變化速度，蒸汽流量（主汽流量及高旁流量）變化，燃燒情況等提前調

13、節(jié)，否則很難調平衡。此時WDC 閥可投自動，BR閥（爐水循環(huán)泵出口調節(jié)閥）手動保持一定開度，單調給水，控制水位，必要時可有一定排放。給水旁路調節(jié)閥前后保持一定壓差，此過程中要始終保持省煤器入口流量在大于鍋爐MFT（277 t/h ） 流量以上的一個數(shù)值。爐水循環(huán)泵出口BR閥一般不投自動（以防BR閥瞬間開度過大引起B(yǎng)CP 電機過流過熱損壞設備），盡量加大BCP再循環(huán)的工作量，BR閥開度在85%以上，而電泵的補水只占10%左右，過冷水量占5%左右，此時省煤器入口給水流量大約保持在400 t/h 左右，從而維持分離器儲水罐水位正常，同時又能達到WDC閥處于零開度，實現(xiàn)零排放?，F(xiàn)階段電泵轉速還是手動控

14、制，所以要及時調整電泵轉速，尤其在大幅度調整給水流量時，同時要防止電泵過負荷，加強對電泵的監(jiān)視，防止電機繞組溫度、油溫、瓦溫過高、振動過大。根據(jù)啟動系統(tǒng)和吹管臨時管路暖管疏水閥的開度，在調整時盡量保持一個恒定的給水流量（適當大于最小流量），用電動給水泵轉速和給水調節(jié)旁路來控制啟動分離器儲水罐水位。緩慢增加燃料量，保持適當?shù)纳郎厣龎郝?儲水箱水位在某一點逐漸下降，兩路WDC閥逐漸關小直至全關, 啟動分離器中間點過熱度由負值逐漸升高到+2左右，機組呈穩(wěn)定升溫升壓運行狀態(tài)。隨著啟動系統(tǒng)蒸汽參數(shù)不斷升高，末級過熱器出口壓力升至6.5MPa時，提前適當提高電泵轉數(shù)，以提高給水壓力，開大電泵給水調節(jié)旁路，

15、加大給水流量；同時減少BR閥開度，將BR閥開度緩慢關小至45%以下，減少BCP再循環(huán)工作水量。在保證省煤器入口給水量428 t/h 不變的基礎上，調整電泵的補水只占45%左右，過冷水量占15%左右，BCP再循環(huán)來水占40%，保證電泵來水與BCP再循環(huán)來水之和不變，稍微開啟WDC閥控制儲水箱水位在正常范圍內。做好即將開啟臨吹#1、#2門調整準備工作。在開啟臨吹#1、#2門的過程中，相當于鍋爐過熱器系統(tǒng)安全門跑砣，其排放量比安全門排泄量更大，鍋爐過熱器壓力急劇下降，經過10余秒的延時，分離器壓力也出現(xiàn)快速下降，蒸汽量大量排出和壓力急劇下降啟動分離器儲水罐內的熱水由于壓力下降而瞬間汽化，啟動分離器產

16、生虛假水位，啟動分離器水位瞬間上升。此時，啟動分離器儲水罐內可能是無水或是只有少量水，這一點可以從BCP電機電流急劇下降來證明。BCP由于入口也就是啟動分離器內壓力下降和啟動分離器儲水罐內無水，出現(xiàn)瞬間汽化不工作，BCP再循環(huán)來水下降甚至于到零，從而影響到省煤器入口給水流量下降。為防止鍋爐給水流量低MFT保護動作和保證BCP工作正常，此時要迅速開大過冷水閥至最大，通過過冷管直接快速將電泵給水補入儲水箱內，從而保證BCP工作正常，防止BCP由于汽化而損壞。開啟臨吹#1、#2門直至全開，末級過熱器出口及啟動分離器內壓力從7MPa降到5MPa時，根據(jù)末級過熱器出口蒸汽溫度及其過熱度下降情況，及時關閉

17、臨吹#1、#2門。當臨吹#1、#2門關閉后，啟動分離器內壓力又快速上升，儲水箱內的水由于壓力升高飽和溫度隨之升高，大量蒸汽變?yōu)轱柡退?，啟動分離器水位急劇下降。在臨吹#1、#2門開啟過程中，由于大量蒸汽排到大氣中，需要快速加大電泵出力。開大電泵給水調節(jié)旁路直至全開，將省煤器入口給水流量加至850 t/h 左右，及時補充給水量，保證啟動系統(tǒng)各受熱面不出現(xiàn)斷水或缺水。臨吹#1、#2門關閉后，給水量調整根據(jù)BCP的電機電流和BR閥的開度的增大，及時將過冷水閥開度關至10%，降低電泵出力，在保證省煤器入口給水流量不低于最小循環(huán)流量和啟動分離器水位正常情況下，將啟動系統(tǒng)的各路給水控制調整到最初的升溫升壓穩(wěn)

18、定運行狀態(tài)，進行下一次吹管工作。4 結束語蒸汽吹管是新建機組啟動運行之前不可缺少的一個調試工況，該工況區(qū)別于鍋爐正常運行時發(fā)生的一些不可預料事故工況，它是一種可預料的復雜工況。蒸汽吹管時發(fā)生的給水控制與調整超出了超超臨界機組給水自動控制系統(tǒng)設計調整范圍，應該是一個盲點。超超臨界機組啟動系統(tǒng)與亞臨界汽包鍋爐相比，分離器儲水罐水位控制和汽包水位控制有相似之處，但因直流爐有最小給水流量的限制，使調整過程變得相對復雜。分離器儲水罐水位的變化導致WDC、BR閥開度改變，在對WDC、BR閥調節(jié)控制時會影響省煤器入口給水總流量，因此必須相應改變電泵給水量來保證省煤器入口流量的恒定，給水量的改變又會引起分離儲水罐水位的變化，這是一個復雜的相互協(xié)調和平衡的過程。在鐵嶺發(fā)電有限公司二期2×600MW超超臨界機組直流鍋爐第一階段蒸汽吹管給水控制與調整中所遇到的鍋爐頻繁發(fā)生MFT和啟動排放量過大問題，導致缺水而中斷；經過運行人員的精心揣摩，對超超臨界直流鍋爐給水控制采取了正確的操作調整，成功實現(xiàn)了吹管第二階段MFT零動作和啟動分離器儲水箱水量零排放，又克服了吹管過程中除鹽水補水量過大問題，確保了吹管工作順利完成。這對于當前高效超臨界、超超臨界直流爐的廣泛應用有著很好的借鑒意