660MW超临界直流锅炉冷态启动时贮水箱液位控制

660MW超临界直流锅炉冷态启动时贮水箱液位控制

高佑峰

(吉林电力股份有限公司白城发电公司吉林省白城市137000)

摘要：超临界锅炉的启动系统是超临界机组的一个重要组成部分。由于超临界锅炉没有固定的汽水分离点，在锅炉启动过程中，给水量会小于炉膛保护及维持流动稳定所需的最小流量，因此必须在炉膛内维持一定的工质流量以保护水冷壁不致过热超温，同时要控制好贮水箱液位，并减少贮水箱溢流流量，以减少锅炉热量损失，达到节省燃料的目的。

关键词：直流锅炉贮水箱液位控制

新一代超临界机组的启动系统多数采用内置式分离器和带有炉水循环泵的启动系统。采用内置式分离器的最大优势是汽水分离器串联在汽水管道上，减少了分离器进出口的高压阀门数量。机组启动时，分离器起汽水分离的作用，启动系统解列时，分离器不起汽水分离作用，而是充当蒸汽连通管道。根据快速起停和灵活的机组负荷跟踪性能的需要，启动系统可采用不同的形式：即扩容器和带有炉水循环泵等形式。带有扩容器的启动系统初投资比较低，启动操作比较简单，而采用引进技术国产化的新一代660MW超临界机组多数采用带有炉水循环泵的启动系统。该系统对提高机组快速启停性能和保证水冷壁在30％～35％MCR以下范围内的运行安全性具有良好的性能和比较成熟的技术。本文以吉林电力股份有限公司白城发电公司两台锅炉为例。

白城发电公司锅炉为2台660MW超临界燃煤空冷发电机组，单炉膛、一次再热、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。由哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进三井巴布科克能源公司（MitsuiBabcockEnergyLimited）技术生产。锅炉启动系统带炉水循环泵和大气式疏水扩容器，可在30％～100％负荷内实现变压运行。额定负荷时给水调节采用三台35%B-MCR电动调速给水泵全部运行。锅炉的汽水流程以内置式汽水分离器为界设计成双流程，从冷灰斗进口一直到标高46.459m的中间混合集箱之间为螺旋管圈水冷壁，再连接至炉膛上部的水冷壁垂直管屏和后水冷壁吊挂管，然后经下降管引入折焰角和水平烟道侧墙，再引入汽水分离器。从汽水分离器出来的蒸汽引至顶棚和包墙系统，再进入一级过热器中，然后再流经屏式过热器和末级过热器。

锅炉的启动系统为带炉水循环泵的启动系统，内置式汽水分离器布置在锅炉的前部上方，其进口与水平烟道侧墙和烟道管束的出口相连，出口与贮水箱相连，贮水箱中的疏水排至大气式疏水扩容器或水质合格后进入凝汽器，在启动过程中可以回收工质。

启动系统及容量的确定，是根据锅炉最低直流负荷、机组运行方式、质量流速的选取、以及工质的合理利用等因素确定的，本工程设计的最低直流负荷（即本生点）为30%BMCR，采用带并联布置的再循环泵和大气式疏水扩容器的内置式启动分离启动系统，包括启动分离器、再循环泵、贮水箱、水位控制阀、截止阀、管道及附件等。启动系统的主要管道包括：过冷水管道，循环泵入口管道，循环泵出口管道，高水位控制管道，循环泵再循环管道及暖管系统管道等。启动系统中设置有炉水循环泵，通过循环泵建立有效的工质循环，保持炉膛所需的最小流量。给水经省煤器和炉膛加热后，工质流入汽水分离器，经汽水分离后的热水被循环泵重新送入省煤器。采用炉水循环泵可减少工质损失及热量损失，提高电厂的经济性，同时可减少启动时对锅炉的热冲击。本锅炉采用四只启动分离器，在锅炉启动过程中和低负荷运行时可进行有效的汽水分离。启动分离器为圆柱形筒体结构，直立式布置。封头采用球形结构。筒体及封头材料均为SA335P91。分离器按全压设计，并充分考虑了由于内压力、温度及外载变化引起的疲劳。分离器的设计除考虑汽水的有效分离外，还充分考虑了启动时的汽水膨胀现象。贮水箱，为圆柱形结构，内径为585.9mm，长度约为10.8m，具有较小的水容积和汽扩散空间。贮水箱上设置有水位测点、压力测点、温度测点、放气、疏水接头等。

贮水箱数量为1只，也是立式筒体，外径为φ610mm，壁厚为65mm，筒身高度为10m，材料为WB36，在其下部共有4根来自分离器的径向连接管分两层引入分离器的疏水。

本工程贮水箱和4只分离器平行、并联布置，因此分离器和分离器出水管都提供一定的有效贮水容积，使得贮水箱的体积相对减小。由于贮水箱和分离器并联可能因相互间的压力不均衡而引起各自的水位波动，因此在贮水箱上部引出4根φ76×10MWT的压力平衡管与分离器相连来保持压力的平衡。

冷态启动初期既要控制好给水流量，又要控制好锅炉温升率及贮水箱液位，并减少贮水箱溢流流量，以减少锅炉热量损失，达到节省燃料的目的。启动初期一般维持省煤器入口流量大于500t/h，给水流量根据燃料量及贮水箱液位调整，炉水循环泵出口调整门固定一个开度，只在贮水箱液位大幅波动时参与调整，贮水箱溢流阀手动控制，通过给水流量控制贮水箱液位，只在贮水箱液位高时参与调整，尽量少开或者不开溢流阀，以达到节省燃料的目的。

一、启动过程人员分工

启动过程中应安排一人专门负责调整贮水箱液位，一人进行主再热汽温及高低旁的调整，不可一人同时对贮水箱液位和主再热汽温及高低旁进行调整，以免分散精力，注意力不集中。贮水箱液位调整过程中在液位稳定一段时间后会有一个液位迅速下降的过程，此过程可能只有十几秒，液位就会达到炉水循环泵跳闸值，所以要求负责调整贮水箱液位的人应随时保持注意力集中，如果负责调整贮水箱液位的人疲劳导致注意力下降应调换人员进行调整贮水箱液位。

二、贮水箱水位影响因素以及调整高低旁、减温水时水位的变化方向

贮水箱液位主要受上水量及炉水蒸发量影响，同时燃料量、高低旁开度、过热器减温水量、贮水箱溢流调节门开度、炉水循环泵出口门开度等也会对贮水箱液位造成影响。高低旁缓慢开大时，蒸汽流通量增加，在上水量不变时，贮水箱液位会下降。因过热器减温水接自给水管道，所以减温水门开大时，上水量会减小，造成贮水箱液位下降。所以要求负责调整贮水箱液位与负责调整主再热汽温及高低旁的两人在进行调整时充分沟通，在高低旁及过热器减温水进行调整时，及时对上水量进行调整。

三、贮水箱水位控制要点

贮水箱溢流调节门投自动时在贮水箱液位7000mm时会自动开启，为减少贮水箱液位的扰动建议将贮水箱溢流调节门投手动状态。

DCS上贮水箱液位9500mm左右满量程，为便于调整建议将贮水箱液位保持在高位，保持贮水箱液位8000mm至分离器液位3000mm之间，液位在高位运行时，应加强监视分离器液位及分离器出口温度，防止过热器进水，造成过热器损坏。

炉水循环泵出口门保持一个开度不变，在贮水箱液位下降很快时，可以关小该门使液位快速上升，但要注意保持炉水循环泵流量大于150t/h，防止炉水循环泵再循环联开，造成扰动。

启动前期应保持给水泵勺管开度不变，通过上水调门调整给水量，后期给水量需求大，压力不够时，应间隔操作给水泵勺管和上水调门，避免同时操作，以免扰动过大。

贮水箱液位下降较快时，也可短时间将炉水循环泵挂牌，防止液位低炉水循环泵跳闸，若贮水箱已无可见液位，应手动停止炉水循环泵运行。

四、炉水循环泵跳闸后的处理要点。

发现炉水循环泵跳闸，应立即开大给水泵勺管和上水调门，将给水流量加至486t/h以上，防止锅炉给水流量低延时30s而发MFT。同时应立即开启贮水箱至水冲洗管路电动门1、2，防止贮水箱与分离器满水，同时关小减温水，防止汽温下降过快，待工况稳定后启动炉水循环泵，恢复原运行方式。

结束语

近些年来，随着我国新能源行业的大力发展，火力发电受到严峻挑战，在燃料成本上升，发电量萎缩的市场条件下，各火力发电厂应加强运行管理，在运行调整中进行精细化管理，以达到节约成本，增加盈利能力。