600mW超臨界機組降壓吹管的過熱汽溫控制策略

胡穎炯

甘肅電力科學研究院，甘肅蘭州 730050

某電廠二期工程2×600mW HG-2072/25.4-YM12型機組鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司國產超臨界燃煤機組，本期工程裝設兩臺600mW超臨界直接空冷凝汽式燃煤發電機組，鍋爐為超臨界壓力、循環泵式啟動系統、前后墻對沖低NOX軸向旋流燃燒器、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態排渣、全鋼構架的變壓本生直流爐。鍋爐以最大連續負荷（B-MCR）工況為設計參數，最大連續蒸發量2072T/H，過熱器蒸汽出口溫度為571℃，再熱器蒸汽出口溫度為569℃，給水溫度294.8℃。

鍋爐爐膛斷面尺寸為23 567.3mm×17 012.3mm，爐膛標高48 051mm以下采用螺旋水冷壁、上部為垂直膜式水冷壁。啟動循環系統選用一臺KSB爐水循環泵，鍋爐在啟動和停爐工況低于本生負荷（30%B-MCR）時需投入爐水循環泵。頂部受熱面各部分間采用大口徑連接管連接。汽水系統圖見圖1。

鍋爐前后墻對沖布置低NOX軸向旋流燃燒器，共3層30只，配有6臺中速磨煤機， OFA燃盡風噴嘴布置在燃燒器上方，前后左右墻共16只。A層燃燒器采用等離子點火系統，并保留點火油系統，每臺燃燒器配有一支油槍，油槍采用機械（蒸汽）霧化噴嘴，點火槍和油槍均為可伸縮式，油槍的最大出力按20%B-MCR工況設計。

1 等離子點火準備

1）吹管時采用低位發熱量Qnet.v.ar =19.83MJ/kg，干燥無灰基揮發分Vdaf=34.97%的校核煤種，同時調整磨煤機出口旋轉分離器使其轉速在85轉/分鐘。吹管期間飛灰取樣結果為飛灰可燃物含量7.50%；

2）在磨煤機人口的熱風道上安裝暖風器，在磨煤機暖磨時可將磨煤機人口一次風溫加熱到150℃以上，提高了煤粉的著火熱；

3）合理控制煤風比。理論上，煤風比為0.36～0.52之間是等離子點火成功的最佳范圍，實際運行期間設定初始給煤量為25 t/h，初始風量為60t/h，初始煤風比為0.41；

4）鍋爐冷態通風試驗期間進行了磨煤機出口5管調平，31m/s風速下的各煤粉管風速最大偏差為1.89%，可保證5個煤粉燃燒器的熱負荷分配均勻；

5）等離子點火器采用380V直流供電，輸出功率為5×500kW。等離子點火升溫升壓特點：傳統的投煤點火升溫升壓的速度通過油壓的調節和油槍的增減進行控制。

2 等離子點火方式下的降壓吹管

等離子點火在投粉前位于燃燒器中的等離子發生器已處于拉弧狀態，磨煤機人口風溫達到額定值后即可投煤。投煤初期將拉弧功率和煤粉濃度設定在較高的范圍，煤粉點燃后隨鍋爐熱負荷增大可適當降低拉弧電流和煤量，這樣通過簡單的煤量增減就可進行升溫升壓速度的控制。

鍋爐設計冷態起動曲線如圖2所示。

機組冷態起動至沖轉參數8.92MPa，360℃時的時間為150min，平均升溫速率為2.40℃/min，平均升壓速率為0.059MPa/min。

實際升溫升壓情況，冷態起動初期由于蒸汽流量小，分離器及過熱器升溫升壓速率基本處于相同水平，最大升溫速率為1.94℃/min，最大升壓速率為0.018MPa/min。實際升溫升壓速率小于設計值，避免升溫升壓太快而造成熱應力過大，有效地減少了機組損耗，有利于提高鍋爐的使用壽命。

3 過熱汽溫控制

某電廠600mW超臨界機組鍋爐給水電動門至各高低溫受熱面之間未設置閥門，機組起停全程采用滑起滑停方式。位于鍋爐汽水交界處的汽水分離器是鍋爐工質相變轉換的樞紐，分離器下部的儲水箱下方設有爐水啟動循環泵，有效地解決了啟動初期水冷壁最小循環流量問題。使該鍋爐啟動時減少了工質損失，提過了鍋爐經濟性。

水位調節類似于汽包鍋爐的水位控制，主要由儲水罐水位溢流調節閥控制水位，鍋爐點火吹管期間投人溢流閥的自動。臨沖閥開關期間關閉溢流閥。吹管初期發現吹管過程中分離器水位波動較大，主汽溫度有逐漸下降趨勢。經認真分析確認是由于爐水循環泵開度過大的原因，造成鍋爐升壓過快，氣溫偏低。調整爐水循環量略大于水冷系統最小流量，氣溫逐漸穩定在410℃。進一步調整爐水循環泵在自動方式運行。

表1 沖管參數表

從表1可以看出，吹管期間分離器人口汽溫已達到微過熱狀態，過熱器壓降大于運行時設計壓降。

4 等離子點火吹管效果

設計分離器至過熱器出口之間的壓差為1.41MPa左右，實際吹管期間在保持過熱器出口聯箱壓力為5.2MPa～6.3MPa時開吹管控制門，過熱器出口聯箱壓力為3.8MPa～4.3MPa時關吹管控制門。分離器與過熱器出口最大壓差為2.50MPa，根據小區段壓降法計算吹管動量比：

式中：△Pe為額定工況過熱器壓降MPa；

△P為吹管工況過熱器壓降MPa。

沖管過程中，分離器-過熱器出口壓降為2.00MPa～2.50MPa，沖洗過程中按壓降法計算的過熱器系統沖管系數保持在1.42～1.79之間，均大于1.40，保證了沖洗效果。沖洗過程中鍋爐采用等離子模式啟動和運行，實現了無油沖管。

整個吹管歷時4天，總計燃煤940t，耗水量為8 000t左右，共吹管108次。

5 結論

圖1 鍋爐過熱及啟動系統汽水熱力系統圖

圖2 600mW超臨界鍋爐冷態啟動曲線

本文介紹了某電廠600mW超臨界機組等離子點火降壓吹管的過程。吹管初期發現吹管過程中分離器水位波動較大，主汽溫度有逐漸下降趨勢。分析確認是由于爐水循環泵開度過大的原因，造成鍋爐升壓過快，氣溫偏低。調整爐水循環量略大于水冷系統最小流量，氣溫逐漸穩定在410℃。并進一步調整爐水循環泵在自動方式運行?？s短了吹管時間同時節約了大量除鹽水，保證了機組吹管過程連續穩定。

[1]汪祖鑫.超臨界壓力600mW機組的啟動和運行[M].北京：中國電力出版社，1996.

[2]中國華東電力集團公司科學技術委員會.600mW火電機組運行技術叢書（鍋爐分冊）[M].北京：中國電力出版社，2000.