超臨界直流鍋爐運行優化調整

摘要：介紹超臨界直流鍋爐的啟動系統結構，闡述了超臨界直流鍋爐在運行中出現的一些特點，做好優化調整，為超臨界直流鍋爐機組運行和調試提供理論基礎。

關鍵詞：超臨界 直流鍋爐 特點 優化調整

超臨界直流鍋爐在較高的壓力下運行，并且適用于各種變壓工況，易于蒸汽溫度的控制，具有較高的鍋爐效率和可靠性。

1、超臨界鍋爐概念

超臨界鍋爐指鍋爐內工質的壓力在臨界點以上的鍋爐。鍋爐內的工質都是水，水的臨界壓力是:22.115MPA 374.15 ℃；在這個壓力和溫度時，水和蒸汽轉化汽化潛熱等于零，不存在兩相區，即水變成蒸汽是連續的，并以單相形式進行，就叫水的臨界點，爐內工質壓力低于這個壓力就叫亞臨界鍋爐，大于這個壓力就是超臨界鍋爐。

2、超臨界直流鍋爐啟動系統結構

啟動系統要素：給水從給水泵來，經給水調節閥，流量孔板進入省煤器，水冷壁，啟動系統由分離器，貯水箱，循環泵，循環流量孔和循環流量控制閥組成。由水冷壁來的汽水混合物進入分離器，分離出來的蒸汽像傳統鍋爐那樣進入過熱器，分離出來的水返回貯水箱。當鍋爐準備啟動時，下面的回路充滿水，所有其他的回路盡可能保持干燥。省煤器進口，省煤器，省煤器出口，下降管和供水管，爐膛水冷壁，折焰角下降管，折焰角回路，循環泵，去省煤器的再循環管。

3、超臨界直流鍋爐特點

3.1 超臨界直流鍋爐蒸發受熱面內工質的流動是與省煤器、過熱器中的工質流動一樣，完全依靠給水泵產生的壓頭，工質在此壓頭的推動下順次通過加熱、蒸發、過熱過程，水被逐漸加熱、蒸發、過熱，最后形成合格的過熱蒸汽送往汽輪機。當給水量、空氣量、燃燒量和機組負荷有擾動時，這三個區就會發生移動。

3.2超臨界直流鍋爐蓄熱能力小，在受到外部擾動時，自行保持負荷及參數的能力就較差，對擾動較敏感，因此要對調節系統提出更高的要求。

3.3超臨界直流鍋爐給水品質要求高，因為在蒸發區不排污，除了能溶于蒸汽的鹽分被蒸汽帶走外，給水中所含雜質將全部沉積在管壁上，因此對水處理一定要不斷的加強嚴格把關，保證水品質的高質量。

3.4超臨界直流爐水冷壁的安全性存在一定的問題，超臨界直流鍋爐蒸發管出口往往是接近飽和，甚至是微過熱蒸汽，故管內發生膜態沸騰和結垢的可能性較大。強迫流動的特性常導致并列蒸發管中吸熱越多的管子，其工質流量反而越小。因此可以采用螺旋水冷壁采用整焊膜式水冷壁，各個管帶均勻地分布于爐膛四周，在同一高度上的管帶受熱幾乎一樣，相鄰管帶之間外側管管壁溫差較小(30℃)。[1]由于各管帶皆為傾斜上升，從而避免了拉姆辛管圈水平部分的較易發生的汽水分層的現象；同時，低負荷時采用爐水循環泵，建立爐水再循環，水冷壁質量流速的提高，也避免了發生膜態沸騰可能。從而有效的降低了水冷壁管的金屬溫度保證了安全可靠運行。

3.5超臨界直流鍋爐控制及調節復雜。由于超臨界直流鍋爐受熱面的金屬重量較輕，工質儲存量較小。故金屬及工質的蓄熱能力一般只為汽包鍋爐的1/4～1/2。因此在外界負荷變化時，自適應能力差，汽壓波動幅度較大，壓力波動速度往往超過汽包鍋爐一倍以上。另外由于工況變動引起熱水段、蒸發段和過熱段之間的調節互相影響，因此，要不斷提高超臨界直流鍋的控制技術。

4、超臨界直流鍋的運行控制

4.1氣壓控制

機組負荷增加時，汽機調門開大，蒸汽流量立即增加，使得汽輪機功率也同樣立即增加。由于鍋爐給水流量和燃燒率均未變化，蒸汽流量和汽輪機功率的暫時增加是由于蒸汽壓力下降而使鍋爐放出蓄熱引起。由于直流鍋爐蓄熱能力小，壓力下降的速度大一些。穩定后汽壓維持在偏低的數值。

4.2氣溫控制

超臨界直流鍋爐給水和燃料單一的變化特性決定了將明顯影響汽溫。為此必須保持燃水比不變，但即使保證燃水比作為調溫的基本手段，過熱器之間，往往仍需要噴水減溫，以適應變動工況下調節汽溫和保護過熱器的需要。運行中應使噴水調節閥開度處于中間位置，以備工況變動既能開大也能關小。因此，直流鍋爐汽溫控制的基本措施就是保持燃水比，噴水減溫只是臨時措施。通過控制中間點溫度不變，就表示汽溫變化穩定。

4.3燃燒控制

設計煤粉燃燒器共30只，分三層前后墻對沖布置。每臺磨煤機對應前后墻一層六只燃燒器。制粉系統為六臺HP磨正壓直吹系統。燃燒控制系統調節鍋爐燃料和燃燒空氣的總供給，在特定的范圍內維持燃料的燃燒。[1]并調整超臨界直流鍋的中心風，以防止熱煙氣回流，并為油燃燒器提供一定比例的燃燒空氣。

4.4給水控制

首先用電動給水泵進行鍋爐啟動，用給水操縱臺中的啟動控制閥調整給水流量。一旦該閥開啟約75%，給水操縱臺中的主管路隔離閥緩慢開啟并切換到單獨由給水泵轉速控制。當主隔離閥完全開啟時，啟動控制閥緩慢關閉，汽動給水泵甩負荷，運行人員啟動電動給水泵，必要時可以打開啟動控制閥。[1]但是因為爐內供熱量未變，給水量增加使得加熱區和蒸發區變長而過熱區變短，增加的給水量先要填補加熱區的增長的空間，而且增加的水量變成蒸汽要經過共質流動及傳熱過程，所以蒸汽流量是逐漸上升的。由于燃燒率沒有變動，而給水量的增加使過熱區減少了，同時蒸汽流量增加，從而使過熱汽溫在經過一段較長的遲延后，單調下降，最后穩定在一個較低的溫度。

綜上所述，介紹超臨界直流鍋爐的啟動系統結構，闡述了超臨界直流鍋爐在運行中出現的一些特點，做好優化調整，在實際運行中更為合理和精確的控制機組運行，也為超臨界直流鍋爐機組運行和調試提供理論基礎。

參考文獻：

[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]孫浩，楊文貴，周福貴．超臨界直流鍋爐啟動系統介紹[J]．鍋爐制造，2006 第1期

[3]艾百仁，崔洋，王新琳．660MW超超臨界鍋爐啟動試運情況介紹[J]．鍋爐制造，2010 第4期

[4]孫浩，陳琪．350MW超臨界直流鍋爐現場試驗研究[J]．鍋爐制造，2010 第3期