國產600MW超臨界鍋爐啟動分離器水位調節措施

張玄

摘 要：國產600MW超臨界直流鍋爐采用帶爐水循環泵的啟動系統，啟動分離器在鍋爐啟停及濕態運行過程中作為一個汽水分離設備同時又起一個固定蒸發點作用，啟動分離器水位過高將造成過熱器進水，危機到汽輪機安全，啟動分離器水位過低，將造成省煤器前流量低，危機到水冷壁安全。

關鍵詞：超臨界直流鍋爐；啟動分離器；汽水分離；蒸發點

1 前言

某公司Ⅰ期鍋爐采用上海鍋爐制造廠生產的超臨界變壓直流鍋爐，啟動系統為帶循環泵的內置式分離器系統，在鍋爐的啟動及低負荷運行階段，爐水循環確保了在鍋爐達到最低直流負荷之前的爐膛水冷壁的安全性。

2 研究問題及現狀

在爐前沿寬度方向垂直布置2只外徑/壁厚為φ812.8/90mm的汽水分離器，其進出口分別與水冷壁和爐頂過熱器相連接。每個分離器筒身上方切向布置4根不同內徑的進口管接頭、頂部布置有2根內徑為φ231.7mm至爐頂過熱器管接頭、下部布置有一個內徑為φ231.9mm疏水管接頭。汽和水的引出方向應與汽水引入管的旋轉方向相一致，以減少阻力。

在鍋爐啟停過程或鍋爐運行在濕態時，啟動分離器起到汽水分離作用，蒸汽進入過熱器系統，分離出來的水通過啟動系統進入擴容器，使分離出來水的質量和熱量得以回收，同時又起到固定蒸發點作用，即必須保證啟動分離器水位在可控范圍內，水位高導致過熱器進水，危機機組安全運行，水位過低，省煤器前最低給水流量不能保證，威脅到水循環安全，所以啟動分離器水位控制顯得十分重要。

2.1 影響啟動分離器水位的因素

2.1.1給上泵向爐內補水量的大小，補水量多于排水量，集水箱水位就升高，反之集水箱水位就降低；

2.1.2高水位調節閥HWL的開度，在鍋爐補水量一定情況下，開度越大，排水量越大，集水箱水位越低；

2.1.3啟動分離器出口壓力變化，若壓力突降，將造成虛假水位，啟動分離器水位升高，反之啟動分離器水位下降；

2.1.4鍋爐燃燒率的變化，突然增加燃料時，將造成啟動分離器水位升高，若給水泵出口壓力不變情況下，由于啟動分離器壓力升高，給水調門后壓力與啟動分離器出口壓力間壓差降低，導致鍋爐補水量降低導致水位降低；

2.1.5啟動過程中汽水共脹因素影響。

2.2 鍋爐啟動分離器水位調節技術措施

我公司采用帶爐水循環泵啟動系統，鍋爐給水流量包含給水泵向鍋爐補水量與爐水循環泵出口給水流量。鍋爐補水量、爐水泵出口給水流量、鍋爐蒸發量、鍋爐排放量四者中任意一個發生變化都將導致啟動分離器水位的變化。在理想狀況下，鍋爐濕態運行時，鍋爐補水量加上爐水循環泵出口流量減去鍋爐蒸發量與高水位調節閥排放量之和應該達到動態平衡，此時啟動分離器水位將保持穩定。為了保持啟動分離器水位在正常范圍內（6～9米），避免不安全現象的發生，啟動分離器水位調節技術措施如下：

2.2.1啟動過程中，專人監視調整分離器水位及省煤器入口流量，內擾或外擾都會使啟動分離器水位發生波動，應做好提前控制，維持啟動分離器水位穩定。影響分離器水位的操作應及時通知監盤人員將水位控制有一定裕度，如旁路投入、磨煤機啟動、油槍投入、并泵操作等。

2.2.2啟動前和停爐前應實際進行開關HWL1、HWL2調整門、電動門試驗，保證動作可靠。

2.2.3鍋爐燃燒率的變化應緩慢平穩，尤其在工質膨脹過程中，禁止大幅調節鍋爐燃燒率，避免啟動分離器滿水。

2.2.4加減負荷要按照規程規定進行，大幅度改變負荷后要穩定10～15分鐘，以防止因燃燒的變化而導致分離器水位大幅度波動。

2.2.5啟動過程中及時核對兩個啟動分離器水位基本一致，當各水位計偏差大時，應查明原因予以消除。

2.2.6啟動一次風機時，若磨煤機內有存煤，則會有少量煤粉進入爐膛，出現水位上升。因此，啟動一次風機前，應保持較低水位。

2.2.7啟動系統處于水位控制方式時，監視HWL1、HWL2調整門動作正常，啟動分離器水位維持6m，達+12.6m時報警，達+14.5m時延時70s MFT動作。HWL控制聯鎖值見表，設置自動偏置滿足運行需要。

2.2.8啟停過程中鍋爐給水調門前壓力要始終保持比啟動分離器出口壓力高2Mpa左右，防止由于給水壓力不足導致鍋爐補水困難，造成啟動分離器水位低。

2.2.9啟動過程中任何情況下HWL開度不要超過35%（鍋爐未起壓前除外），以防造成大量回水外排造成爐水泵入口給水流量低，導致省前流量低鍋爐MFT，另一方面，造成啟動分離器壓力大幅降低，導致啟動分離器水位進一步升高，造成啟動分離器滿水鍋爐MFT。

2.2.10若在啟動過程中由于主汽壓力影響造成啟動分離器水位升高或降低時，應通過高低旁開度或汽輪機調門開度保持主汽壓力穩定性，保證啟動分離器水位穩定性。如啟動分離器水位高通過減小鍋爐補水量同時HWL調節閥又不敢大幅開大時（主汽壓力進一步降低，分離器水位會進一步上升），此時應關小高旁或關小汽輪機調門開度提高主汽壓力，將啟動分離器水位調節穩定后再開大高旁或增加汽輪機負荷。

2.2.11機組負荷在150MW～180MW時，應進行機組給水主路倒旁路或旁路倒主路切換工作。若由旁路切換為主路時，鍋爐給水調門開度必須大于85%，給水調門前后壓差小于0.8Mpa，啟動分離器水位保持（6～9）m且穩定時，方可進行給水旁路倒主路切換工作，此時不應有其它影響給水旁路倒主路切換工作，如并泵、啟停制粉系統等操作。嚴禁在給水調門前后壓差較大情況下抱有僥幸心理，采用主給水電動門進行中停截流方法進行。（往往導致啟動分離器滿水，鍋爐MFT）。

2.2.12在滑參數停機過程中，且采用汽泵運行方式時，因汽泵最低轉速為3000rpm，出口壓力11MPa左右，主汽壓力在6Mpa以下時，壓力下降爐水放出的汽化潛熱較大時，給水調門前后壓差較大，往往導致啟動分離器水位高不好調整，為了避免此類情況發生，機組負荷在轉濕態后，及時退出高加，通過向爐內補充溫度相對較低的水以吸收管壁及爐水放出的汽化潛熱，從而保證啟動分離器水位在可控范圍內。

2.2.13在停機過程中汽輪機打閘前，鍋爐還需運行情況下，應提前增加給水泵轉速，提高給水壓力，以免汽輪機打閘后造成主汽壓力快速升高，導致啟動分離器水位迅速下降甚至水位到零。汽輪機打閘后，應根據給水壓力與啟動分離器壓力差值、啟動分離器水位情況，開啟給水調門開度，維持啟動分離器水位正常。

2.2.14 鍋爐MFT時兩臺汽泵跳閘電泵聯啟后，轉速指令置22%，電泵出口壓力約為6～8MPa，亦應調整電泵轉速，控制鍋爐上水量，防止鍋爐超壓。隨著鍋爐壓力的變化，上水量及汽水分離器水位會隨之變化，此時鍋爐壓力尚高，HWL電動門及調整門邏輯閉鎖打不開，謹防鍋爐滿水。

3 結論

通過上述論證可以看出，上述啟動分離器水位調節技術措施完全可以滿足啟動分離器水位調節需求，保證鍋爐運行安全，在現實操作中也得到具體驗證，是一種值得借鑒的方案。

參考文獻

[1] 上海鍋爐廠設備說明書