350MW超臨界CFB鍋爐給水運行調整控制淺析

翟小俊 宋海峰 趙耀興

摘 要：可靠的給水控制是保證超臨界循環流化床鍋爐安全穩定運行的前提，山西國金電力有限公司（下稱國金電廠）350MW超臨界CFB機組是世界首臺350MW超臨界循環流化床鍋爐，將結合該電廠調試及運行經驗，對該機組在濕態、干態、轉態等運行工況下給水調整、控制方式進行分析及總結，為同類型機組鍋爐給水運行調整控制提供參考。

關鍵詞：超臨界；循環流化床；鍋爐給水調整控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.137

0 引言

循環流化床鍋爐燃煤適應性廣、污染物原始排放量低，符合我國以煤為主且劣質煤多的能源結構，同時能夠實現低成本超低排放。同時處于節能考慮，近年來，大容量高參數，特別是超/超超臨界參數成為我國循環流化床鍋爐發展主導方向。目前，在建和已投入運行的350MW超臨界CFB機組已達70多臺。

可靠的給水控制是保證超臨界循環流化床鍋爐安全穩定運行的前提。結合中國自主設計制造的首臺350MW超臨界CFB機組調試及運行經驗，對該機組在濕態、干態、轉態等運行工況下給水調整、控制方式進行分析及總結，為同類型機組鍋爐給水運行調整控制提供參考。

1 濕態運行時給水調整控制

鍋爐啟動至30%BMCR（105MW），鍋爐處于濕態運行。設置鍋爐啟動系統，該系統能保證鍋爐啟動和低負荷運行下水冷壁有足夠高的冷卻流量，對鍋爐濕態工況安全運行有重要意義。

（1）啟動系統。啟動系統由汽水分離器、儲水罐、儲水罐水位調節閥（361閥）、疏水擴容器、多級水封等組成，其作用是在鍋爐啟動和低負荷運行工況下在水冷壁中建立足夠高的質量流速，實現點火前清洗，點火后保護蒸發受熱面。

（2）鍋爐點火后給水調整控制。鍋爐冷態清洗完成，鍋爐點火后，鍋爐給水流量低保護（啟動流量保護：低于200t/h，延時2s，鍋爐跳閘）開始投入。此時要通過控制啟調閥控制省煤器入口流量大于200t/h，防止鍋爐BT，同時保證給水流量大于鍋爐蒸發量。另外及時投入361閥自動，維持儲水罐水位正常，爐水通過361閥到疏水擴容器，水質合格時回收至凝汽器。

點火期間，床溫逐漸升高，鍋爐熱負荷增大，通過開大啟調閥來逐漸增大給水流量，維持361閥有20%-35%的開度，同時密切監視水冷壁壁溫，若水冷壁壁溫偏差較大，及時加大給水流量。通過運行經驗，當床溫升至300℃時，給水流量不應低于250t/h；當床溫升至400℃時，給水流量不應低于300t/h。

床溫升至450℃時，鍋爐開始脈動投煤。床溫逐步上漲，當床溫升至650℃，固定碳開始燃燒，出現爆燃，床溫會有快速上漲的階段。該階段鍋爐熱負荷急劇上漲，蒸發量快速增加，會出現儲水罐水位下降、361閥快速關小的現象，及時通過啟調閥增加給水量至350t/h，維持儲水罐水位穩定及361閥開度。

在鍋爐點火后濕態運行階段，儲水罐水位主要有361閥進行控制，當儲水罐水位波動較大時，要嚴格監視和控制361閥動作情況，防止因361閥大幅變化導致儲水罐滿水和缺水，危及機組安全。

（3）濕態運行時給水調整控制。從鍋爐點火后到鍋爐轉態之前為濕態運行階段。該階段以鍋爐蒸發量、鍋爐蒸發量與鍋爐給水流量、361閥開度及水冷壁壁溫差為依據對鍋爐給水流量進行調整，通過361閥來控制儲水罐水位正常。

以鍋爐蒸發量為參考，保證鍋爐給水流量大于鍋爐蒸發量，且不應觸發鍋爐給水流量低保護。而且要保證361閥有15%-35%開度，水冷壁壁溫偏差不大于50℃。給水流量電泵運行時由啟調閥來手動控制，汽泵接帶負荷后由汽泵轉速來手動控制。361閥設計有濕態下水位自動調節模塊，在濕態下投入自動，可以很好的保證儲水罐水位的穩定（6500mm-7500mm）。操作員在濕態時鍋爐給水調整主要通過啟調閥（或汽泵轉速）來完成，減少操作員勞動強度，對機組的運行安全有極大的好處。

2 轉態過程中給水調整控制

當機組負荷升至105MW時開始轉態，分離器出口壓力小于13MPa，鍋爐給水流量不低于364.5t/h，逐漸增強燃燒，維持給水流量穩定，361閥逐漸關閉，儲水罐水位下降至2000mm，關閉361閥前電動截止閥，中間點過熱度大于3℃且鍋爐蒸發量大于364.5t/h，鍋爐進入干態直流運行，投入361閥暖閥系統。

轉干態時流量一般為鍋爐水冷壁最小流量（364.5t/h），鍋爐給水流量低保護為336t/h（正常工況下），因此選擇在給水流量為364.5t/h所對應負荷（105WM左右）較為安全。轉干態時燃燒調整應平穩、緩慢、連續進行，防止出現反復轉態、汽溫大幅升降、中間點超溫現象。轉干態過程中控制分離器壓力不大于13MPa，超過該壓力則閉鎖開啟361閥前電動閥，難以保證啟動疏水管道安全。

3 干態運行時給水調整控制

機組負荷大于105MW時，鍋爐進入直流運行狀態，給水控制方式與之前濕態運行時有著本質的區別，不需要控制儲水罐水位，而是通過水煤比控制來調節分離器出口過熱度，來保證過熱汽溫的穩定。分離器出口溫度過熱度是水煤比最為直觀的反映，它可以直觀的反映出鍋爐當前熱負荷與給水流量的匹配關系以及過熱汽溫的變化趨勢。因此，350MW循環流化床鍋爐現場實際給水控制的主要方式是維持分離器出口過熱度穩定（一般控制在15-25℃），就可保證汽側各項參數的穩定。國金電廠350MW CFB鍋爐干態直流運行時，給水自動控制方式如下：

（1）給水自動控制以水煤比為基礎，同時為減少給水調整對過熱汽溫的的影響，在水煤比控制中，引入焓控制器校正環節；（2）給水初步指令接受鍋爐主控指令，經給水加速、水煤比修正、水煤比交叉限制及各工況流量限制校正后，得到給水初步指令；（3）給水初步指令經焓值校正器修正后，形成給水主控輸出指令，改變汽泵轉速，實現給水自動調節。

通過近三年多的現場實際使用情況，以上給水自動控制方式能滿足350MW CFB在CCS、AGC及ACE工況下直流給水自動調節需求，給水投入自動時，通常無需調整過熱度偏置，就可實現過熱度、給水、汽溫穩定的控制。

4 結語

國金電廠350MW CFB機組是世界上首臺該容量的超臨界循環流化床鍋爐，是我國首次將CFB燃燒技術和直流鍋爐汽水系統結合的350MW鍋爐。給水控制是保證鍋爐安全可靠運行的前提。通過采用上述給水調整控制方式，近三年的實踐經驗，取得了較好的成效，保證了鍋爐安全可靠的運行，為同類型機組鍋爐給水運行調整控制提供參考。

參考文獻：

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[2]鄺偉等.600MW超臨界CFB鍋爐給水運行調整控制研究[J].四川電力技術，2015：88-90.

[3]東方電氣有限公司.350WM超臨界循環流化床鍋爐說明書[M].

作者簡介：翟小俊（1973-），男，山西文水人，本科，工程師，研究方向：項目整體安裝及調試。