600WM超臨界直流鍋爐轉直流過程分析

【摘 要】河北西柏坡發電有限責任公司#5、#6鍋爐為內置啟動系統的超臨界直流鍋爐。自投產以來，在啟動過程鍋爐由濕態轉為干態（即直流運行狀態）時，鍋爐水冷壁有短時超溫現象，嚴重威脅鍋爐受熱面的安全運行。通過組織現場的調試以及實驗，制定了新的轉直流運行措施。

【關鍵詞】超臨界直流鍋爐；直流運行；水冷壁；超溫

1前言

西柏坡電廠三期為兩臺超臨界機組，鍋爐是北京巴威公司生產的超臨界參數 SWUP鍋爐。型號為：B&WB-1950/25.41-M。鍋爐配有帶循環泵的內置式啟動系統，水冷壁下部為螺旋管，上部為垂直管布置。自投產以來，在鍋爐啟動由濕態轉為直流運行期間，鍋爐水冷壁有短時超溫現象，螺旋管壁溫最高達 520℃，垂直水冷壁聯箱引出管最高達 530℃，嚴重威脅鍋爐受熱面的安全運行。

2 概況

河北西柏坡發電有限責任公司#5、#6 鍋爐為北京巴布科克·威爾科克斯（B&WB）

有限公司生產的 B&WB-1950/25.41-M 型超臨界直流鍋爐。鍋爐配有帶循環泵的內置式啟動系統。采用中速磨冷一次風機正壓直吹式制粉系統，每臺鍋爐配備 6 臺 ZGM113N 型中速磨煤機，前后墻對沖燃燒方式，36 只 DRB-4Z 型超低 NOx 雙調風旋流燃燒器分三層對稱布置在矩形燃燒室的前、后墻上，每只燃燒器配有一只點火油槍，前下層燃燒器配有等離子點火裝置。16 只 NOx（OFA）噴口置于噴燃器上層。

與汽包鍋爐不同，直流鍋爐點火時，為了減少流動的不穩定和保持水冷壁管壁溫低于允許值，必須保證爐膛水冷壁管中的流量不低于最小流量值。本鍋爐爐膛水冷壁管所需的最小流量值為27%MCR（即526.5t/h）。但在鍋爐啟動和產汽量低于爐膛所需的最小流量負荷區間運行時，多余的水又不希望進入過熱器系統，此時就需要在過熱器前設置一個啟動旁路系統來將多余的水排掉。因此超臨界直流鍋爐啟動系統的主要作用就是在鍋爐啟動、低負荷運行（蒸汽流量低于爐膛所需的最小流量時）及停爐過程中，維持爐膛內的最小流量，以保護爐膛水冷壁管，同時滿足機組啟、停及低負荷運行時對蒸汽流量的要求。

啟動系統如下圖：

在鍋爐啟動過程中，根據鍋爐說明書當過熱器出口主汽流量達到30%MCR（即負荷約210WM）時，保持省煤器入口給水流量不小于526.5t/h，緩慢增加燃料量，鍋爐進入直流運行模式。

自投產以來，每當啟動過程中，在210WM左右鍋爐轉入直流運行后往往水冷壁壁溫會出現偏差以至于部分管壁溫度超溫，到達520℃左右，且此時過熱也會快速上漲，漲至60左右，嚴重威脅鍋爐受熱面的安全運行。

3 原因分析

1、在機組并網后升負荷過程中，由于爐膛溫度偏低，燃燒效率偏低，煙氣溫度偏低也導致了過熱器組的換熱效率低，為了保證汽溫、汽壓滿足對應負荷階段的需要，燃料量往往比機組正常運行時大。此時應該保證入爐總給水流量滿足水冷壁冷卻需求從而保證水冷壁壁溫不出現偏差甚至超溫。

2、在機組并網后升負荷至210WM轉為直流運行時，此時啟動系統退出運行，而主蒸汽流量約為650t/h，若要保持鍋爐的直流運行狀態，而給水流量與減溫水流量之和要和主蒸汽量保持一致。由于此時主蒸汽流量偏低，導致入爐總給水流量偏低，給水在水冷壁中分配不均衡導致部分水冷壁管冷卻不好，溫度出現偏差，甚至部分管壁超溫。如下圖：

3、綜上，在鍋爐啟動初期，為了保證主蒸汽參數的穩步上升，鍋爐需要強化燃燒，而此時鍋爐規程規定的給水流量不小于526.5t/h已經不能滿足水冷壁冷卻的需要。

2018年11月15日五值三單元后夜，接班后#6爐升溫升壓階段，6D磨煤機運行，煤量23t/h，等離子投入正常，一根油槍投入運行。吸、送、一次風機兩側運行，燃燒穩定。主汽壓力3.6Mpa，主汽溫337℃，高旁檢修就地確認后開至57%。

2：20到達沖車參數后，汽機沖車；2：38中速暖機2.5小時；5：10暖機結束。

6：00#6機并網帶初負荷暖機30分鐘。暖機期間開啟6C制粉系統運行。6：20機組負荷55WM，高旁關閉，主汽壓力6.2Mpa，主汽溫度460℃，入爐總給水流量717t/h，燃料量57t/h。

6：43負荷130WM，#6爐將給水旁路開始倒至主給水運行，期間開啟6A制粉系統運行。6：47，主給水電動門開展，此時負荷160WM，主汽壓力9.0Mpa，主汽溫480℃，燃料量90t/h，入爐總給水流量830t/h。6：57分主汽溫度快速下降至459℃，此時負荷上升至170WM，立即保持負荷降低給水流量，增加燃料量，將漏流的過熱器減溫水全部關閉。7：04主汽開始上升，此時負荷190WM，入爐總給水流量637t/h，燃料量109t/h。

7：15分，鍋爐側水冷壁螺旋管壁溫開始報警，此時負荷260MW，燃料量131t/h，入爐總給水流量800t/h。此時鍋爐爐水循環泵正常運行，鍋爐未轉直流，但是過熱度已經有19，立即增加給水流量，降低過熱度。7：30鍋爐各壁溫測點恢復正常。

通過上述開機實例，根據負荷和流量曲線從新選擇鍋爐轉直流的節點，通過啟動過程的實驗，在保證啟動流量不低于750t/h時，水冷壁壁溫變化變得穩定上升，從而能保證水冷壁冷卻需求。因此，在負荷280MW～300MW時，保持省煤器入口給水流量不小于750t/h，緩慢增加燃料量，鍋爐進入直流運行模式，從而保證水冷壁不超溫。

4 轉直流后防止水冷壁超溫的對策

1、鍋爐在轉直流前應時刻關注水冷壁各個管壁溫度的變化，若有明顯的偏差出現，部分管壁溫度上升過快，應及時增加給水流量從而保證水冷壁不超溫。

2、鍋爐轉直流之前，濕態運行期間的主汽溫度的調整和給水流量（貯水箱水位一直保持在9m以下）并無直接關系。主汽溫度降低時不應減少給水流量，應保證鍋爐啟動流量不低于750t/h（循環量加給水量），從而保證水冷管壁的冷卻不超溫。

3、鍋爐應290WM左右時再轉直流，因為此時轉直流時給水流量能保持在750t/h以上，從而保證各水冷壁管的分配和冷卻。

4、鍋爐在啟動后剛剛轉直流運行時，要及時調整水煤比，應控制過熱度的變化不應過快。而且剛啟動初期，煤量較大，應保持較大給水流量從而保證水冷壁管不超溫。

5 結論

通過實驗證明，再鍋爐啟動時轉直流時，主要是由于給水流量偏低時，工質的質量流速偏低以及水力分配不均是引起水冷壁超溫的主要原因，通過推后鍋爐轉直流的節點，保證入爐給水流量不低于750t/h左右，有效的遏制水冷壁超溫的現象，保證了鍋爐受熱面的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]《火力發電廠節能和指標管理技術》李青、公維平主編 中國電力出版社

[2]《超臨界、超超臨界燃煤發電技術》西安熱工研究院編中國電力出版社

作者簡介：

崔良，性別：男，出生日期：1980.03學歷：本科，職稱：電力工程師，籍貫：河北省平山縣，研究方向：火力發電廠集控運行專業

（作者單位：河北西柏坡發電有限責任公司）