600MW機組變工況時汽溫、汽泡水位的變化和預(yù)防

沈亞齋

(貴州金元發(fā)電運行有限公司盤南分公司，貴州六盤水553505)

汽溫的變化和鍋爐的結(jié)構(gòu)關(guān)系十分密切，對于一次中間再熱機組，過熱汽溫和再熱汽隨負荷的變化也不盡相同。對于東方公司設(shè)計的鍋爐大多沒有設(shè)計有輻射式壁式再熱器，它的汽溫特性過熱汽溫表現(xiàn)為輻射特性而再熱汽溫表現(xiàn)為對流特性。對于CE公司設(shè)計的鍋爐大多設(shè)計有輻射式壁式再熱器，它的汽溫特性再熱汽溫表現(xiàn)為輻射特性而過熱汽溫表現(xiàn)為對流特性。

1 幾種特殊工況對汽溫變化的分析

1.1 制粉系統(tǒng)啟停

制粉系統(tǒng)啟動時，假如運行中總?cè)剂狭坎蛔髯兓?，而只是制粉系統(tǒng)啟動時增加了制粉系統(tǒng)運行所必須的最小通風(fēng)量，此時爐內(nèi)燃料總發(fā)熱量不變而總風(fēng)量增加，爐內(nèi)溫度降低，產(chǎn)汽量降低，而總的煙氣增加對流換熱加強，主汽壓力和溫度的變化趨勢如圖(1)所示。假如給煤機煤量為最低給煤量，啟動一套制粉系統(tǒng)一般最低增加風(fēng)量為70t/h，由于風(fēng)量和總?cè)剂狭慷枷鄳?yīng)增加其主汽溫度、壓力都要相應(yīng)的升高，其變化趨勢如圖(2)所示。制粉系統(tǒng)的停運時汽溫的變化趨勢和啟動時相反。

對于直吹式制粉系統(tǒng)啟停上層制粉系統(tǒng)時的汽溫變化較大，啟動時火焰中心上移爐膛出口煙溫升高，同時煙氣量增加。汽溫上升的幅度較大。而下層制粉系統(tǒng)的啟動對汽溫的影響不大，制粉系統(tǒng)啟動火焰中心下移，如總?cè)剂狭坎蛔鞲淖?，則汽溫在爐膛出口煙溫降低和煙氣量增加兩個相反作用因素的影響下將變化不大。要維持汽溫的穩(wěn)定可以根據(jù)上述的變化趨勢及時調(diào)整減溫水流量。

1.2 加減負荷時汽溫與壓力的變化趨勢

1)在加負荷時，燃料進入爐膛后，在爐內(nèi)的燃燒時間一般只有2～3 s。爐膛及煙氣的溫度上升很快，而壓力的上升是一個蒸汽逐漸積累的過程，蒸汽量隨著壓力的上升而增大，在加負荷時，由于爐膛及煙氣的溫度上升與煙氣流量快速增大，對流換熱量快速增加，而蒸汽流量還來不及改變或只有較小的改變，蒸汽溫度上升的幅度較壓力的要大，當(dāng)壓力達到平衡后，蒸汽溫度又有小幅度的降低。其變化趨勢如圖(3)所示:

2)降負荷時，進入爐膛的燃料量減少，煙氣量減少，煙氣溫度降低，傳熱減弱，而蒸汽量的變化反應(yīng)較慢，蒸汽溫度降低，當(dāng)壓力達到平衡后，蒸汽溫度又有小幅度的回升。其變化趨勢如圖(4)所示:

圖1 啟制粉系統(tǒng)總?cè)剂狭坎蛔儠r溫度壓力變化

圖2 啟制粉系統(tǒng)時溫度壓力變化

圖3 升負荷時溫度壓力變化

3)根據(jù)上述加減負荷時溫度的變化趨勢，超前調(diào)節(jié)減溫水流量以維持汽溫在規(guī)定的范圍內(nèi)。加負荷時先增加減溫水量，當(dāng)要接近目標(biāo)負荷時適當(dāng)減小減溫水量;減負荷時先減少減溫水流量，當(dāng)要接近目標(biāo)負荷時再適當(dāng)增加減溫水量。

圖4 降負荷時溫度壓力變化

1.3 壓力突變對溫度的影響

假如燃燒工況不變，壓力突然升高，說明蒸汽流量減少，蒸汽溫度急劇上升;反之蒸汽溫度將快速下降。在全甩負荷時，過、再熱器內(nèi)蒸汽流量非常小，過、再熱器干燒，蒸汽溫度急劇上升而接近管外壁溫度，由于煙氣的傳熱，爐管及蒸汽溫度直線上升而超限，此時，要控制管壁和蒸汽溫度，必須及時投入旁路系統(tǒng)，并快速減弱燃燒，必要時按緊急停爐處理。

1.4 高加組解列的影響

高加組解列時給水溫度降低，要滿足同樣的蒸發(fā)量，由于給水溫度降低，蒸發(fā)所需要的熱量增加，爐膛溫度必須升高，燃料量就得相應(yīng)的增加，爐膛出口煙氣溫度升高，對流換熱和輻射傳熱增加汽溫升高，蒸汽溫度將可能超溫，管壁容易超溫。同時高加組解列后如負荷不變，高排后的溫度升高，再熱器的冷卻條件變差，管壁溫度更容易超溫。要保證管壁不超溫，高加組解列后負荷一般要降低10%左右。

1.5 盤南電廠#1、2爐過、再熱蒸汽溫度特性

過熱汽溫:表現(xiàn)為輻射特性，隨著負荷的升高汽溫降低，在低負荷下再熱器側(cè)煙氣擋板全開，適當(dāng)關(guān)小過熱器側(cè)煙氣擋板，以維持過、再熱蒸汽溫度的平衡。

再熱汽溫:表現(xiàn)為對流特性，隨著負荷的升高，煙氣流量增加，對流換熱加強，蒸汽溫度升高，在高負荷時，適當(dāng)關(guān)小再熱蒸汽側(cè)煙氣擋板，維持再熱蒸汽溫度在額定范圍內(nèi)而不投用噴水減溫。

2 機組在工況改變時對水位影響

汽包水位反應(yīng)的是汽包和水冷壁循環(huán)回路之間的汽容積和水容積二者之和。對于亞臨界及以下的中高壓機組，蒸汽的比容較水的大。在熱負荷變化時假定給水和主汽流量都不變，由于蒸汽容積的變化水位也要相應(yīng)的變化;在壓力突變時，爐水的飽和溫度隨之改變，由于水循環(huán)回路的儲熱，瞬間產(chǎn)生的蒸汽量發(fā)生改變而造成虛假水位。

2.1 壓力變化對水位的影響

當(dāng)熱負荷不變時，如汽機調(diào)門突然開大或關(guān)小等因素引起主汽壓力改變時，汽包水位也要隨之發(fā)生改變。

1)壓力相同時，不同的壓力變化率其水位變化不同，壓力變化越大，水位變化也越大，如:壓力由17.1 MPa降到14 MPa，則飽和蒸汽的比容由0.00823 m3/kg增大到0.01142 m3/kg，容積增大為1.4倍，同時壓力下降飽和溫度也下降，部分飽和水要蒸發(fā)比容將由0.001779m3/kg增加到0.01142 m3/kg，容積為飽和水的6.4倍，變?yōu)轱柡驼羝牟糠诛柡退莘e將增大5.4倍。壓力由17.1 MPa降到16 MPa，則飽和蒸汽的比容由0.00823 m3/kg增大到0.00937 m3/kg，容積增大為原容積的1.12倍，由于飽和水蒸發(fā)而使容積增大4.2倍，由上面的數(shù)據(jù)可以看出壓力由17.1 MPa降到14 MPa時的水位升高較壓力由17.1 MPa降到16 MPa要高些。

如在甩負荷時壓力由17.1 MPa升到18.5 MPa，則飽和蒸汽的比容由0.00823 m3/kg降到0.0071 m3/kg，容積縮小為0.86倍，飽和溫度上升部分飽和蒸汽要凝結(jié)為飽和水容積由0.00823 m3/kg變?yōu)?.00188 m3/kg，容積減少為原容積的0.228倍;如在甩負荷時壓力由17.1 MPa升到19 MPa，則飽和蒸汽的比容由0.00823 m3/kg降到0.0066 m3/kg，容積縮小為0.81倍，飽和蒸汽凝結(jié)為飽和水容積由0.00823 m3/kg變?yōu)?.00192 m3/kg，容積減少為原容積的0.233倍;由這一組數(shù)據(jù)比較可以看出壓力由17.1 MPa升到18.5 MPa和升到19 MPa相比，升到19 MPa的水位降低得要多些。其相同的壓力在不同的壓力變化率下水位變化如圖(5)所示曲線。

圖5 在相同的壓力下不同壓力變化率時水位與壓力變化關(guān)系

2)不同壓力下，飽和蒸汽的比容隨著壓力的升高而減小，其減小的趨勢隨著壓力的減小而變陡，壓力越低，在相同的壓力變化率下，水位的變化率就越大。在不同壓力相同壓力變化率下水位與壓力的關(guān)系如圖(6)所示。

圖6 不同壓力下水位與壓力變化率關(guān)系

1.臨界及以上壓力;2.亞臨界;3.高壓;4.中、低壓力

3)水位隨壓力的變化除了與壓力變化率有關(guān)外，還與鍋爐的形式有關(guān)，自然循環(huán)爐的循環(huán)倍率小，相對汽化點較高些，水位隨壓力的變化趨勢相對較緩，而強制循環(huán)爐和“W”型火焰鍋爐，它們的相對汽化點較低，蒸汽在循環(huán)回路中的容積比相對要大，壓力的變化對水位的影響較大。

4)壓力突變時的水位指示為虛假水位，此時的水位調(diào)節(jié)應(yīng)根據(jù)主汽流量調(diào)節(jié)，如安全門動作，調(diào)節(jié)給水時應(yīng)考慮安全門的排汽量。低水位不能盲目加水，高水位不能盲目減少給水。

2.2 啟停制粉系統(tǒng)和加減負荷對水位的影響

啟動制粉系統(tǒng)和加負荷時，蒸發(fā)量增加，汽泡容積增加，汽包水位先升高，隨著主汽流量的增加汽包水位逐漸降低，調(diào)節(jié)給水時不能在見到高水位就大量減少給水量;停運制粉系統(tǒng)和減負荷時，由于蒸發(fā)量的逐漸減少，汽泡容積減少，汽包水位先降低，當(dāng)主汽流量降低后水位又逐漸升高。在啟停制粉系統(tǒng)和加減負荷時調(diào)節(jié)給水，主要根據(jù)主汽流量和給水流量進行調(diào)節(jié)，不能盲目以汽包的顯示水位作為調(diào)節(jié)的主要依據(jù)。

2.3 啟停給泵與給泵切換時，汽包水位不易控制，要維持汽包水位的穩(wěn)定，必須維持操作前后的給水母管壓力和給水流量不變且與主汽流量匹配。在啟動給泵時，泵出口壓力接近母管壓力時開啟泵出口門，注意給水流量變化，流量增加則相應(yīng)減少原運行泵出力，降低原運行泵轉(zhuǎn)速，在提高所啟動的給泵轉(zhuǎn)速時應(yīng)降低原運行泵轉(zhuǎn)速，操作的幅度不能過大，避免給水流量有大的波動。停運給泵時，降須停泵轉(zhuǎn)速的同時應(yīng)提高運行泵轉(zhuǎn)速，當(dāng)要停運泵流量接近于最小流量時注意再循環(huán)開出時對給水流量的影響，應(yīng)快速提高運行泵轉(zhuǎn)速。

2.4 大容量鍋爐減溫水調(diào)節(jié)對汽包水位影響

大容量鍋爐減溫水所占蒸汽流量的比例較大，而汽包的相對容積減小，減溫水的調(diào)節(jié)對汽包水位較大，如我廠#1、2鍋爐其汽包工作水容積為35.5 m3，一、二級減溫水最大流量有200 t/h，最小時有40～50 t/h，如減溫水有150 t/h的波動則進入汽包的給水也將有150 t/h的波動，如進入汽包的給水流量增加150 t/h，如此時為正常水位，2 min之內(nèi)就可能造成高水位“MFT”，因此，在調(diào)節(jié)減溫水時有必要考慮主給水電動孔板門節(jié)流方法來調(diào)，另外在給水自動情況下，給水三沖量中的給水信號應(yīng)加入減溫水流量，減溫水自動中最好加入減溫水流量反饋信號。

3 盤南電廠#1爐汽包水位調(diào)節(jié)

3.1 低負荷下給水調(diào)節(jié)(400 t/h給水流量以內(nèi))

在低負荷下，給水走旁路，在間斷進水時，由于蒸發(fā)量極小，且旁路調(diào)節(jié)門存在一定的漏流量，這時主要用電泵轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)汽包水位。隨著熱負荷的升高，進入連續(xù)進水以后，汽包水位調(diào)節(jié)用旁路給水調(diào)節(jié)門來進行調(diào)節(jié)，電泵轉(zhuǎn)速維持電泵出口與汽包有一定的差壓(一般維持2～2.5 MPa的差壓);連續(xù)進水后，汽包水位控制可以投入自動控制，先將旁路給水調(diào)節(jié)門投入自動，在“SP”處設(shè)置汽包水位 －50～－80 mm，投入電泵勺管自動，在差壓控制處設(shè)置差壓2.5 MPa，觀察汽包水位變化與調(diào)節(jié)方向是否一致，如汽包水位波動大則解除自動，手動進行調(diào)節(jié)。

3.2 給水流量＞400 t/h后的給水調(diào)節(jié)

給水流量＞400 t/h后，給水切走主路運行，先將汽包水位維持在－50 mm～100 mm，適當(dāng)降低電泵轉(zhuǎn)速，維持電泵出口與汽包間差壓在1.0 MPa，先開啟主給水電動門，在主給水電動門開啟過程中，用旁路調(diào)節(jié)門和電泵轉(zhuǎn)速控制給水流量基本不便，主給水電動門開完后，先不要開主給水電動孔板門，觀察給水流量與給水差壓，如能滿足給水要求則不要開孔板門，以便維持減溫水量。待給水差壓在2.0MPa以上后逐漸開啟孔板門(一次點動一手)。

給水走主路以后，汽包水位用調(diào)節(jié)電泵轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)電泵轉(zhuǎn)速時，要基本維持給水流量與蒸汽流量相等，盡量避免給水流量大幅波動。給水走主路后，要投入給水自動，先將電泵勺管投入自動，再在旁路給水調(diào)節(jié)門控制按鈕上的“SP”處設(shè)置汽包水位－50 mm～－80 mm，此時，汽包水位進入單沖量控制，給水自動投入后必須仔細觀察汽包水位的變化情況，若水位波動過大時解除自動;當(dāng)負荷到150 MW后，給水自動將自動切換為三沖量控制。

3.3 并泵操作

當(dāng)給水流量達650 t/h后，可以考慮將第一臺汽泵并入運行，逐漸提高小機轉(zhuǎn)速至3 150 r/min，在MEH中檢查小機處于自動控制狀態(tài)，在給水系統(tǒng)畫面中給出汽泵控制請求，在MEH小機控制畫面中投入鍋爐自動，在給水系統(tǒng)畫面中檢查汽泵控制“YES”發(fā)出，逐漸提升小機轉(zhuǎn)速，當(dāng)汽泵出口壓力略低于0.5 MPa時，開啟汽泵出口門，解除電泵勺管自動，調(diào)節(jié)電泵勺管，維持給水流量穩(wěn)定，汽泵出口門開完后，逐漸提升汽泵轉(zhuǎn)速，降低電泵轉(zhuǎn)速，使汽泵帶負荷并入運行。兩臺泵并列運行后，若電泵流量低于350 t/h后，適當(dāng)開啟電泵再循環(huán)調(diào)節(jié)門，維持電泵流量＞350 t/h，防止在調(diào)節(jié)過程中電泵流量低于240 t/h后再循環(huán)門突然開啟而造成給水流量大幅波動，當(dāng)電泵流量＞500 t/h后逐漸將電泵再循環(huán)門關(guān)完。汽泵流量低于500 t/h時，再循環(huán)門必須留有一定開度，維持汽泵流量在450 t/h以上，防止調(diào)節(jié)時汽泵流量低于380 t/h再循環(huán)門突然開出造成給水流量大幅波動，在汽泵流量＞600 t/h后汽泵再循環(huán)門必須關(guān)完。

負荷420～450 MW時，第二臺汽泵可以并入，保留第一臺汽泵在自動狀態(tài)，解除電泵自動，操作與第一臺汽泵并入基本一致，當(dāng)?shù)诙_汽泵帶負荷后，逐漸提升第二臺汽泵轉(zhuǎn)速，降低電泵轉(zhuǎn)速，在電泵退出給水后，逐漸調(diào)平兩臺汽泵負荷，關(guān)閉電泵出口門，降低電泵轉(zhuǎn)速，停運電泵。

給水自動的投入:汽包水位正常，給水流量穩(wěn)定以后可以投入給水自動。電泵、汽泵并列運行時，先將電泵、汽泵轉(zhuǎn)速控制投入自動，在電泵勺管控制操作對話框中“SP”處設(shè)置電泵所帶負荷的百分比值(如設(shè)置40，表示電泵所帶負荷為總給水流量的40%);兩臺汽泵運行時，先將兩臺汽泵轉(zhuǎn)速控制都投入自動，在汽泵轉(zhuǎn)速控制操作對話框中的“SP”處設(shè)置兩臺汽泵所帶負荷偏置，若兩臺泵所設(shè)數(shù)值相等，則表示它們所帶負荷相等，數(shù)值大的表示對應(yīng)汽泵所帶負荷高，反之則所帶負荷低。

3.4 高旁操作時給水調(diào)節(jié)

高旁要開啟時，先將汽包水位降低至 －80 mm～－100 mm左右，對于高旁的操作幅度盡可能小，每次動作的幅度盡量控制在1%～2%，每次動作以后，待汽包水位恢復(fù)正常后方可進行下次操作，操作旁路人員與看給水人員必須加強聯(lián)系，汽包水位偏高時禁止進行開啟高旁的操作，當(dāng)汽包水位＞+100 mm時，如漲幅過快，及時在硬操盤上將事故放水門開出。

高旁關(guān)閉時，先將汽包水位降低至0～50 mm左右，高旁的操作幅度盡可能小，每次動作的幅度還是盡量控制在1%～2%，待汽包水位恢復(fù)正常后方可進行下次操作。

在汽機缸切換時，由于關(guān)閉高旁和汽機高排逆止門突然開出對汽包水位的影響為兩個相反的因素，必須注意高旁關(guān)閉的速度，若機組負荷與給定負荷偏差大，高調(diào)開啟速度快時，必須維持汽包低水位運行，同時做好開啟汽包事故放水的準(zhǔn)備，防止鍋爐高水位熄火。

[1]張永濤.鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京:中國電力出版社，1998.

[2]陳庚.單元機組集控運行[M].北京:中國電力出版社，2001.

[3]電力工業(yè)技術(shù)監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)匯編(節(jié)能監(jiān)督)[M].北京:中國電力出版社，2003.

[4]東方鍋爐廠鍋爐運行說明書[R].自貢:東方鍋爐(集團)股份有限公司，2005.