超臨界機(jī)組汽溫調(diào)節(jié)

馬世友

摘 要：鍋爐超臨界運行時，維持汽水分開器出口蒸汽溫度420℃-430℃左右，由于參數(shù)的升高，機(jī)組發(fā)電煤耗大幅降低。超臨界鍋爐氣溫調(diào)節(jié)與汽包爐不同，直流鍋爐的過熱段沒有明顯的分界點，水冷壁由預(yù)熱段、蒸發(fā)段、過熱段組成，當(dāng)給水溫度降低時，由于預(yù)熱段變長，則蒸發(fā)段與過熱段推遲，中間點溫度下降，所以充分認(rèn)識直流鍋爐的特點對于調(diào)整才能更加清晰。

關(guān)鍵詞：超臨界機(jī)組;汽溫;調(diào)節(jié)

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）22-0163-02

托克托電廠共12臺爐，其中10臺汽包爐，兩臺直流爐。汽包爐采用給水采用三沖量調(diào)節(jié)，主信號是汽包水位，前饋信號是蒸汽流量，給水流量反饋信號，汽包低低水位作用于MFT;直流爐給水控制根據(jù)鍋爐主信號和水煤比計算出給水流量值。直流鍋爐的給水流量小于額定給水流量的1/4時稱為斷水保護(hù)，直接作用于MFT，以保護(hù)鍋爐受熱面，我廠規(guī)定：流量低二值345.6t/h，延時20秒保護(hù)動作;入口流量低三值259.2t/h，延時2秒保護(hù)動作。

五期首先在于機(jī)組參數(shù)提高，五期鍋爐為東方鍋爐公司制造的高效超超臨界參數(shù)、前后墻對沖燃燒、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、∏型布置的變壓運行直流爐;鍋爐型號為DG2057/29.3-∏2。鍋爐設(shè)計壓力29.3MPa，最大連續(xù)蒸發(fā)量為2057.10t/h，額定蒸發(fā)量1878.9t/h，額定過熱蒸汽溫度605℃，額定再熱蒸汽溫度623℃。設(shè)計主燃料為準(zhǔn)格爾煙煤，低位發(fā)熱量17981kJ/kg。除繼續(xù)采用準(zhǔn)格爾礦煤外，還考慮部分燃用東勝煤和地方煤的可能性。點火助燃油為-10號輕柴油，發(fā)熱量41800kJ/kg。

水的臨界參數(shù)：壓力22.125MPa，溫度374.15℃。超界機(jī)組不同于亞臨界機(jī)組，在干態(tài)運行時給水經(jīng)高加、省煤器、水冷壁、過熱器流程一次到過熱蒸汽，無明顯的水汽分界點（汽包爐分界點就是汽包）。

過熱器溫度主要是經(jīng)過爐膛膜式水冷壁的輻射、屏式過熱器的輻射換熱，低溫過熱器、高溫過熱器的表面對流換熱，最后形成過熱蒸汽，超臨界鍋爐轉(zhuǎn)干態(tài)運行后，汽水分離器只做通道使用，低溫過熱器與屏式過熱器之間設(shè)置一級減溫水，分左右兩側(cè)噴入，進(jìn)行粗調(diào)。屏式過熱器與高溫過熱器之間設(shè)置二級減溫水分左右兩側(cè)噴入，進(jìn)行細(xì)調(diào)調(diào)。過熱氣溫的主要調(diào)整方式是水和煤的比例曲線，根據(jù)負(fù)荷、煤量的大小來決定，高負(fù)荷時水煤比比較大，低負(fù)荷是水煤比相對較小，水煤比一般在5-7之間，根據(jù)煤質(zhì)的變化有所改變。再熱氣溫度主要依靠尾部擋板進(jìn)行調(diào)整，輔助以低溫再熱器與高溫過熱器之間的減溫水微調(diào)，因減溫水調(diào)整相對滯后，所以尤其是負(fù)荷變化時，提前調(diào)整，避免再熱氣溫的大幅變化。

機(jī)組啟動時直流鍋爐與汽包爐類似（汽包與分離器），運行中維持水位穩(wěn)定，用疏水閥和給水泵來控制。鍋爐啟動時有一個最小流量，在最小流量下滿足啟動條件。在啟動過程中，由儲水罐的疏水閥（361閥）來控制水位（我廠無爐水循環(huán)泵）。

在25%-35%負(fù)荷時，鍋爐 要由濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)運行，維持給水量不變，加燃料，完成濕態(tài)向干態(tài)轉(zhuǎn)換，逐漸關(guān)小儲水罐疏水閥直至全關(guān)。分離器出口的過熱度維持5℃以上，避免干濕態(tài)頻繁切換，損壞設(shè)備。另外，轉(zhuǎn)態(tài)后及時關(guān)閉361閥及361閥前電動門，防止熱量大量損失。鍋爐由濕態(tài)向干態(tài)運行時，當(dāng)汽水分離器出口過熱度大于5攝氏度，汽水分離器液位小于3米時，即認(rèn)定鍋爐已轉(zhuǎn)干態(tài)運行，轉(zhuǎn)入干態(tài)運行后，盡快增加負(fù)荷，防止鍋爐干濕態(tài)頻繁切換，造成金屬疲勞損耗，氣溫大幅波動，縮減金屬壽命。濕態(tài)情況下應(yīng)杜絕儲水箱無水運行，儲水箱水位低于低報警時，應(yīng)檢查361閥A、361閥B狀態(tài)，流量是否減少，及時增加給水，切忌只根據(jù)水位變化調(diào)整給水，需要兼顧汽水分離器入口溫度及頂棚過熱器的溫度變化綜合考慮。

干態(tài)運行時要密切注意水煤比，水煤比是衡量給定負(fù)荷下水、煤的量，根據(jù)我廠煤質(zhì)（準(zhǔn)格爾煤）情況來確定不同負(fù)荷下 水煤比例，在負(fù)荷變化時維持住水煤比。當(dāng)煤質(zhì)變化時，調(diào)節(jié)中間點溫度偏置來調(diào)節(jié)給水量或煤量（有的調(diào)煤，有的調(diào)水，一般調(diào)水）來維持氣溫，減溫水輔助調(diào)節(jié)。

鍋爐超臨界運行時，維持汽水分開器出口蒸汽溫度420℃- 430℃左右，由于參數(shù)的升高，機(jī)組發(fā)電煤耗大幅降低。超臨界鍋爐氣溫調(diào)節(jié)與汽包爐不同，直流鍋爐的過熱段沒有明顯的分界點，水冷壁由預(yù)熱段、蒸發(fā)段、過熱段組成，當(dāng)給水溫度降低時，由于預(yù)熱段變長，則蒸發(fā)段與過熱段推遲，中間點溫度下降，所以充分認(rèn)識直流鍋爐的特點對于調(diào)整才能更加清晰。

另外，還需要減少氣溫偏差。通過控制燃燒、調(diào)整制粉系統(tǒng)的流量偏差、單側(cè)減溫水控制等。

1 穩(wěn)定運行時氣溫控制

超臨界運行中首先調(diào)節(jié)煤水比，控制中間點溫度;當(dāng)燃燒條件變差時，爐膛燃燒量減少，中間點溫度會下降，此時應(yīng)調(diào)節(jié)中間點溫度修正，調(diào)節(jié)給水量，控制氣溫變化。之后協(xié)調(diào)會加煤，給水跟隨煤量，維持機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定。過熱器溫度氣溫特性為輻射特性，再熱器溫度表現(xiàn)為對流特性，水冷壁熱特性表象為中間點溫度。主蒸汽溫度的調(diào)整是通過調(diào)整給水和燃料的比例，控制中間點溫度為基本調(diào)節(jié)，正常運行時投入中間點溫度自動，通過負(fù)荷變換來設(shè)定中間點溫度偏置來調(diào)整給水流量，加、減給水流量來進(jìn)行水煤比的修正，避免過熱氣溫大幅變化，同時也可以在給水偏置里進(jìn)行調(diào)整，這樣來的更為快速、直觀，但是由于中間點溫度自動的設(shè)定，反作用于給水流量，直至中間點溫度達(dá)到平衡。鍋爐正常運行中中間點溫度過低或過高都是水煤比嚴(yán)重失調(diào)的現(xiàn)象，要立即減少給水或增加給水，保持中間點溫度在正常范圍內(nèi)鍋爐正常運行時，主蒸汽溫度在35%～100%B-MCR負(fù)荷應(yīng)保持在額定值605℃，兩側(cè)蒸汽溫度偏差小于5℃。受熱面沿程蒸汽溫度、金屬溫度不超過各段規(guī)定值。

再熱器溫度調(diào)整相比而言比較好調(diào)整，因為減溫水的作用很明顯，但是減溫水流量的增加是建立在能量損失前提下的，所以要謹(jǐn)慎使用減溫水，不能在尾部煙氣擋板有余量的前提下而大幅使用減溫水，造成鍋爐效率的下降。當(dāng)受熱面出現(xiàn)超溫時，應(yīng)及時調(diào)整煙氣擋板，使用減溫水應(yīng)避免水沖擊現(xiàn)象發(fā)生。

調(diào)節(jié)減溫水維持汽溫，有一定的遲滯時間，調(diào)整時減溫水不可猛增、猛減，應(yīng)根據(jù)減溫器后溫度的變化情況來確定減溫水量的大小。為防止形成水塞，一般減溫器后的蒸汽溫度要保持20℃以上的過熱度。主、再熱汽溫調(diào)整以受熱面金屬溫度不超限為前提，金屬溫度超限時及時降低燃燒率，必要時可以降低蒸汽溫度，盡快將金屬溫度降至正常范圍內(nèi)。用煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫時，注意不要大幅度開關(guān)煙氣擋板。再熱汽溫降低時，再熱器煙道擋板開啟;再熱汽溫升高時，過熱器煙道擋板關(guān)閉。關(guān)煙氣擋板原則上不低于10%，并保證過熱器和再熱器煙氣擋板開度之和大于110%，當(dāng)再熱汽溫度穩(wěn)定后及時打開再熱煙氣擋板，防止再熱器煙道積灰。

我廠在調(diào)整氣溫過程中有中間點溫度自動，其中有修水和修煤，其中修煤還沒有投，修水反應(yīng)較快，修煤反應(yīng)較慢。詳見表1。

鍋爐正常運行燃用設(shè)計煤種、負(fù)荷為100%BMCR時，熱效率大于94%（按低位發(fā)熱量計算）。不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷不大于30%BMCR。機(jī)組定壓、滑壓運行工況，在35-100%BMCR范圍內(nèi)，過熱蒸汽可維持額定汽溫，在50-100%BMCR范圍內(nèi)，再熱蒸汽可維持額定汽溫。

過熱氣溫調(diào)節(jié)：中間點溫度偏置、兩級減溫水。

再熱蒸汽氣溫調(diào)節(jié)：尾部氣擋板、事故減溫水。

2 啟動過程中氣溫控制

啟動時，由于給水溫度低，蒸汽流量低，過熱器容易超溫。所以需要適當(dāng)提高給水溫度，控制適當(dāng)加煤速度，盡量啟動下層磨運行等。由于機(jī)組啟動時水動力不足，需要優(yōu)先啟動下層磨來建立水循環(huán)，避免水冷壁超溫，由于啟動時油槍的使用，促進(jìn)建立水循環(huán)，此時應(yīng)盡量不用減溫水，增加給水要緩慢，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷上漲至100MW左右，鍋爐將會轉(zhuǎn)態(tài)，此時進(jìn)行轉(zhuǎn)態(tài)操作，增加鍋爐燃料，維持氣溫小幅變化。當(dāng)鍋爐轉(zhuǎn)直流后，儲水箱水位調(diào)節(jié)閥全關(guān)，關(guān)閉儲水箱水位調(diào)節(jié)閥至疏水?dāng)U容器電動閥。40%B-MCR開啟儲水箱水位調(diào)節(jié)閥暖管電動閥，進(jìn)行暖管。當(dāng)分離器入口蒸汽過熱度達(dá)到15～20℃，繼續(xù)增加燃料量時相應(yīng)增加給水流量并維持合適的水煤比，必須嚴(yán)格按冷態(tài)啟動曲線控制主蒸汽升溫升壓速度。水煤比及中間點穩(wěn)定后，將給水自動控制投入，中間點過熱度自動控制投入。

3 機(jī)組正常運行中的主要影響因素

3.1 負(fù)荷的擾動

升負(fù)荷時，協(xié)調(diào)系統(tǒng)作用于機(jī)、爐主控，汽輪機(jī)開大調(diào)門，主汽壓力下降，鍋爐主控加煤維持機(jī)前壓力，根據(jù)水煤比曲線，給水相應(yīng)增加，但是給水增加相對滯后，所以要提前給給水加正偏置，防止氣溫大幅上漲。避免大幅使用減溫水，減溫水與中間點溫度（或給水量）偏置作用是同方向的，所以中間點溫度粗調(diào)，用減溫水細(xì)調(diào)就，兩者相互配合，方能使溫度平穩(wěn)。

3.2 給水溫度的擾動

當(dāng)高加因故障停用時，由于抽汽量的減少，以及同負(fù)荷下的中間點溫度，排煙溫度的降低，過熱器溫度會相應(yīng)的下降，應(yīng)適當(dāng)上調(diào)中間點溫度，減少給水流量，維持過熱蒸汽溫度在規(guī)定范圍內(nèi)。

3.3 燃料的影響

當(dāng)煤質(zhì)變差時，水煤比曲線是之前試驗完成的，依據(jù)是我廠的準(zhǔn)格爾煙煤，當(dāng)煤質(zhì)變差時，為了維持壓力穩(wěn)定，總煤量增加，而給水流量相應(yīng)增加，這樣就會使得主汽溫度大幅下降，水煤比失調(diào)，造成管壁蠕變，嚴(yán)重的造成爆管等安全隱患，這就要求我們及時降低給水流量，維持給水與負(fù)荷相匹配。