大型循環(huán)流化床鍋爐緊急補(bǔ)水泵新驅(qū)動(dòng)技術(shù)的探討

王東輝 ，祁傳西 ，辛勝偉 ，王 虎

(1.國(guó)家能源集團(tuán)陜西彬長(zhǎng)發(fā)電有限公司，陜西 西安 710000；2.國(guó)家能源集團(tuán)循環(huán)流化床技術(shù)研發(fā)中心，陜西 西安 710065)

1 引言

循環(huán)流化床(circulating fluidized bed,CFB)鍋爐技術(shù)具有煤種適應(yīng)性廣、低成本污染物控制、深度調(diào)峰能力強(qiáng)等技術(shù)特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用[1-5]。自我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)600MW超臨界CFB鍋爐工程示范成功以來(lái)，350MW超臨界CFB鍋爐也實(shí)現(xiàn)了批量化、產(chǎn)業(yè)化。為了進(jìn)一步提升CFB鍋爐技術(shù)短板，660MW高效超超臨界CFB鍋爐正在開發(fā)和建設(shè)中。由于CFB鍋爐獨(dú)特的氣固流態(tài)形式，爐內(nèi)及外置式換熱器存有大量高溫循環(huán)物料以及敷設(shè)較多的耐磨耐火材料，極強(qiáng)的蓄熱能力可保證鍋爐穩(wěn)定燃燒，但當(dāng)全廠失電或鍋爐全部給水突然中斷時(shí)，蓄熱會(huì)使?fàn)t內(nèi)及外置式換熱器的工質(zhì)被不斷加熱，工質(zhì)不斷蒸發(fā)而減少，若不及時(shí)向鍋爐補(bǔ)充給水，隨著時(shí)間的推移，將造成爐內(nèi)及外置式換熱器的受熱面超溫而損壞[6-8]。目前，我國(guó)自主研發(fā)的600MW等級(jí)超(超)臨界CFB鍋爐，由于鍋爐容量和蒸汽參數(shù)的進(jìn)一步提高，鍋爐水容量相對(duì)較小，設(shè)置外置式換熱器，受熱面的工作條件更惡劣，在給水中斷的情況下爐內(nèi)及外置式換熱器的受熱面安全性將面臨前所未有的挑戰(zhàn)，因此均配置了緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，采用了柴油機(jī)直驅(qū)緊急補(bǔ)水泵。

緊急補(bǔ)水泵是緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，泵的選型以及驅(qū)動(dòng)方式直接關(guān)系緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。由于柴油機(jī)直驅(qū)的方案初投資過(guò)高，按高國(guó)產(chǎn)化率配置不低于1500萬(wàn)元，系統(tǒng)較復(fù)雜，緊急使用的概率非常低，緊急補(bǔ)給水系統(tǒng)方案的設(shè)置業(yè)內(nèi)存在一定分歧。為此，本文通過(guò)對(duì)鍋爐蓄熱能力計(jì)算分析，結(jié)合同爐型350MW超臨界CFB鍋爐給水中斷后受熱面實(shí)際汽溫變化規(guī)律，提出一種新型的特種汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，可為同類型超超臨界CFB鍋爐設(shè)計(jì)優(yōu)化提供技術(shù)參考。

2 鍋爐簡(jiǎn)介

660MW高效超超臨界CFB鍋爐采用單爐膛、單布風(fēng)板、M型布置結(jié)構(gòu)、循環(huán)流化床燃燒方式。鍋爐由1個(gè)爐膛、4個(gè)汽冷旋風(fēng)分離器、4個(gè)回料閥、4個(gè)外置式換熱器、6臺(tái)滾筒冷渣器等部分組成，尾部采用雙煙道、再熱器采用擋板調(diào)溫。

水冷壁采用膜式壁結(jié)構(gòu)，管子及鰭片均采用15CrMo、12Cr1MoV材質(zhì)，在爐內(nèi)前墻布置12片水冷屏，并且采用水冷壁和水冷屏串聯(lián)的二次上升結(jié)構(gòu)，水冷屏管子及鰭片均采用12Cr1MoV材質(zhì)。

屏式高溫過(guò)熱器和屏式高溫再熱器均布置在爐膛內(nèi)。屏式高溫過(guò)熱器管屏底部耐磨澆注料區(qū)域管子材料為SA-213T91，受熱區(qū)域管子材料為SA-213S30432，管屏出口材料為SA-213T92。屏式高溫再熱器管屏耐磨澆注料區(qū)域采用SA-213T91材料，受熱區(qū)域管子材料為SA-213TP310HCbN，管屏出口材料為SA-213T92。

中溫過(guò)熱器布置在4個(gè)外置式換熱器中，水平布置，管組為順列布置，材料采用SA-213TP347HFG。鍋爐性能數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 鍋爐性能數(shù)據(jù)表

3 緊急補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)置的必要性及設(shè)備選型

3.1 配置緊急補(bǔ)水系統(tǒng)必要性

某CFB機(jī)組在出現(xiàn)全廠失電時(shí)鍋爐汽包水位的變化情況：失電后4～30s內(nèi)，安全閥起跳后，汽包水位由+30mm迅速變?yōu)?150mm，此時(shí)的水量損失很快；失電后30～160s內(nèi)，汽包水位逐漸下降，汽包水位由-150mm變?yōu)?250mm；失電后160～480s內(nèi)，汽包水位消失。

其他CFB鍋爐水位變化雖略有差異，但蓄水量的變化規(guī)律基本接近，綜合統(tǒng)計(jì)蓄水損失的變化規(guī)律，推算在鍋爐滿負(fù)荷狀態(tài)下出現(xiàn)廠用電全失的事故情況時(shí)爐內(nèi)蓄水量隨著時(shí)間的損失變化情況，如表2所示。

表2 鍋爐蓄水量的蒸發(fā)損失情況

鍋爐運(yùn)行時(shí)水冷壁和省煤器系統(tǒng)的可用水量為64t。根據(jù)計(jì)算分析，在33min后，爐內(nèi)存水量全部蒸發(fā)，水冷壁出現(xiàn)干燒。鍋爐床溫按滿負(fù)荷900℃開始下降考慮，爐內(nèi)部分耐磨材料總質(zhì)量約為210t，爐膛床料總重量約260t，因鍋爐跳閘(BT)狀態(tài)下爐內(nèi)床料熱阻較大，只考慮邊壁區(qū)床料溫度的變化，此時(shí)理論計(jì)算床溫約650～700℃左右[8]，這與某300MW CFB鍋爐BT后35min爐膛下部床溫降至660℃相符合，由于水冷壁的材質(zhì)為12Cr1MoVG，允許使用溫度580℃，爐膛水冷壁在沒有冷卻水情況下存在燒損的風(fēng)險(xiǎn)。

外置式換熱器內(nèi)布置中溫過(guò)熱器受熱面，單個(gè)外置式換熱器的床料量約40t，溫度按900℃開始下降。給水中斷后，外置式換熱器內(nèi)受熱面依靠水冷壁蒸發(fā)的蒸汽冷卻，在33min鍋爐存水量蒸干后，流經(jīng)外置式換熱器的過(guò)熱蒸汽帶走的熱量后，外置式換熱器內(nèi)物料溫度約為700～750℃[8]，外置式換熱器內(nèi)中溫受熱面采用SA-213TP347HFG材質(zhì)，允許使用溫度705℃，外置式換熱器內(nèi)受熱面存在超溫?fù)p害的風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，對(duì)于660MW超超臨界CFB鍋爐出現(xiàn)失電工況時(shí)，初步計(jì)算約33min鍋爐存水量蒸干，爐膛水冷壁和外置式換熱器內(nèi)受熱面均存在超溫爆管的危險(xiǎn)，有必要設(shè)置緊急補(bǔ)給水系統(tǒng)。

3.2 設(shè)備選型

鍋爐緊急補(bǔ)水的容量至少應(yīng)包括鍋爐補(bǔ)充水量、汽機(jī)高壓旁路減溫水用量。補(bǔ)水泵可以實(shí)現(xiàn)在任何工況下發(fā)生全廠失電或給水中斷時(shí)為鍋爐進(jìn)行補(bǔ)水。

根據(jù)鍋爐跳閘(boiler tripping, BT)后蒸發(fā)量的變化規(guī)律，計(jì)算總的蒸發(fā)量為194.91t，汽機(jī)高壓旁路噴水用量的設(shè)計(jì)一般為上述蒸汽總量的15%，即29.24t，因此需要的總補(bǔ)水容量共計(jì)224.15t。

根據(jù)鍋爐廠緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，緊急補(bǔ)給水泵的揚(yáng)程35MPa，流量不小于100t/h，其設(shè)備選型如表3所示。

表3 緊急補(bǔ)水泵選型參數(shù)

4 采用新驅(qū)動(dòng)方式的可行性

4.1 驅(qū)動(dòng)方式比較

目前，緊急補(bǔ)水泵常規(guī)設(shè)計(jì)采用兩種驅(qū)動(dòng)方式，一是柴油機(jī)直連驅(qū)動(dòng)方式，其優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)響應(yīng)快，可靠性高，缺點(diǎn)是初投資過(guò)高，維護(hù)相對(duì)復(fù)雜，儲(chǔ)油箱增加了危險(xiǎn)點(diǎn)；二是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并設(shè)置可靠的外接電源。其優(yōu)點(diǎn)是降低了初投資，缺點(diǎn)是對(duì)備用電源的可靠性要求高，需設(shè)置兩路以上的電源供電，為防止誤操作造成系統(tǒng)合環(huán)，備用電源需要可靠隔離，這將造成電源切換時(shí)間較長(zhǎng)，系統(tǒng)啟動(dòng)響應(yīng)較慢，而且容量電費(fèi)較高，增加了運(yùn)行成本。因此，兩種方式均存在不足。

由于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式有響應(yīng)慢的致命缺點(diǎn)，目前新開發(fā)的超超臨界CFB鍋爐均選用柴油機(jī)直連驅(qū)動(dòng)方式，但其超高的初投資與極低使用率間存在的固有矛盾，在超(超)臨界 CFB 機(jī)組上是否配備緊急補(bǔ)給水系統(tǒng)一直是業(yè)內(nèi)爭(zhēng)議的焦點(diǎn)，因此需要尋找更優(yōu)的技術(shù)。緊急補(bǔ)水泵采用特種小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，其投資估算如表4所示。

采用特種小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)緊急補(bǔ)水泵，當(dāng)發(fā)生全廠失電的情況時(shí)可利用鍋爐的蓄熱能力為補(bǔ)水泵提供動(dòng)力，相較柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)方式投資低(驅(qū)動(dòng)設(shè)備僅為柴油機(jī)價(jià)格的30%)，維護(hù)簡(jiǎn)單，限制因素少；相較電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式啟動(dòng)響應(yīng)快，可靠性高，經(jīng)綜合比較此驅(qū)動(dòng)方式最優(yōu)。

表4 投資估算對(duì)比

4.2 特種小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)

緊急補(bǔ)水泵由特種小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，其選型技術(shù)數(shù)據(jù)如表5所示。汽源接自汽輪機(jī)冷段，排汽至鍋爐側(cè)大氣擴(kuò)容器。采用單閥節(jié)流調(diào)節(jié)，滑壓運(yùn)行方式，可在0.8～5.9MPa范圍內(nèi)運(yùn)行，根據(jù)特種汽輪機(jī)廠家說(shuō)明書的要求，汽源為0.8MPa的微過(guò)熱蒸汽即可維持其運(yùn)行[9]。為保證在全廠失電下設(shè)備的可靠動(dòng)作，高低壓旁路采用液動(dòng)，鍋爐再熱器設(shè)置2臺(tái)液控安全閥，鍋爐PCV閥控制回路接自UPS。

表5 特種小汽輪機(jī)選型技術(shù)數(shù)據(jù)

當(dāng)發(fā)生廠用電全失時(shí)，首先開啟PCV閥防止鍋爐瞬時(shí)超壓，再熱蒸汽冷段的余壓迅速?zèng)_動(dòng)特種小機(jī)，隨再熱器壓力的降低及緊急補(bǔ)水泵的升速，延時(shí)約15s后，可開啟高壓旁路，視壓力變化情況關(guān)閉PCV閥，隨著主蒸汽壓力的回落，高旁的流量調(diào)節(jié)不斷趨于線性，通過(guò)控制高旁的開度維持冷段壓力1.5～2MPa，再熱器的液控安全閥在初期可參與調(diào)控，確保再熱器不超壓。根據(jù)設(shè)計(jì)條件，特種小汽輪機(jī)可實(shí)現(xiàn)在冷態(tài)下3min內(nèi)由零轉(zhuǎn)速帶額定負(fù)荷。由于緊急補(bǔ)水泵的揚(yáng)程按主汽壓達(dá)最高限值設(shè)計(jì)，裕量較大，根據(jù)鍋爐發(fā)生MFT后實(shí)際壓力變化的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，緊急補(bǔ)水泵能在更短的時(shí)間帶負(fù)荷。

隨著鍋爐壓力的不斷下降，緊急補(bǔ)水泵的軸功率也將隨之降低，即在不同負(fù)荷工況下，小汽輪機(jī)的耗汽量也將對(duì)應(yīng)減少，根據(jù)公式計(jì)算各工況的結(jié)果如表6所示。

軸功率及耗汽量計(jì)算公式[10-11]為：

(1)

(2)

式中：Q為補(bǔ)水流量，m3/s；H為揚(yáng)程，m；ρ為密度m3/kg，N為軸功率kW；h為理想焓降，kJ/kg；ηb為泵的效率；ηj小汽輪機(jī)的效率。

表6 各負(fù)荷工況軸功率及耗汽量

4.3 可行性分析

4.3.1 鍋爐蓄熱能力分析計(jì)算

鍋爐蓄熱過(guò)程是指鍋爐變工況運(yùn)行時(shí)能量的存儲(chǔ)或釋放過(guò)程，鍋爐釋放蓄熱過(guò)程是當(dāng)鍋爐壓力下降，汽水工質(zhì)體積膨脹，增加部分的體積推擠過(guò)熱器中的蒸汽，這部分蒸汽所攜帶的熱量為汽水蓄熱。壓力下降引起金屬溫度降低，導(dǎo)致鍋爐金屬中熱量的釋放，這部分熱量為金屬蓄熱。

(1)汽水蓄熱系數(shù)

超超臨界鍋爐可以工作在超臨界狀態(tài)和亞臨界狀態(tài)下，兩種狀態(tài)下鍋爐水冷壁中工質(zhì)的性質(zhì)不同，因此需要采用不同的分段方法計(jì)算。根據(jù)質(zhì)量和能量守恒定律以及水和水蒸氣的熱力性質(zhì)，將工質(zhì)分為無(wú)相變和有相變2種，對(duì)于單位體積的不同工質(zhì)在壓力下降1MPa后，計(jì)算單位容積變化，即可求得汽水蓄熱[12-16]。容積蓄熱系數(shù)的結(jié)果如表7所示，其計(jì)算公式為：

(3)

式中：Ci為第i段工質(zhì)的容積蓄熱系數(shù)，MJ/(MPa·m3)；h為鍋爐末段蒸汽的比焓，kJ/kg；ν為鍋爐末段蒸汽的質(zhì)量體積，m3/kg；(1/△P)i為單位容積變化，MPa-1。

表7 容積蓄熱系數(shù)

鍋爐各受熱面的容積由鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)中查取，由各段工質(zhì)容積及其容積蓄熱系數(shù)可以求得汽水蓄熱。汽水蓄熱系數(shù)為：

Cq=∑CiVi

(4)

式中：Vi為第i段工質(zhì)的容積，m3；Ci為第i段工質(zhì)的容積蓄熱系數(shù)，MJ/(MPa·m3)。

(2)金屬蓄熱系數(shù)

單位壓力下降，主要釋放蓄熱的金屬管道中工質(zhì)的比焓不變，查水和水蒸氣熱力性質(zhì)表，可計(jì)算單位壓力變化引起的工質(zhì)溫度變化，由于工質(zhì)溫度的變化最終體現(xiàn)在管壁溫度的變化上，所以用工質(zhì)溫度變化代替金屬溫度變化計(jì)算金屬蓄熱，金屬分段溫度變化如表8所示。

金屬蓄熱系數(shù)為：

Cm=∑cMi△ti

(5)

式中：Mi為第i段金屬質(zhì)量；△ti為單位壓力變化下第i段金屬溫度變化量；金屬比熱容c(查金屬物理性質(zhì)圖表[17])。

(3)鍋爐蓄熱系數(shù)

根據(jù)汽水蓄熱和金屬蓄熱的計(jì)算結(jié)果可最終得出鍋爐的蓄熱系數(shù)，將汽水蓄熱和金屬蓄熱相加鍋爐蓄熱系數(shù)C，計(jì)算結(jié)果如表9所示。計(jì)算表明，隨著鍋爐負(fù)荷的增加，總的蓄熱系數(shù)隨之顯著減少。

表8 金屬分段溫度變化

表9 鍋爐蓄熱系數(shù)

4.3.2 特種小汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的可行性分析

當(dāng)發(fā)生全廠失電時(shí)，鍋爐跳閘(BT)，燃料及風(fēng)機(jī)均停止，汽輪機(jī)跳閘，鍋爐余壓驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)給鍋爐上水，根據(jù)特種小汽機(jī)汽源的要求及高壓旁路的調(diào)節(jié)特性，并適當(dāng)考慮了余量，設(shè)定最低的蒸汽參數(shù)條件為：主蒸汽壓力不低于3.0MPa，汽溫不低于400℃，再熱蒸汽冷段壓力不低于1.0MPa。在降至最低蒸汽參數(shù)的整個(gè)過(guò)程中，壓力降低蓄熱持續(xù)釋放的能量去小汽輪機(jī)做功，因其耗汽量隨著壓力的降低而減少，做功應(yīng)是汽量與焓降的乘積對(duì)時(shí)間的積分。

(6)

式中：C為鍋爐蓄熱系數(shù)，MJ/MPa；ΔP為時(shí)間范圍內(nèi)壓力變化，MPa；G(t)為耗汽量的時(shí)間函數(shù)，t/h；h(t)為比焓的時(shí)間函數(shù)，kJ/kg；η為小汽輪機(jī)效率。

由于再熱器冷段蒸汽參數(shù)可通過(guò)高壓旁路調(diào)節(jié)，維持穩(wěn)定，因此蒸汽比焓近似不變。小汽輪機(jī)的效率變化較小，耗汽量與主汽壓近似為線性關(guān)系，而主汽壓在此時(shí)間范圍內(nèi)按平均速率下降，為簡(jiǎn)化計(jì)算，耗汽量與時(shí)間近似為線性關(guān)系，因此公式(6)可化簡(jiǎn)為：

(7)

式中：G0為初始耗汽量，t/h；Gt為最終耗汽量，t/h；t為持續(xù)時(shí)間，h。

(1)高負(fù)荷工況時(shí)的安全性分析

選取100%BMCR工況，此時(shí)工作在超臨界狀態(tài)下，Gt選取主蒸汽為8.2MPa時(shí)的耗汽量，即對(duì)應(yīng)20%BMCR工況，將工況對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)代入公式，計(jì)算持續(xù)時(shí)間t為1.91h，可為鍋爐補(bǔ)水達(dá)229.6t，大于事故發(fā)生鍋爐所需的總補(bǔ)水容量224.15t，滿足事故補(bǔ)水要求。

(2)低負(fù)荷工況時(shí)的安全性分析

選取50%BRL工況，此時(shí)工作在亞臨界狀態(tài)下。Gt仍選取主蒸汽為8.2MPa時(shí)的耗汽量，將工況對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)代入公式，計(jì)算持續(xù)時(shí)間t為2.14h，可為鍋爐補(bǔ)水為256.6t，大于事故發(fā)生所需的總補(bǔ)水容量，也滿足事故補(bǔ)水要求。計(jì)算表明，隨著鍋爐負(fù)荷的降低，鍋爐蓄熱系數(shù)增大，越容易滿足鍋爐事故補(bǔ)水的要求。

(3)特種小機(jī)未帶負(fù)荷期間的安全分析

因特種小機(jī)需要3min以內(nèi)才能帶額定負(fù)荷，在此期間鍋爐不能補(bǔ)水，當(dāng)流化床鍋爐發(fā)生BT后，床料沉降后，距離水冷壁壁面附近的床料會(huì)和水冷壁換熱，并形成隔溫層，因此水冷壁內(nèi)殘余的工質(zhì)不會(huì)大量蒸發(fā)，水冷壁短時(shí)間內(nèi)不會(huì)蒸干發(fā)生損害。東方鍋爐廠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算表明[18]，在給水中斷后水冷壁留存的工質(zhì)在3.6h內(nèi)可保持在擬臨界溫度390℃以下不被蒸干；水冷壁壁溫在13.3h內(nèi)可以保持在500℃的安全限值以下。

由于鍋爐余壓為特種小機(jī)提供驅(qū)動(dòng)蒸汽，因此過(guò)熱器及再熱器內(nèi)仍有蒸汽流動(dòng)，可以得到冷卻，受熱面短時(shí)間內(nèi)也是安全的。

4.3.3 事例驗(yàn)證

根據(jù)某350MW CFB機(jī)組發(fā)生的一次給水泵跳閘實(shí)際情況，進(jìn)一步分析說(shuō)明若鍋爐3min不能正常補(bǔ)水，對(duì)鍋爐受熱面的影響。事件經(jīng)過(guò)如下：2019年6月24日19∶55∶24，機(jī)組負(fù)荷354MW，主蒸汽流量1100t/h，此時(shí)給水泵突然跳閘，鍋爐主燃料跳閘(MFT)，一、二次風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)延時(shí)4min跳閘，20∶06給水泵恢復(fù)給水，20∶12后給水泵再次跳閘，20∶22分給水泵正?；謴?fù)給水，20∶40開始啟動(dòng)各風(fēng)機(jī)，并逐步恢復(fù)機(jī)組運(yùn)行。

(1)省煤器工質(zhì)的變化

隨著壓力降低，省煤器出口溫度逐漸升高，當(dāng)4min時(shí)省煤器出口水溫測(cè)點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到了飽和點(diǎn)，且過(guò)熱度逐漸加大，出現(xiàn)汽化現(xiàn)象，當(dāng)11min給水泵開始恢復(fù)供水后，過(guò)熱度逐漸降低，20min后達(dá)到飽和溫度，35min后省煤器內(nèi)的水溫低于飽和溫度，成為過(guò)冷水。根據(jù)這一現(xiàn)象分析，省煤器內(nèi)的水汽化后進(jìn)入水冷壁系統(tǒng)，繼續(xù)冷卻水冷壁系統(tǒng)。

圖1 省煤器出口溫度

(2)水冷壁壁溫變化情況

圖2 水冷壁、水冷屏出口溫度

如圖2所示，給水中斷后，水冷壁、水冷屏出口的工質(zhì)溫度分別由394℃和409℃，快速升高，3min后分別升高至425℃和450℃，15min后達(dá)到最大值502℃，隨著給水的恢復(fù)工質(zhì)溫度逐漸降低。根據(jù)此現(xiàn)象分析，溫度出現(xiàn)快速升高主要是由于一、二次風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)持續(xù)運(yùn)行了4min才跳閘，高壓流化風(fēng)機(jī)始終未停止，造成給水中斷后鍋爐內(nèi)仍有強(qiáng)烈的換熱，這導(dǎo)致水的損耗要較廠用電全停時(shí)的損耗更大。整個(gè)過(guò)程中最高溫度仍低于水冷壁材質(zhì)的最高允許溫度。

(3)主蒸汽溫度及再熱蒸汽溫度變化情況

如圖3所示，給水泵停運(yùn)后，主蒸汽溫度及再熱蒸汽溫度迅速上升，當(dāng)5min時(shí)二者均超過(guò)590℃，最高達(dá)到596℃，之后隨著風(fēng)機(jī)跳閘后隨爐膛煙溫的降低逐漸下降。溫度出現(xiàn)短時(shí)的超溫主要是由于風(fēng)機(jī)延時(shí)跳閘引起，3min時(shí)二者溫度均低于570℃，受熱面未出現(xiàn)超溫。

圖3 主、再熱蒸汽出口溫度

在失電情況下，鍋爐蒸汽壓力、溫度等參數(shù)實(shí)際的變化比較復(fù)雜，計(jì)算過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，而鍋爐蓄熱計(jì)算是參考煤粉鍋爐的計(jì)算方法，CFB鍋爐有大量的耐火澆注料及高溫床料，相較煤粉鍋爐有更大的蓄熱量，產(chǎn)生更多的附加蒸汽量，比理論計(jì)算有更大的裕量。綜上所述，采用特種小機(jī)驅(qū)動(dòng)方式是可行的。

5 結(jié)語(yǔ)

一直以來(lái)，CFB鍋爐在緊急補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)置的必要性及驅(qū)動(dòng)方式存在一定分歧，主要原因是初投資過(guò)高，系統(tǒng)較復(fù)雜，而緊急使用的概率非常低。采用特種小汽輪機(jī)作為 CFB 鍋爐緊急補(bǔ)水泵的驅(qū)動(dòng)方式，可以大幅降低投資，只要鍋爐有余壓便可以驅(qū)動(dòng)補(bǔ)水泵實(shí)現(xiàn)鍋爐的緊急補(bǔ)水要求，不受外部因素的限制及影響，可靠性更高。經(jīng)計(jì)算分析，并結(jié)合同爐型350MW超臨界CFB鍋爐給水中斷后受熱面實(shí)際汽溫變化規(guī)律，證明方案是可行的，能夠有效防止全廠失電或給水中斷后CFB鍋爐受熱面干燒的危險(xiǎn)，此技術(shù)的優(yōu)越性為CFB鍋爐緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的設(shè)置方案提供了可借鑒的思路。