超超临界锅炉串联启动系统在启动过程的控制策略
王 浩
江苏国华陈家港发电有限公司, 江苏 盐城 224600
【摘 要】：：本文简单说明超超临界机组的启动系统，并以江苏国华陈家港电厂为例，结合实际运行经验，详细分析了在启动过程中的启动系统的控制策略，供运行人员参考。 【关键词】：超超临界锅炉 炉水循环泵 串联启动系统 启动过程
1.概述
超超临界锅炉的启动系统是超临界机组的一个重要组成部分。 由于超临界锅炉没有固定的汽水分离点，设置启动系统的主要目的就是在锅炉启动、低负荷运行及停炉过程中，通过启动系统建立并维持炉膛内的最小流量，以保护炉膛水冷壁，同时满足机组启动及低负荷运行的要求。同时回收锅炉启动初期排出的热水，汽水混合物，饱和蒸汽以及过热度不足的过热蒸汽，实现工质和热量的回收。目前国产超临界机组启动系统主要可分为扩容器式、循环泵式,带循环泵系统的启动系统与简单疏水扩容启动系统相比，带泵的启动系统能够回收更多的热量,同时也可减小工质损失,炉水循环泵确保了热量都回收,在启动的大部分时间内,几乎没有什么热损失和工质损失，提高机组的启动速度和对跟踪负荷变化的适应性能 ,节省启动燃料 ,提高电厂的经济性 ,同时可减少启动时对锅炉的热冲击。
2．带炉水循环泵串联启动系统介绍
江苏国华陈家港电厂二台燃煤发电机组锅炉为上海锅炉厂生产的超超临界参数变压运行直流炉，四角切向燃烧方式、一次中间再热、炉膛平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢构架的∏型直流炉，型号为SG-2037/26.15-M626。 锅炉启动系统组成结构为在锅炉炉前沿宽度方向垂直布置2 只汽水分离器，其进出口分别与水冷壁和炉顶过热器相连接。当机组启动，锅炉负荷低于最低直流负荷30%BMCR 时，蒸发受热面出口的介质流经分离器进行汽水分离，蒸汽通过分离器上部管接头进入炉顶过热器，而水则通过两根疏水管道引至一个连接球体，连接球体下方设有两根管道分别通至炉水循环泵的入口和大气式扩容器。在炉水循环中，由分离器分离出来的水往下流到炉水循环泵的入口，通过循环泵提高压力来克服系统的流动阻力和省煤器最小流量控制阀的压降。水冷壁的最小流量是通过省煤器最小流量控制阀来实现控制的。从控制阀出来的水通过省煤器，再进入水冷壁，在启动时不合格的疏水及汽水膨胀阶段部分疏水被引入大气扩容器中，减压后产生的蒸汽通过管道在炉顶上方排向大气，水进入下部的集水箱。
这种循环泵和给水泵串联布置具有明显优点： 进入循环泵的水来自下降管或锅炉给水管或同时从这两者中来； 这样的布置使得在启动过程中，总是有水流过循环泵，并且泵的
流量恒定。当锅炉由湿态转向干态时，疏水流量为零，但此时循环泵能从给水管道中得到
足够的流量，可保证锅炉平滑地从湿态转向干态，无须在此时进行炉水循环泵的停运操作。
3. 带循环泵的启动系统的启动过程中的控制
现把锅炉启动过程细分为几个阶段，然后针对每个阶段详细阐述一下启动系统的控制策略。
3．1 点火前控制策略
在锅炉进行冷态清洗时，由于系统向往排放不合格的冲洗水，为了维持，电泵向系统内补充给水，以平衡锅炉排放的流量。锅炉点火前，启动系统的目的保持锅炉的最小启动流量和维持分离器水位。由上图可以看出，当没有蒸汽产生时，整个启动系统没有外排点，所以炉内水量不会减少，此时只是依靠炉水循环泵提供了足够的压头来建立冷态和热态启动时循环所需的最小流量。循环泵压头用来克服系统的流动阻力和省煤器最小流量控制阀的压降。通过控制炉水循环泵出口调阀V-508控制省煤器进口最小流量，此时V-508控制省煤器入口流量，该流量是带有保护的，正常运行时可以适当高于保护流量，以防止给水扰动。而给水泵不需要向启动系统补水，可以维持电动给水泵较低转速，旋转备用即可。
3．2 点火到转干态的控制
点火后，锅炉开始产生蒸汽，锅炉的启动系统中水量逐渐减少，分离器水位降低，为了保证锅炉的最小启动流量来保护水冷壁的安全，必须增加给水泵流量维持分离器水位。这时电泵提供的给水进入到混合器和分离器疏水混合后进入到炉水循环泵，由循环泵升压后进入省煤器。随着热负荷的增加，锅炉蒸发量增加，来自下降管的水越来越少，给水泵提供更大的补水量，直到下降管完全没有疏水，循环泵入口的水完全是来自给水泵。也就是转为干态运行。在转为干态运行前，循环泵的质量流量即省煤器入口的流量为锅炉的最小启动流量，是一个恒定值。这个过程中，分离器水位是通过给水泵出力逐渐增加来维持。 简单的说就是给水泵控制分离器水位，循环泵维持最小启动流量。
点火后为了防止启动初期阶段汽水膨胀时分离器水位过高，饱和水进入过热器，当水位过高时和水位成比例调节关系的两个高水位调节阀打开疏水到扩容器。
3．3 最低直流到炉水泵停运过程负荷时的控制
当负荷大于最低直流负荷时，进入干态，此时锅炉给水控制由分离器水位控制转化为水煤比控制。逻辑判断转为干态运行以后，以分离器出口蒸汽温度作为控制点来修正省煤器入口给水流量，为了避免温度控制失效而导致干湿态重复转化对厚壁金属产生额外的应力和冲击，分离器出口蒸汽温度要保持一定的过热度。转干态运行后，分离器没有疏水，循环泵
与给水泵串联运行,随着目标负荷的增加，进一步增加燃烧率,同时给水流量也相应增加,通过调节循环泵出口调门增加省煤器进口给水流量,循环泵通流量也增加,循环泵出口的调节阀前后压差增加,循环泵提升压头降低，当循环泵通路的阻力超过给水母管止回阀压差时,止回阀通路打开,二路并行工作,随着锅炉负荷进一步上升,循环泵出口的调节阀前后压差进一步增加,会使泵的提升压头对循环泵通路趋向于零,此时循环泵不再起到升压作用,可以缓慢关小循环泵出口调门，关小调门开度是注意给水流量的波动，当调门开度在25—30%时，可以直接停运循环泵。这种操作方法对给水流量的扰动非常小，这也是和并联式启动系统的主要区别之一。
4． 参考文献：
[1] 梁国灿 600 MW超临界锅炉带循环泵启动系统的控制设计与运行 中国电力 2005
年9月
[2] 2037t/h超超临界压力直流锅炉 锅炉说明书 上海锅炉厂 2009年12月
5. 作者介绍
王 浩： 男 1977年出生，助理工程师，主要从事大型超超临界机组的运行工作。 通讯地址：江苏省响水黄海大道188号江苏国华陈家港发电有限公司 224600