引言：

 

 

由于超临界直流锅炉本身的汽水特性，超临界锅炉在干湿转换过程中存在诸多不稳定因素。如超临界锅炉启动过程中转态参数控制不当，容易发生锅炉干湿频繁转换，导致分离器储水箱水位波动大，主再热蒸汽温度波动大，导致锅炉蒸汽温度、壁温超温或过热器进水甩蒸汽温度等不安全事件，严重影响锅炉的安全运行。根据超临界直流锅炉干湿转换的实际操作经验和问题，全面分析了锅炉启动过程中防止水冷壁超温参数的控制要点和注意事项，减少了锅炉干湿转换过程中的参数波动，保证了锅炉的安全运行。

 

1设备概述

 

某电厂660MW超临界机组锅炉为东方锅炉厂生产的超临界参数变压直流炉，锅炉下辐射区水冷壁为螺旋管圈，上辐射区水冷壁为垂直管圈，过渡段采用中间混合集箱连接；锅炉采用带启动疏水泵的启动系统，启动过程中湿态时控制启动分离器水位。如果水质合格，多余的炉水可以回收到循环水或凝汽器中再利用，不合格排放到机组排水槽。

 

1.1锅炉启动系统

 

锅炉炉膛下部水冷壁和灰斗采用螺旋管圈布置，保持炉膛下部水冷壁质量流速高，提高锅炉在不同工况下水冷壁的冷却能力，有效降低沿炉膛高度不同的热偏差，提高锅炉不同负荷下水动力的稳定性和可靠性；锅炉前墙外采用两个启动分离器和一个储水箱。分离器和储水箱壁厚均匀，变负荷下温度变化时热应力小，适合机组滑压运行。锅炉设计了大气疏水扩容器启动系统，提高了锅炉的启动速度，降低了机组的启动时间。锅炉启动汽水系统布置简单，运行可靠性高。

 

1.2锅炉燃烧方式及制粉系统配置

 

锅炉配备了前后墙对冲三层低NOX燃烧器，每层6台对应6台中速磨煤机的正压直吹制粉系统，提高了锅炉沿炉膛水平方向热负荷分配的均匀性，保证了炉内火焰的良好充满，非常有利于保持炉内燃烧的稳定性。锅炉主燃烧器上部布置两层高分离燃烧空气，有利于减少锅炉NOX的产量。

 

2超临界直流锅炉干湿转换过程分析

 

总结以往锅炉启动转态过程，锅炉螺旋水冷壁和垂直水冷壁的加热面壁温度会不同程度地偏高，甚至接近越限值。分析水冷壁温度高的原因如下。

 

 

2.1煤水比失调

 

在锅炉干燥过程中，机组负荷控制不当增加过快。超临界直流锅炉在25%BMCR负荷前为湿态运行模式，在25%-35%BMCR负荷段开始干燥运行，锅炉转为亚临界直流运行。当机组负荷不注意控制增加时，锅炉必须增加燃料量，以保持蒸发量与负荷的匹配。锅炉蒸发量的增加容易导致燃煤量的快速增加。由于煤粉燃烧完全滞后，直流锅炉具有热惯性小的特点。当煤粉完全燃烧产生的热量释放时，分离器出口过热，锅炉水冷壁温度急剧上升，容易导致锅炉主蒸汽温度和加热面超温。

 

当分离器出口过热和主蒸汽温度变化率较大时，锅炉减温水自动投入，以15-35t/h的流量控制蒸汽温度的快速升高，不仅导致减温器后各段蒸汽温度的快速下降，而且由于主蒸汽压力的升高，机组负荷瞬时增加，导致给水控制受到干扰，供水自动调节跟不上，瞬间减少给水量，导致分离器出口过热和水冷壁温度快速升高；由于主蒸汽减温水来自给水管道，大量减温水投入减少了进入水冷壁的供水量，加剧了锅炉实际水煤比的严重失衡。

 

2.2水冷壁产生壁温偏差

 

锅炉水煤比仅宏观判断水冷壁的整体换热条件，不能反映水冷壁各管道的工作温度变化。由于燃烧锅炉的客观热偏差，锅炉四侧水冷壁的吸热偏差导致循环流量偏差扩大，导致水冷壁流量偏差和吸热偏差恶化，反映水冷壁容易产生壁温偏差。影响超临界锅炉水冷壁温度偏差的因素较为复杂，不仅水冷壁局部热负荷过大，导致水冷壁吸热增强，而且由于水冷壁各管道流量分配偏差和换热偏差，最终导致水冷壁温度偏差增加和超温。

 

2.3主蒸汽压力控制不当

 

根据锅炉厂提供的锅炉冷启动曲线，分析锅炉干湿转换过程。机组负荷带30%负荷(0-192MW)前应采用滑压运行，主蒸汽压力应保持在11.0MPa左右。冷启动过程中，如果低负荷段主蒸汽压力控制较低，锅炉水冷壁管内汽水工质的比容差较大，根据汽水特性，汽水比容差越大，水动力特性的多值性越严重，水冷壁换热偏差越大；如果主蒸汽压力控制较高，转态困难，由于主蒸汽压力较高，转态后饱和温度较高，主蒸汽温度上升较快，需要大量减温水来控制主蒸汽温度。当减温水达到最大量时，主蒸汽温度无法控制，温度上升过快，导致汽机本体参数发生较大变化，影响机组的安全运行。转态后，由于蒸汽温度高，过热只能保持低值，容易导致干湿态频繁转换。

 

3锅炉干湿态转换时的控制要点

 

对于超临界直流炉来说，从湿运行到干运行是机组启动过程的一个特殊阶段。该过程是锅炉水冷壁产生蒸汽和工作质量从循环流向强制流的转换过程，是锅炉启动过程的重要节点。结合660MW超临界直流锅炉干湿转换的实际操作经验分析，在锅炉启动干湿转换过程中，应重点控制以下方面，防止水冷壁超温。

 

3.1干湿转换参数选择

 

对于超临界直流锅炉，为保证锅炉水冷壁在低负荷运行期间有足够的水循环流量，最小供水流量不得小于本生流量580t/h；同时，由于启动分离器的分离能力有限，为了防止过热器管道水塞事故，通常在180-240MW机组负荷范围内进行转换。注意热仪表的准确性和保护投入率，特别注意各受热管壁金属温度的变化趋势。如有异常，应立即找出原因，降低燃烧强度[1]。

 

3.2水位控制

 

机组负荷小于35%BMCR时，中间点温度控制为储水罐水位控制[2]。在这种负荷下，它相当于汽包炉。汽包锅炉的温度特性与汽包锅炉的运行基本相同。此时，必须保证供水流量不小于35%BMCR，为保证锅炉水冷壁水动力安全，使水冷壁得到充分冷却。

 

3.3保持供水流量稳定

 

在转态过程中，保持给水流量约600t/h。注意汽泵出口流量、转速和压力的匹配。调整汽泵再循环调门开度时，注意给水流量和压力的变化，避免汽泵进入不稳定工作区，造成给水流量大幅波动。同时，注意汽泵的输出。当汽泵输出过高时，应及时并入另一台汽泵。适当提高工质质量流速，即提高工质对管道的冷却能力，是有效防止传热恶化引起管道超温的措施之一[3]。

 

4结束语

 

超临界直流锅炉干湿转换是机组启动过程中的关键节点。在转换过程中，调整主蒸汽压力、主蒸汽温度、过热、储罐水位、燃料量等参数非常重要。控制不当容易导致锅炉水煤比失衡，锅炉干湿转换频繁，导致主蒸汽温度、分离器出口过热等主要参数剧烈波动，威胁锅炉加热面的安全运行。对于超临界锅炉干湿转换过程，必须充分考虑转换过程中可能出现的异常和风险，采取合理安全的控制策略和操作方法，确保干湿转换过程中水冷壁不超温，确保锅炉安全运行。