660 MW超超臨界機組無爐水循環泵啟動方案及分析

武豫新，李世杰

（福建大唐國際寧德發電有限責任公司，福建省寧德市，355006）

0 引言

大容量超（超）臨界機組具有運行經濟性高、負荷適應能力強的特點，是我國大型火力發電機組的主要發展方向[1-10]。近年來600MW及以上的超（超）臨界機組占在役機組的比例不斷提高，其中帶爐水循環泵的超（超）臨界直流鍋爐也在陸續投產。爐水循環泵是強制循環直流鍋爐啟動系統中最重要的設備之一，它為鍋爐的濕態運行提供了循環動力和水冷壁最小流量，并加速鍋爐的水循環，提高了鍋爐的熱效率，使得超（超）臨界機組能夠快速、安全啟停，以適應大容量直流鍋爐的電網調峰需要。福建大唐國際寧德發電有限責任公司（以下簡稱“寧德電廠”）660MW超超臨界機組直流鍋爐在基建調試期間爐水循環泵未能按期到貨，為了保證機組的按期投產，進行了無爐水循環泵啟動的實踐。

1 工程概況

寧德電廠2×660MW直流鍋爐為東方鍋爐廠生產的超超臨界參數變壓直流鍋爐、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐。鍋爐主要汽水參數如表1。

表1 鍋爐主要汽水參數Tab.1 Main steam parameters of boiler

鍋爐運行方式為帶基本負荷并參與調峰，鍋爐變壓運行采用定-滑-定壓運行或定-滑壓運行的方式。鍋爐啟動系統帶有爐水循環泵，鍋爐具有快速啟動能力，縮短機組啟動時間，在啟動過程中可有效回收熱量和工質。

超超臨界直流鍋爐的啟動系統主要功能為：

（1）完成機組調試和啟動時鍋爐省煤器、水冷壁的冷態及熱態循環清洗，清洗水量為25％BMCR，清洗水排入凝汽器（水質合格時）或水處理系統（水質不合格時）；

（2）建立啟動壓力和啟動流量，以確保水冷壁安全運行；

（3）盡可能回收啟動過程中的工質和熱量，提高機組的運行經濟性；

（4）對啟動系統暖管。

鍋爐啟動系統參數如下：鍋爐啟動流量515 t/h，啟動系統設計容量515 t/h，最小直流負荷25％ BMCR。

2 鍋爐啟動分析

東方鍋爐廠生產的1 000MW超超臨界鍋爐帶爐水循環泵與不帶爐水循環泵在啟動過程中的參數比較見圖1～3。圖1為第2階段吹管初期升溫、升壓曲線。圖2為啟動過程中的升溫、升壓曲線。圖3是2種啟動方式下，相同時間段內的壓力及溫度變化曲線對比。從圖中可以看出不帶爐水循環泵給水流量雖然已減小，但主汽溫度還是相對較高，主汽壓力升壓波動較大。

圖4為寧德電廠660MW超超臨界鍋爐啟動曲線（帶爐水循環泵）。圖5為東方鍋爐廠生產的660MW超臨界鍋爐啟動曲線（不帶爐水循環泵）。從圖4、5可看出，不帶爐水循環泵鍋爐在啟動階段主汽溫、再熱汽溫將升高40～50℃，對應的汽機的沖轉參數也將發生變化。

圖6為東方鍋爐廠生產的660MW超臨界鍋爐啟動曲線（修正后，不帶爐水循環泵），主要就是為了避免受熱面超溫。若在主汽壓8.4MPa下主汽溫無法保證與汽機配合，可將汽機沖轉壓力從8.4MPa降至5.4MPa。

目前，東方鍋爐廠制造已投運的20多臺600MW等級超臨界鍋爐均不帶爐水循環泵，在1 000MW超臨界鍋爐上帶有爐水循環泵。帶不帶爐水循環泵最大的差異就是啟動時間不同，相對不帶爐水循環泵，帶爐水循環泵冷態啟動時，點火至汽機沖轉時間可縮短60～70min，溫態啟動可縮短10～20m in，這主要是受受熱面壁溫所限制。

根據東方鍋爐廠提供的不同類型和等級的超（超）臨界直流鍋爐的啟動曲線綜合分析，寧德電廠660MW超超臨界直流鍋爐通過合理地控制燃料量投入、參數上升速率，鍋爐不帶爐水循環泵也能控制鍋爐受熱面壁溫，滿足機組的啟動運行。

3 啟動控制策略

與帶爐水循環泵比較，不帶爐水循環泵在啟動過程中需要注意以下方面。

（1）控制較低的給水流量：21％BMCR（433 t/h）。

（2）盡量提高給水溫度：60℃以上，給水溫度越高越有利于汽溫的控制。

（3）控制鍋爐總風量：控制在35％BMCR（約776.6 t/h），若汽溫還是偏高，還可降低總風量，但要大于30％BMCR（約665.7 t/h），并適當增加燃盡風流量。

（4）注意燃料的投入量，密切觀察受熱面壁溫情況，避免主汽參數上升過快。

（5）注意沿爐膛寬度熱負荷的均勻性，啟動前做好一次風調平工作，同層燃燒器出力相差不應超過10％。

（6）減溫水量的控制。在啟動初期盡量通過燃燒來控制汽溫，若投減溫水要注意減溫水量，因為啟動階段過熱汽過熱度較小，容易造成過熱器帶水。

4 結語

寧德電廠2臺660MW超超臨界機組在不帶爐水循環泵的工況下順利啟動并通過168 h試運行，充分驗證了設計帶有爐水循環泵的啟動系統在沒有爐水循環泵的條件下，通過控制啟動速度，適當調整汽水參數，完全能夠實現機組的正常啟動。

但是無爐水循環泵啟動過程中汽水分離器下來的水排入到儲水箱，在水質不合格的情況下直接外排，當水質合格時通過疏水泵排入到凝汽器內，導致部分爐水無法回收，工質熱量無法利用，降低了鍋爐熱效率；且因為啟動時間長，導致多消耗了燃油和工質，建議在機組長期頻繁啟停運行期間不要采用無爐水循環泵啟動方式。

[1]張秋生，岳建華，趙軍，等.600MW超臨界直流鍋爐啟動系統的控制[J].華北電力技術，2007（8）：40-44.

[2]劉健鴿，薄立群.600MW超臨界鍋爐機組無爐水循環泵開機分析[J].湖南電力，2009，29（2）：34-36.

[3]馬曉瓏，王軍.超（超）臨界火電機組取消爐水循環泵的可行性研究[J].東方電氣評論，2010，24（2）：17-23.

[4]劉俊漢，李慶慶，周中毅，等.600MW直流爐無爐水泵開機探討[J].華中電力，2009，22（2）：53-57.

[5]韓磊，呂奎蘭.600MW超臨界無爐水循環泵鍋爐啟動初期汽溫控制方法[J].機電信息，2010（12）：67-69.

[6]黃偉，李文軍.600MW超臨界對沖鍋爐機組爐水循環泵解列運行啟動技術及實踐[J].電站系統工程，2010，26（3）：9-14.

[7]張向群，劉明遠.國產超臨界壓力鍋爐內置式啟動系統特性分析[J].東方電氣評論，2009，23（1）：1-5.

[8]樊泉桂.亞臨界與超臨界參數鍋爐[M].北京：中國電力出版社，2000.

[9]段永成.國產600MW超臨界機組直流鍋爐啟動系統[J].熱能動力工程，2005，20（1）：99-101.

[10]馬燕敏.爐水循環泵運行的安全性與經濟性分析[J].上海電力，2008，21（1）：9-11.