超超臨界1 000 MW機組鍋爐干濕態轉換技術研究

李錦斌

(廣東粵電靖海發電有限公司，廣東 揭陽 515223)

1 立項背景

廣東粵電靖海發電有限公司1 000 MW機組鍋爐型號為DG3033/26.15-Ⅱ1型。啟動循環系統配置由1臺再循環泵(BCP)，2個汽水分離器、1個汽水分離器儲水罐、1個再循環泵流量調節閥(360閥)、3個儲水罐水位控制閥(361閥)、冷凝疏水系統等組成內置式啟動循環系統。直流鍋爐在啟、停爐操作過程中，有一個干、濕態轉換的階段，必須一次性平穩無擾動成功切換，不然會導致兩種狀態又互轉的工況，不僅耗時耗力、拖延時間，危險時造成蒸汽帶水，危及汽機安全運行。所以只有把握好了干、濕態順利轉換的關鍵點，才能成功啟、停機。

2 技術方案

針對機組實際啟動過程中的濕態轉干態及停機過程中的干態轉濕態2個關鍵階段，分別選取2個過程的某1次實際參數變化，通過對數據及操作過程的分析，總結出超超臨界直流鍋爐干、濕態轉換的控制關鍵點。

2.1 鍋爐干態轉濕態控制過程及安全分析

2016年10月29日，#4機停機干態轉濕態控制節點性參數見表1。機組正常停機過程一般都以控制煤倉煤位為主，鍋爐干態轉濕態以燒空第4臺磨煤機后保留2臺磨煤機運行進行轉換。機組負荷400 MW，在第4臺磨煤機燒空前停運1臺汽泵和廠用電切換后可以用機爐協調自動控制(CCS)減負荷至350 MW穩定一定時間，退出鍋爐主控自動切至手動控制方式(TF)，手動控制給煤量和給水量緩慢減負荷至320 MW左右穩定一定時間。這樣可以防止在第4臺磨煤機燒空時制粉系統的擾動使機組負荷大幅波動而在未準備的情況下直接轉至濕態，造成不可控的狀態，或者干濕態間來回轉換，同時減少一個時間段內的同時多個操作任務。

表1 2016年10月29日 #4機停機干態轉濕態控制節點性參數

表2 #4機啟動濕態轉干態控制節點性參數

320 MW負荷穩定后控制第4臺磨煤機的煤量盡快燒空，保證總煤量和給水量的穩定，將第4臺磨煤機停運操作后逐漸減少煤量，保證給水量780～850 t/h穩定，隨著主汽壓力的降低，汽機調門自動控制全汽壓力在9.7 MPa(<30%負荷)而關小調門，機組負荷隨之減少。TF控制方式可很好地控制主汽壓力的穩定，減少手動操作量，在300 MW下汽壓穩定的同時也能保證給水量的穩定。

給煤量以控制塊1 min內操作2次大箭頭，穩定給水流量的情況下隨著給煤量的減少，分離器出口過熱度逐漸降低至0 ℃，蒸汽量也隨之減少、導致負荷下降。給水量可以在每次鍋爐干濕態轉換時保證一定范圍的量，而煤質不可能在每次干濕態轉換時一樣，所以給煤量和水煤比沒有很大的參考價值。在機組啟停階段，全手動控制煤、水量，不能單一參考水煤比來調節水煤量，重點參考中間點溫度、過熱度和減溫水量。

分離器水位根據機組負荷修正，在負荷大于297 MW后修正分離器水位至0，從機組參數變化過程看，在負荷減到298 MW后儲水罐水位從0變為-6 m，因此鍋爐干濕態轉換最好在分離器水位未修正時進行，防止在水位修正情況下出現分離器滿水而水位修正至0錯判鍋爐進入干態運行，造成蒸汽帶水對汽輪機造成損壞。

分離器水位隨著給煤量的逐漸減少而升高，鍋爐由干態轉至濕態運行，滿足鍋爐循環水泵(BCP)啟動允許后啟動運行，逐漸開啟360閥控制鍋爐總的給水流量的穩定。在干態轉濕態前應提前將BCP泵檢查好，具備隨時啟動的條件。因機組長期運行，BCP泵過冷管電動一/二次門、再循環電動門、出口電動門和361閥進口電動門都隨機組長期運行關閉狀態，可能會出現無法開啟而影響鍋爐轉濕態運行，所以需提前將相關電動門打開做好備用準備。轉濕態過程主汽溫度也會隨之降低，因此在干態運行時保證一定的減溫水量，而進入濕態后及時將一/二級減溫水關閉，同時關閉BCP泵和361閥及其暖管管路，保證主汽溫度穩定可控地降低在合適范圍內。

機組負荷降至233 MW后停止減煤，煤量從139 t/h減到84 t/h用時10 min，停止減煤后隨著鍋爐蓄熱減少，機組負荷仍以較穩定的速度降至110 MW左右。鍋爐轉至濕態運行后，為減少機組排水量，逐漸開大360閥減少給水泵出力。給水控制切至旁路閥控制，就地需確認旁路閥開啟，防止實際未開而給水電動門關閉的情況下造成大部分給水量的中斷而鍋爐斷水/主燃料跳閘(MFT)動作。

2.2 鍋爐濕態轉干態控制過程及安全分析

2016年10月5日，#4機啟動濕態轉干態控制節點性參數見表2。鍋爐濕態工況運行時給水量控制應穩定，建議在780～850 t/h，濕態情況下的給水量控制需要根據分離器水位變化對給水旁路門和BCP泵出口360閥協調控制。隨著給煤量的逐漸增加，蒸汽量也增加，主汽壓升高，為控制主汽壓9.7 MPa，需開啟汽機調門，機組負荷就逐步升高。建議機組在啟動第2臺制粉系統穩定后可投入汽機TF自動控制方式，減少控制主汽壓汽機調門手動操作量，根據以往操作觀察TF汽機控制主汽壓力是較穩定的。

給煤量逐步增加，分離器水位降低，361閥會自動關小至全關，應手動增加給水泵出力，減少BCP泵出力、關小360閥、維持總給水量和分離器水位的穩定。隨著360閥全關，分離器水位降低至0過程中手動提前停運BCP泵，關閉BCP泵過冷水管電動一/二次門。這個過程中可能分離器出口已經有過熱度，這時煤量的控制應根據機組負荷情況緩慢進行。

一般在機組負荷250 MW左右時鍋爐就由濕態轉干態運行，分離器出口過熱度緩慢升高，這時要同步增加給水泵的給水量協調控制，防止過熱度過高而鍋爐升溫過快，甚至可能出現管壁超溫現象。建議將分離器過熱度控制在10～30 ℃之間較好，一/二級減溫水協調對主汽溫度控制。在給煤量和給水量都手動控制的情況下應逐步緩慢增減，防止大幅度的操作。手動將負荷升至310 MW后應穩定一定時間，做第3臺制粉系統啟動準備工作。啟動第3臺制粉系統時保證總的給煤量的穩定，防止大幅度加煤而造成汽溫、汽壓的波動。第3臺制粉系統運行穩定后可以將給水泵控制投入自動，手動升負荷至350 MW時投入煤主控自動，投入CCS協調控制。

鍋爐濕態轉干態后及時投入BCP泵和361閥及其管路暖管，必須就地確認暖管管路手動門開啟。#4機BCP泵再循環電動門應關閉，否則BCP泵達不到暖泵要求，造成BCP泵泵殼溫度與入口管道溫度差達到50℃以上而不能滿足BCP泵啟動條件(#3機不會出現)。過多的倒暖水量經過再循環至儲水罐，而經BCP泵體的水量不夠。

鍋爐濕態盡量在儲水罐水位修正前轉為干態運行，保證過熱度，防止儲水罐無水位顯示而過水。建議在負荷260 MW前完成，防止負荷波動至300 MW時分離器水位可能強制修正至0。如果在這時分離器仍有水位，361閥在一定開度下自動關閉，分離器過水造成主汽溫度無法控制而影響汽輪機安全。還有可能BCP泵運行情況下跳閘而造成給水量的波動或給水量低而MFT動作[1-2]。

3 項目應用情況和經濟效益

3.1 經濟效益

(1)節能收益：超超臨界1 000 MW機組鍋爐干濕態轉換技術研究，統一規范了操作步驟，能夠有效保證每一次鍋爐干濕態轉換操作的平穩安全，保證機組的啟停任務按時有效完成，相比以往能提前1 h并網，大大縮短了機組的啟動時間，特別在發電量和燃料節能方面尤為突出。節約燃料按100 t/h計算，可節約100 t，2016年共啟機11次，啟停機22次，節約燃料成本98萬元。

(2)多發電量：按平均負荷8×105kW來計算，可多發電量8×105kW·h。2016年共啟機11次，故可多發電量為8.8×106kW·h；按照利潤0.1元/(kW·h)算，可多創造價值為8.8×106kW·h×0.1元/(kW·h)÷10 000=88萬元；共產生經濟效益198+88=286(萬元)。

3.2 社會效益

超超臨界1 000 MW機組鍋爐干濕態轉換技術研究保證了按照項目總結出的各階段的控制要點規范，能夠有效保證每一次鍋爐干濕態轉換操作的平穩安全，保證機組的啟停任務按時有效完成，縮短啟機時間，減少了NOx和SO2濃度的排放量，同時對國內同類型超超臨界直流鍋爐的干濕態轉換控制提供了有效的技術指導。

3.3 項目推廣應用

經推廣及運行實踐檢驗，自此項目成果應用于本廠1 000 MW機組(#3，#4機組)啟停過程后，#3機組正常啟動6次，進行6次濕態轉干態操作，正常停運5次，進行5次干態轉濕態操作。#4機組正常啟動5次，進行5次濕態轉干態操作，正常停運6次，進行6次干態轉濕態操作。按照項目總結出的各階段的控制要點規范，能夠有效保證每一次鍋爐干濕態轉換操作的平穩安全，保證機組的啟停任務按時有效完成，同時對國內同類型超超臨界直流鍋爐的干濕態轉換控制提供了有效的技術指導。

4 結束語

該項目實施后，超超臨界1 000 MW機組鍋爐干濕態轉換技術研究保證了鍋爐在啟停機階段的安全、可靠運行，也保證了機組的穩定運行，減少了因干濕轉換失敗而導致的過熱段蒸汽帶水隱患，甚至引發鍋爐MFT，提高了設備安全運行的可靠性。在提高機組運行安全性的同時也創造了可觀的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]張紅福.1 000 MW機組干濕態轉換中360、361閥控制技術研究[C]// 烏魯木齊：全國發電廠熱工自動化專業會議,2010.

[2]段寶，李鋒，蘭勇.600 MW超臨界直流鍋爐干、濕態轉換的控制要點探析[J].電站系統工程,2010,26(2):27-29.