600 MW級超超臨界燃煤鍋爐穩壓吹管控制措施

黃 輝，羅俊俊，林國育，陳旭光，程劍豐，陳 濤

（1. 國網湖北省電力公司電力科學研究院，湖北 武漢430077；2. 湖北方源東力電力科學研究有限公司，湖北 武漢430077；3. 黃岡大別山發電有限責任公司，湖北 黃岡438300）

0 引言

湖北某廠二期擴建工程一臺660 MW燃煤鍋爐采用東方鍋爐股份有限公司設計制造的超超臨界壓力燃煤直流鍋爐，帶爐水循環泵，單爐膛，一次中間再熱、平衡通風、對沖燃燒、固態排渣、露天布置、全鋼架懸吊結構，鍋爐型號為DG2016/28.25-Ⅱ13，鍋爐主要運行參數如表1所示。本鍋爐吹管采用穩、降壓相結合一段式方法［1-15］，分三個階段完成：第一階段降壓吹掃20次；第二階段穩壓吹掃約2 h；第三階段降壓吹掃36次。

1 穩壓吹管控制措施

1.1 增設臨時補水管路

表1 鍋爐技術參數Table 1 Technical parameters of the boiler

制水能力概況：全廠一、二期實際制水能力約 200 t/h；一期兩臺機組正常投運補水量約80 t/h，吹管期間新建機組實際制水能力約120 t/h。

儲水能力概況：全廠共配置2×3 000 m3除鹽水箱；二期凝補水箱容量為1×300 m3。

二期補水能力概況：全廠共配置3×150 t/h 除鹽水泵，同時為一、二期凝補水箱補水；二期凝補水箱至凝汽器補水共配置2×280 t/h+1×60 t/h凝補水泵。

通過校核計算發現，當前制水及儲水能力尚能滿足穩壓吹管用水要求，關鍵制約因素在于二期凝汽器瞬時補水能力嚴重不足。故增設一路臨時補水管路：由除鹽水箱供水母管直接通過臨時補水泵（補水泵出力約600 t/h）向二期凝汽器補水。

1.2 穩壓過程控制措施

1）鍋爐點火及熱態沖洗

投入A 制粉系統進行鍋爐點火，逐步增加燃料量升溫升壓，控制分離器位置蒸汽溫度約190 ℃，進行熱態沖洗。省煤器入口水質達到沖洗要求繼續增加燃料量升溫升壓。

2）臨沖門控制

熱態沖洗期間，開主臨沖門約10 s；升壓后，分離器出口壓力達1.7 MPa，主臨沖門再開10～15 s（壓力降至1.47 MPa），并繼續增加燃料；分離器出口壓力再次升至2.0 MPa，主臨沖門再開10～15 s（壓力降至1.88 MPa），并繼續增加燃料；分離器出口壓力再次升至3.4 MPa，主臨沖門全開（壓力降至3.3 MPa），維持主臨沖門全開，并繼續增加燃料。

3）燃料量控制

在A 磨煤量達到45 t/h 后，啟動第二套制粉系統（C磨）；當吹管系數大于1時，停止增加燃料，穩壓期間最終燃料量A、C磨各56 t/h。

4）給水控制

鍋爐濕態運行時，省煤器入口給水流量維持500～600 t/h，隨著燃料量增加通過綜合調整汽泵轉速、降低爐循泵再循環流量以及水位調節閥來調整分離器儲水罐水位［5］。當總燃料量達到90 t/h時（對應的給水流量約700 t/h，分離器出口壓力3.4 MPa），進行干濕態轉換。穩壓期間省煤器入口給水流量700～800 t/h。

5）汽溫控制

本次吹管未增加臨時減溫措施，主蒸汽溫度通過一、二級過熱器減溫水來控制，再熱汽溫通過調溫擋板和再熱器事故減溫水控制。整個穩壓期間，一級過熱器減溫水調閥全開，二級過熱器減溫水凋閥80%開度，再熱器事故減溫水調閥80%開度，調溫擋板均50%開度。穩壓期間主汽溫度維持在418 ℃左右，最高值達443 ℃；再熱冷段溫度維持在415 ℃左右，最高值達437 ℃；熱再溫度維持在478 ℃，最高值479 ℃。

6）吹管壓力選擇及吹管系數校核

吹管壓力選擇需對吹管系數校核后確認。臨沖門全開后，繼續增加燃料量，分離器出口壓力持續增加，當利用壓降比計算得到的吹管系數（不需要除以1.4）大于1時，停止增加燃料量并維持穩定，利用當前蒸汽流量及頂棚入口、高過出口、低再入口、高再入口蒸汽參數，校核吹管系數。當分離器出口壓力達4.3 MPa時（對應燃料量為112 t/h），經校核計算過熱器入口、出口及再熱器入口、出口各位置吹管系數均大于1.0，校核結果如表2所示。

7）穩壓時間控制

本次穩壓吹管采用連續穩壓方式進行，當吹管系數滿足要求后維持當前參數連續吹掃約2 h 后停爐冷卻。

2 穩壓吹管關鍵點

2.1 吹管用水

穩壓吹掃階段耗水量大，編寫吹管方案期間必須對穩壓階段耗水量進行校核計算。耗水校核計算應包括化學制水能力校核、系統儲水能力校核、凝汽器補水能力校核、鍋爐耗水量校核四部分。根據本次穩壓吹管經驗，不論新建機組還是擴建機組，設計的化學制水能力和系統儲水能力一般均能滿足穩壓吹管用水要求，影響穩壓吹管的關鍵在凝汽器補水能力：一是除鹽水泵輸送能力；二是凝補水泵輸送能力。設計的除鹽水泵輸送能力和凝補水泵輸送能力一般無法滿足穩壓階段凝汽器補水要求，故需要額外增加一路直接由除鹽水箱至凝汽器的臨時補水管路，凝汽器總補水能力達到900 t/h以上。

2.2 蒸汽溫度

穩壓階段隨著燃料量增加，主蒸汽溫度逐步增加，因主蒸汽未進入高壓缸做功，冷再蒸汽溫度與主蒸汽溫度基本一致［16-22］，而冷再管道材質耐溫等級低（穩壓前需與設計、鍋爐廠家共同商計冷再管道允許最高溫度，本鍋爐商討后定為冷再汽溫不超過430 ℃），故必須要有可靠的減溫措施來控制主蒸汽溫度。根據本次穩壓吹管經驗，穩壓吹管期間可不用增加臨時減溫裝置，利用已有的過熱器、再熱器減溫裝置可以滿足穩壓階段汽溫控制要求（本次穩壓吹管主汽溫基本控制在418 ℃）。熱再汽溫則根據臨時管道材質、位移、限位等而定（本次吹管臨時管道按500 ℃設計），利用已有的再熱器事故減溫裝置可以將熱再汽溫控制在要求范圍（本次穩壓吹管熱再汽溫基本控制在478 ℃）。

2.3 干濕態轉換

從節水角度考慮，穩壓吹管階段建議在鍋爐干態下進行，并且盡早完成濕態向干態轉換［23-29］，避免穩壓階段鍋爐出現干、濕態頻繁轉換問題。根據本次穩壓吹管經驗，維持省煤器入口給水流量600 t/h，隨著燃料量增加逐步增加汽泵出力、降低爐循泵再循環流量，直至爐循泵再循環流量為0，繼續增加燃料量完成鍋爐濕態向干態轉換。

2.4 吹管系數

根據本次穩壓吹管經驗，當蒸汽流量達到40%額定負荷以上，各段受熱面位置吹管系數一般可以達到1.0 以上。在蒸汽流量不變條件下，蒸汽壓力越低，蒸汽比體積越大［30］，吹管系數越大；蒸汽溫度越高，蒸汽比體積越大，吹管系數越大。因此穩壓期間在蒸汽流量達到要求后，主、再蒸汽溫度按接近冷再管道、臨時管道允許的最高溫度原則控制、分離器出口壓力按低值控制，以保證各段吹掃受熱面吹管系數滿足要求。

3 結語

對于600 MW 級燃煤鍋爐，控制蒸汽流量760～800 t/h，分離器出口壓力4.3～4.5 MPa，主蒸汽溫度420～430 ℃，再熱蒸汽溫度470～480 ℃，連續穩壓吹掃2 h，可以達到較好的穩壓吹掃效果。

穩壓吹管應重點考慮凝汽器補水能力；穩壓期間可以利用已有的各級受熱面減溫措施將蒸汽溫度控制在合理范圍，不需要增加臨時減溫措施；穩壓階段具備轉干態條件后盡早完成濕態轉干態，一定要避免穩壓期間出現干、濕態頻繁轉換問題，造成受熱面超溫。