關于阿電鍋爐給水低流量啟動應用及優化

摘 ?要：浙能阿克蘇熱電有限公司鍋爐實施給水低流量啟動，減少外排水量及燃料量，有效解決制水能力不足問題，緩解汽機、鍋爐啟動參數不匹配矛盾，同時在實踐中不斷優化MFT給水保護邏輯，實現經濟、安全、高效運行。

關鍵詞：低流量;必要性;壁溫;補充措施;保護優化

一、機爐主設備簡介

鍋爐型號：SG-1173/25.5-M4418。本鍋爐為超臨界變壓運行螺旋管圈直流爐，為單爐膛、一次再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風、緊身封閉、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐。本鍋爐啟動旁路為內置式不帶再循環泵的大氣擴容式系統。鍋爐負荷小于30%BMCR直流負荷時，分離器起汽水分離作用，分離出的蒸汽進入過熱器系統，水則通過連接管進入儲水箱，經溢流管路排入鍋爐疏水擴容器中，然后進入工業廢水處理系統。鍋爐負荷在30%BMCR以上時，分離器呈干態運行，只作為一個蒸汽的流通元件。汽輪機型號為CCZK350/289.6-24.6/1.5/0.4/569/569。采用東方汽輪機公司生產的2×350MW超臨界、一次中間再熱、單軸、高中壓分缸、三缸雙排汽、直接空冷、雙抽汽凝汽式汽輪機，采用中壓缸啟動方式。汽水系統布置見下圖：

二、鍋爐給水低流量啟動必要性分析：

本公司沒有配置爐水循環泵，鍋爐轉濕態前汽機側必須提供連續給水，給水水溫在105～120℃，對制水能力及除氧器輔汽加熱用量均是嚴峻考驗，而這些確是我公司的薄弱環節。600MW及以上超臨界或超超臨界機組絕大多數設有爐水循環泵，進入鍋爐省煤器的給水大部分來自爐水循環泵，來自汽機側流量很少，鍋爐濕態運行時外排水量較小。

1.降低啟動能耗、提高啟動速度

為保障鍋爐升溫升壓速率的要求，給水流量越大，對應燃料量需求也大。實際上在鍋爐冷態升溫升壓過程中，初期垂直水冷壁不產汽或蒸汽量低，鍋爐起壓后啟動分離器出口產生的蒸汽量較小，較多燃料量容易造成蒸汽溫度的繼續上升，形成機爐蒸汽參數不匹配，容易引起汽機沖轉、倒缸后正差脹過大及機組異常振動。點火期間外排水流向鍋爐疏水擴容器，部分排向大氣，疏水排往集水箱，對疏水回收管道進行沖洗達到回收水質標準后，開啟至排汽裝置管路隔離閥及調節閥，形成機爐水汽循環回路。大部分熱量經過啟動系統鍋爐疏水擴容器外排，造成大量的熱損失和工質損失。

因此降低給水流量，同步降低燃料量，盡快產汽提高啟動速度，減少了外排水量及熱能的損失。啟動煤量可以降低至10～15噸/小時（汽機沖轉給煤量），相當于降低了水煤比，有利于加快鍋爐升溫升壓速度，啟動時間縮短，啟動能耗明顯降低。

2.適應機組調試需要

2016年11月，阿電1號機組在機組沖管、整組調試階段，僅一臺TDI制水設備，產水率50噸/小時，且因外部汽源點距離遠、汽品質差、流量低，造成爐側給水溫度低，大流量供給時間短。所以只有采用鍋爐給水低流量啟動，才能完成規定時間內沖管、年內機組通過”168”試運等重大工程節點目標。

3.減少輔汽用量

大幅度降低給水流量，除氧器加熱用輔汽量能明顯下降，為其他輔汽用戶提供必要保障，如空預器吹灰系統、大小機軸封系統、暖通系統等。

4.降低對化學專業制水能力要求

集水箱水質合格點火后及后續濕態運行，排水疏往疏水擴容器，需要連續補水。給水流量降低，鍋爐疏水擴容器排水量降低，補水量及制水量得以降低。

5.提高機爐參數匹配性、安全性

啟動燃料降低，但給水流量降得更低，相對產汽量大，主汽溫得以下降，與汽機側缸溫更加匹配，同時也減少了過熱器減溫水量，有利于防止鍋爐氧化皮脫落。

三、啟動過程給水流量控制

根據鍋爐廠設計要求，為保障鍋爐在點火初期省煤器、水冷壁各受熱面管壁運行安全，給水流量必須維持大于353噸/小時以上，MFT給水流量低低定值331.1噸/小時，延時30秒。因此必須先強制給水流量低低保護，然后進行爐膛吹掃復歸鍋爐MFT。

結合多年控制經驗，采取四個階段分別調整鍋爐給水流量：

1.鍋爐升溫升壓階段

在啟動首臺制粉系統前，給水流量需維持在130～150 噸/小時（機組熱態啟動靠上限控制），控制總風量在450 噸/小時。在啟動分離器出口溫度>100℃，水冷壁產汽后，由于蒸汽對金屬冷卻能力較弱，且此時爐內溫度大幅提高，故在增加煤量同時小幅增加給水量。

2.并網及低負荷暖機階段

在發電機并網前將給水流量緩步提升至190噸/小時，匹配給煤量23噸/小時。

3.汽機倒缸后

給水流量須達到280噸/小時，匹配給煤量28噸/小時。

4.鍋爐給水流量沿濕態轉換要求控制

根據超臨界直流爐給水流量經驗公式Q=3*負荷（MW）+50 噸/小時。給水流量在331 噸/小時，對應電負荷94MW。因此規定電負荷大于90MW，給水流量必須達到380噸/小時，同時風量及燃料量跟蹤正常，但在負荷達到105MW前必須保持濕態運行，負荷105MW～140MW逐步轉入干態。

四、補充安全措施

1.水冷壁壁溫控制

給水低流量啟動，受熱面各管束給水充滿度、質量流速有所降低，由于主燃燒器布置在螺旋管段水冷壁水冷套上，該處熱輻射強度很大，但燃燒器周邊水冷壁沒有裝設壁溫測點，監視有盲區;螺旋管圈水冷壁壁溫測點裝設于螺旋管圈末端（中間集箱之前），所以不能單用螺旋管圈水冷壁出口側壁溫作為全部螺旋管圈水冷壁壁溫的監視。因此在螺旋管水冷壁報警溫度460℃基礎上，下調100℃作為全部螺旋管圈水冷壁壁溫的報警監視。一旦該區域壁溫升至360℃時，立即加大給水流量，消除報警。在實際運行中螺旋管圈水冷壁壁溫從未超限，最高在327℃。

2.省煤器出口溫度控制

較低給水流量，在燃燒率較高時，省煤器出口溫度逐步提升，有可能出現汽化，進而惡化水冷壁冷卻條件。蒸汽與給水對水冷壁受熱面冷卻能力有明顯區別，我公司省煤器本身設計也是非沸騰省煤器，及時查看省煤器出口溫度是否高于對應給水壓力下飽和溫度，超過飽和溫度或差值（給水壓力下飽和溫度-省煤器出口溫度）低于10℃，應加大給水流量恢復至正常工況。

五、MFT動作條件之一給水流量低保護優化

1.2016年規程審查版鍋爐給水流量低保護構成：

每次鍋爐送引風機啟動前，匯報領導強制給水流量低低動作保護，在機組負荷達到100MW，申請恢復保護，由于此保護是鍋爐主保護之一，管理流程繁瑣，且容易出現人為遺漏，需要優化。

2.2018年規程修訂版鍋爐給水流量低保護構成：

充分考慮到給水流量計最大量程1360噸/小時，若設置給水流量低于100～120噸/小時保護動作，但給水流量計在10%及以下量程區段測量不準，保護容易誤動，因此制定兩段式保護，當負荷低于95MW時，改用汽動給水泵組綜合停機信號2/3證實及電泵（二臺機組共用，電源分置）電氣跳閘信號—合閘取非作為動作條件。

3.2020年修訂版鍋爐給水流量低保護構成：

2019年新疆區域要求疆內各電廠達到全工況脫硝的標準，即機組電負荷30%以上必須達到氮氧化物排放合格，因此需要95MW負荷附近啟動第三臺制粉系統（D制粉系統），提高爐膛火焰中心，進而提高SCR入口煙溫，并將三臺給煤機給煤量形成倒金字塔配置，經過分析認為：一系列操作對負荷、主汽壓擾動較大，容易造成鍋爐給水流量低保護第二段保護動作、負荷達到105MW而氮氧化物排放仍不合格，再次優化鍋爐給水流量低保護。

與周邊同類電廠（上鍋設計型號M4403）采用鍋爐正常給水流量冷態啟動的各指標比較如下：

采取降低鍋爐給水流量、總風量、給煤量等優化措施，使阿電鍋爐沖管、整組啟動各階段、正常運行中制水、用水銜接合理，各項工作如期完成，機爐參數配合良好，節省了大量燃料和補給水，單次冷態啟動節約54072元，且各設備運行正常，實現經濟、安全、高效運行。

以上分析及處理，難免有不當之處，敬請指正，同時也需要在實踐中不斷總結完善。

參考文獻：

[1]《中國高新技術企業》2010年第十期 《超臨界機組啟動初期汽溫控制探討》石小磊、陳俊.

[2]《電力安全技術》2009年第6期 《汽輪機啟動過程中汽溫控制措施》胥愛清.

作者簡介：

方國權，單位：浙能阿克蘇熱電有限公司，1972年出生，工程師，從業28年，職務：歷任鍋爐專工，技術組組長兼節能專工，運行部主任工程師。