超临界直流锅炉运行优化调整

来源:用户上传      作者: 刘聪 张猛 曾国兵

　　摘要：介绍超临界直流锅炉的启动系统结构，阐述了超临界直流锅炉在运行中出现的一些特点，做好优化调整，为超临界直流锅炉机组运行和调试提供理论基础。
　　关键词：超临界 直流锅炉 特点 优化调整
　　超临界直流锅炉在较高的压力下运行，并且适用于各种变压工况，易于蒸汽温度的控制，具有较高的锅炉效率和可靠性。
　　1、超临界锅炉概念
　　超临界锅炉指锅炉内工质的压力在临界点以上的锅炉。锅炉内的工质都是水，水的临界压力是:22.115MPA 374.15 ℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽转化汽化潜热等于零，不存在两相区，即水变成蒸汽是连续的，并以单相形式进行，就叫水的临界点，炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉，大于这个压力就是超临界锅炉。
　　2、超临界直流锅炉启动系统结构
　　启动系统要素：给水从给水泵来，经给水调节阀，流量孔板进入省煤器，水冷壁，启动系统由分离器，贮水箱，循环泵，循环流量孔和循环流量控制阀组成。由水冷壁来的汽水混合物进入分离器，分离出来的蒸汽像传统锅炉那样进入过热器，分离出来的水返回贮水箱。当锅炉准备启动时，下面的回路充满水，所有其他的回路尽可能保持干燥。省煤器进口，省煤器，省煤器出口，下降管和供水管，炉膛水冷壁，折焰角下降管，折焰角回路，循环泵，去省煤器的再循环管。
　　3、超临界直流锅炉特点
　　3.1 超临界直流锅炉蒸发受热面内工质的流动是与省煤器、过热器中的工质流动一样，完全依靠给水泵产生的压头，工质在此压头的推动下顺次通过加热、蒸发、过热过程，水被逐渐加热、蒸发、过热，最后形成合格的过热蒸汽送往汽轮机。当给水量、空气量、燃烧量和机组负荷有扰动时，这三个区就会发生移动。
　　3.2超临界直流锅炉蓄热能力小，在受到外部扰动时，自行保持负荷及参数的能力就较差，对扰动较敏感，因此要对调节系统提出更高的要求。
　　3.3超临界直流锅炉给水品质要求高，因为在蒸发区不排污，除了能溶于蒸汽的盐分被蒸汽带走外，给水中所含杂质将全部沉积在管壁上，因此对水处理一定要不断的加强严格把关，保证水品质的高质量。
　　3.4超临界直流炉水冷壁的安全性存在一定的问题，超临界直流锅炉蒸发管出口往往是接近饱和，甚至是微过热蒸汽，故管内发生膜态沸腾和结垢的可能性较大。强迫流动的特性常导致并列蒸发管中吸热越多的管子，其工质流量反而越小。因此可以采用螺旋水冷壁采用整焊膜式水冷壁，各个管带均匀地分布于炉膛四周，在同一高度上的管带受热几乎一样，相邻管带之间外侧管管壁温差较小(30℃)。[1]由于各管带皆为倾斜上升，从而避免了拉姆辛管圈水平部分的较易发生的汽水分层的现象；同时，低负荷时采用炉水循环泵，建立炉水再循环，水冷壁质量流速的提高，也避免了发生膜态沸腾可能。从而有效的降低了水冷壁管的金属温度保证了安全可靠运行。
　　3.5超临界直流锅炉控制及调节复杂。由于超临界直流锅炉受热面的金属重量较轻，工质储存量较小。故金属及工质的蓄热能力一般只为汽包锅炉的1/4～1/2。因此在外界负荷变化时，自适应能力差，汽压波动幅度较大，压力波动速度往往超过汽包锅炉一倍以上。另外由于工况变动引起热水段、蒸发段和过热段之间的调节互相影响，因此，要不断提高超临界直流锅的控制技术。
　　4、超临界直流锅的运行控制
　　4.1气压控制
　　机组负荷增加时，汽机调门开大，蒸汽流量立即增加，使得汽轮机功率也同样立即增加。由于锅炉给水流量和燃烧率均未变化，蒸汽流量和汽轮机功率的暂时增加是由于蒸汽压力下降而使锅炉放出蓄热引起。由于直流锅炉蓄热能力小，压力下降的速度大一些。稳定后汽压维持在偏低的数值。
　　4.2气温控制
　　超临界直流锅炉给水和燃料单一的变化特性决定了将明显影响汽温。为此必须保持燃水比不变，但即使保证燃水比作为调温的基本手段，过热器之间，往往仍需要喷水减温，以适应变动工况下调节汽温和保护过热器的需要。运行中应使喷水调节阀开度处于中间位置，以备工况变动既能开大也能关小。因此，直流锅炉汽温控制的基本措施就是保持燃水比，喷水减温只是临时措施。通过控制中间点温度不变，就表示汽温变化稳定。
　　4.3燃烧控制
　　设计煤粉燃烧器共30只，分三层前后墙对冲布置。每台磨煤机对应前后墙一层六只燃烧器。制粉系统为六台HP磨正压直吹系统。燃烧控制系统调节锅炉燃料和燃烧空气的总供给，在特定的范围内维持燃料的燃烧。[1]并调整超临界直流锅的中心风，以防止热烟气回流，并为油燃烧器提供一定比例的燃烧空气。
　　4.4给水控制
　　首先用电动给水泵进行锅炉启动，用给水操纵台中的启动控制阀调整给水流量。一旦该阀开启约75%，给水操纵台中的主管路隔离阀缓慢开启并切换到单独由给水泵转速控制。当主隔离阀完全开启时，启动控制阀缓慢关闭，汽动给水泵甩负荷，运行人员启动电动给水泵，必要时可以打开启动控制阀。[1]但是因为炉内供热量未变，给水量增加使得加热区和蒸发区变长而过热区变短，增加的给水量先要填补加热区的增长的空间，而且增加的水量变成蒸汽要经过共质流动及传热过程，所以蒸汽流量是逐渐上升的。由于燃烧率没有变动，而给水量的增加使过热区减少了，同时蒸汽流量增加，从而使过热汽温在经过一段较长的迟延后，单调下降，最后稳定在一个较低的温度。
　　综上所述，介绍超临界直流锅炉的启动系统结构，阐述了超临界直流锅炉在运行中出现的一些特点，做好优化调整，在实际运行中更为合理和精确的控制机组运行，也为超临界直流锅炉机组运行和调试提供理论基础。
　　
　　参考文献：
　　[1]汪祖鑫．超临界压力600MW机组的启动和运行[M]．北京：中国电力出版社，1996
　　[2]孙浩，杨文贵，周福贵．超临界直流锅炉启动系统介绍[J]．锅炉制造，2006 第1期
　　[3]艾百仁，崔洋，王新琳．660MW超超临界锅炉启动试运情况介绍[J]．锅炉制造，2010 第4期
　　[4]孙浩，陈琪．350MW超临界直流锅炉现场试验研究[J]．锅炉制造，2010 第3期

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