600mW超临界机组降压吹管的过热汽温控制策略

胡颖炯

甘肃电力科学研究院，甘肃兰州 730050

某电厂二期工程2×600mW HG-2072/25.4-YM12型机组锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司国产超临界燃煤机组，本期工程装设两台600mW超临界直接空冷凝汽式燃煤发电机组，锅炉为超临界压力、循环泵式启动系统、前后墙对冲低NOX轴向旋流燃烧器、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、全钢构架的变压本生直流炉。锅炉以最大连续负荷（B-MCR）工况为设计参数，最大连续蒸发量2072T/H，过热器蒸汽出口温度为571℃，再热器蒸汽出口温度为569℃，给水温度294.8℃。

锅炉炉膛断面尺寸为23 567.3mm×17 012.3mm，炉膛标高48 051mm以下采用螺旋水冷壁、上部为垂直膜式水冷壁。启动循环系统选用一台KSB炉水循环泵，锅炉在启动和停炉工况低于本生负荷（30%B-MCR）时需投入炉水循环泵。顶部受热面各部分间采用大口径连接管连接。汽水系统图见图1。

锅炉前后墙对冲布置低NOX轴向旋流燃烧器，共3层30只，配有6台中速磨煤机， OFA燃尽风喷嘴布置在燃烧器上方，前后左右墙共16只。A层燃烧器采用等离子点火系统，并保留点火油系统，每台燃烧器配有一支油枪，油枪采用机械（蒸汽）雾化喷嘴，点火枪和油枪均为可伸缩式，油枪的最大出力按20%B-MCR工况设计。

1 等离子点火准备

1）吹管时采用低位发热量Qnet.v.ar =19.83MJ/kg，干燥无灰基挥发分Vdaf=34.97%的校核煤种，同时调整磨煤机出口旋转分离器使其转速在85转/分钟。吹管期间飞灰取样结果为飞灰可燃物含量7.50%；

2）在磨煤机人口的热风道上安装暖风器，在磨煤机暖磨时可将磨煤机人口一次风温加热到150℃以上，提高了煤粉的着火热；

3）合理控制煤风比。理论上，煤风比为0.36～0.52之间是等离子点火成功的最佳范围，实际运行期间设定初始给煤量为25 t/h，初始风量为60t/h，初始煤风比为0.41；

4）锅炉冷态通风试验期间进行了磨煤机出口5管调平，31m/s风速下的各煤粉管风速最大偏差为1.89%，可保证5个煤粉燃烧器的热负荷分配均匀；

5）等离子点火器采用380V直流供电，输出功率为5×500kW。等离子点火升温升压特点：传统的投煤点火升温升压的速度通过油压的调节和油枪的增减进行控制。

2 等离子点火方式下的降压吹管

等离子点火在投粉前位于燃烧器中的等离子发生器已处于拉弧状态，磨煤机人口风温达到额定值后即可投煤。投煤初期将拉弧功率和煤粉浓度设定在较高的范围，煤粉点燃后随锅炉热负荷增大可适当降低拉弧电流和煤量，这样通过简单的煤量增减就可进行升温升压速度的控制。

锅炉设计冷态起动曲线如图2所示。

机组冷态起动至冲转参数8.92MPa，360℃时的时间为150min，平均升温速率为2.40℃/min，平均升压速率为0.059MPa/min。

实际升温升压情况，冷态起动初期由于蒸汽流量小，分离器及过热器升温升压速率基本处于相同水平，最大升温速率为1.94℃/min，最大升压速率为0.018MPa/min。实际升温升压速率小于设计值，避免升温升压太快而造成热应力过大，有效地减少了机组损耗，有利于提高锅炉的使用寿命。

3 过热汽温控制

某电厂600mW超临界机组锅炉给水电动门至各高低温受热面之间未设置阀门，机组起停全程采用滑起滑停方式。位于锅炉汽水交界处的汽水分离器是锅炉工质相变转换的枢纽，分离器下部的储水箱下方设有炉水启动循环泵，有效地解决了启动初期水冷壁最小循环流量问题。使该锅炉启动时减少了工质损失，提过了锅炉经济性。

水位调节类似于汽包锅炉的水位控制，主要由储水罐水位溢流调节阀控制水位，锅炉点火吹管期间投人溢流阀的自动。临冲阀开关期间关闭溢流阀。吹管初期发现吹管过程中分离器水位波动较大，主汽温度有逐渐下降趋势。经认真分析确认是由于炉水循环泵开度过大的原因，造成锅炉升压过快，气温偏低。调整炉水循环量略大于水冷系统最小流量，气温逐渐稳定在410℃。进一步调整炉水循环泵在自动方式运行。

表1 冲管参数表

从表1可以看出，吹管期间分离器人口汽温已达到微过热状态，过热器压降大于运行时设计压降。

4 等离子点火吹管效果

设计分离器至过热器出口之间的压差为1.41MPa左右，实际吹管期间在保持过热器出口联箱压力为5.2MPa～6.3MPa时开吹管控制门，过热器出口联箱压力为3.8MPa～4.3MPa时关吹管控制门。分离器与过热器出口最大压差为2.50MPa，根据小区段压降法计算吹管动量比：

式中：△Pe为额定工况过热器压降MPa；

△P为吹管工况过热器压降MPa。

冲管过程中，分离器-过热器出口压降为2.00MPa～2.50MPa，冲洗过程中按压降法计算的过热器系统冲管系数保持在1.42～1.79之间，均大于1.40，保证了冲洗效果。冲洗过程中锅炉采用等离子模式启动和运行，实现了无油冲管。

整个吹管历时4天，总计燃煤940t，耗水量为8 000t左右，共吹管108次。

5 结论

图1 锅炉过热及启动系统汽水热力系统图

图2 600mW超临界锅炉冷态启动曲线

本文介绍了某电厂600mW超临界机组等离子点火降压吹管的过程。吹管初期发现吹管过程中分离器水位波动较大，主汽温度有逐渐下降趋势。分析确认是由于炉水循环泵开度过大的原因，造成锅炉升压过快，气温偏低。调整炉水循环量略大于水冷系统最小流量，气温逐渐稳定在410℃。并进一步调整炉水循环泵在自动方式运行。缩短了吹管时间同时节约了大量除盐水，保证了机组吹管过程连续稳定。

[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]中国华东电力集团公司科学技术委员会.600mW火电机组运行技术丛书（锅炉分册）[M].北京：中国电力出版社，2000.