350MW超临界CFB锅炉给水运行调整控制浅析

翟小俊 宋海峰 赵耀兴

摘 要：可靠的给水控制是保证超临界循环流化床锅炉安全稳定运行的前提，山西国金电力有限公司（下称国金电厂）350MW超临界CFB机组是世界首台350MW超临界循环流化床锅炉，将结合该电厂调试及运行经验，对该机组在湿态、干态、转态等运行工况下给水调整、控制方式进行分析及总结，为同类型机组锅炉给水运行调整控制提供参考。

关键词：超临界；循环流化床；锅炉给水调整控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.137

0 引言

循环流化床锅炉燃煤适应性广、污染物原始排放量低，符合我国以煤为主且劣质煤多的能源结构，同时能够实现低成本超低排放。同时处于节能考虑，近年来，大容量高参数，特别是超/超超临界参数成为我国循环流化床锅炉发展主导方向。目前，在建和已投入运行的350MW超临界CFB机组已达70多台。

可靠的给水控制是保证超临界循环流化床锅炉安全稳定运行的前提。结合中国自主设计制造的首台350MW超临界CFB机组调试及运行经验，对该机组在湿态、干态、转态等运行工况下给水调整、控制方式进行分析及总结，为同类型机组锅炉给水运行调整控制提供参考。

1 湿态运行时给水调整控制

锅炉启动至30%BMCR（105MW），锅炉处于湿态运行。设置锅炉启动系统，该系统能保证锅炉启动和低负荷运行下水冷壁有足够高的冷却流量，对锅炉湿态工况安全运行有重要意义。

（1）启动系统。启动系统由汽水分离器、储水罐、储水罐水位调节阀（361阀）、疏水扩容器、多级水封等组成，其作用是在锅炉启动和低负荷运行工况下在水冷壁中建立足够高的质量流速，实现点火前清洗，点火后保护蒸发受热面。

（2）锅炉点火后给水调整控制。锅炉冷态清洗完成，锅炉点火后，锅炉给水流量低保护（启动流量保护：低于200t/h，延时2s，锅炉跳闸）开始投入。此时要通过控制启调阀控制省煤器入口流量大于200t/h，防止锅炉BT，同时保证给水流量大于锅炉蒸发量。另外及时投入361阀自动，维持储水罐水位正常，炉水通过361阀到疏水扩容器，水质合格时回收至凝汽器。

点火期间，床温逐渐升高，锅炉热负荷增大，通过开大启调阀来逐渐增大给水流量，维持361阀有20%-35%的开度，同时密切监视水冷壁壁温，若水冷壁壁温偏差较大，及时加大给水流量。通过运行经验，当床温升至300℃时，给水流量不应低于250t/h；当床温升至400℃时，给水流量不应低于300t/h。

床温升至450℃时，锅炉开始脉动投煤。床温逐步上涨，当床温升至650℃，固定碳开始燃烧，出现爆燃，床温会有快速上涨的阶段。该阶段锅炉热负荷急剧上涨，蒸发量快速增加，会出现储水罐水位下降、361阀快速关小的现象，及时通过启调阀增加给水量至350t/h，维持储水罐水位稳定及361阀开度。

在锅炉点火后湿态运行阶段，储水罐水位主要有361阀进行控制，当储水罐水位波动较大时，要严格监视和控制361阀动作情况，防止因361阀大幅变化导致储水罐满水和缺水，危及机组安全。

（3）湿态运行时给水调整控制。从锅炉点火后到锅炉转态之前为湿态运行阶段。该阶段以锅炉蒸发量、锅炉蒸发量与锅炉给水流量、361阀开度及水冷壁壁温差为依据对锅炉给水流量进行调整，通过361阀来控制储水罐水位正常。

以锅炉蒸发量为参考，保证锅炉给水流量大于锅炉蒸发量，且不应触发锅炉给水流量低保护。而且要保证361阀有15%-35%开度，水冷壁壁温偏差不大于50℃。给水流量电泵运行时由启调阀来手动控制，汽泵接带负荷后由汽泵转速来手动控制。361阀设计有湿态下水位自动调节模块，在湿态下投入自动，可以很好的保证储水罐水位的稳定（6500mm-7500mm）。操作员在湿态时锅炉给水调整主要通过启调阀（或汽泵转速）来完成，减少操作员劳动强度，对机组的运行安全有极大的好处。

2 转态过程中给水调整控制

当机组负荷升至105MW时开始转态，分离器出口压力小于13MPa，锅炉给水流量不低于364.5t/h，逐渐增强燃烧，维持给水流量稳定，361阀逐渐关闭，储水罐水位下降至2000mm，关闭361阀前电动截止阀，中间点过热度大于3℃且锅炉蒸发量大于364.5t/h，锅炉进入干态直流运行，投入361阀暖阀系统。

轉干态时流量一般为锅炉水冷壁最小流量（364.5t/h），锅炉给水流量低保护为336t/h（正常工况下），因此选择在给水流量为364.5t/h所对应负荷（105WM左右）较为安全。转干态时燃烧调整应平稳、缓慢、连续进行，防止出现反复转态、汽温大幅升降、中间点超温现象。转干态过程中控制分离器压力不大于13MPa，超过该压力则闭锁开启361阀前电动阀，难以保证启动疏水管道安全。

3 干态运行时给水调整控制

机组负荷大于105MW时，锅炉进入直流运行状态，给水控制方式与之前湿态运行时有着本质的区别，不需要控制储水罐水位，而是通过水煤比控制来调节分离器出口过热度，来保证过热汽温的稳定。分离器出口温度过热度是水煤比最为直观的反映，它可以直观的反映出锅炉当前热负荷与给水流量的匹配关系以及过热汽温的变化趋势。因此，350MW循环流化床锅炉现场实际给水控制的主要方式是维持分离器出口过热度稳定（一般控制在15-25℃），就可保证汽侧各项参数的稳定。国金电厂350MW CFB锅炉干态直流运行时，给水自动控制方式如下：

（1）给水自动控制以水煤比为基础，同时为减少给水调整对过热汽温的的影响，在水煤比控制中，引入焓控制器校正环节；（2）给水初步指令接受锅炉主控指令，经给水加速、水煤比修正、水煤比交叉限制及各工况流量限制校正后，得到给水初步指令；（3）给水初步指令经焓值校正器修正后，形成给水主控输出指令，改变汽泵转速，实现给水自动调节。

通过近三年多的现场实际使用情况，以上给水自动控制方式能满足350MW CFB在CCS、AGC及ACE工况下直流给水自动调节需求，给水投入自动时，通常无需调整过热度偏置，就可实现过热度、给水、汽温稳定的控制。

4 结语

国金电厂350MW CFB机组是世界上首台该容量的超临界循环流化床锅炉，是我国首次将CFB燃烧技术和直流锅炉汽水系统结合的350MW锅炉。给水控制是保证锅炉安全可靠运行的前提。通过采用上述给水调整控制方式，近三年的实践经验，取得了较好的成效，保证了锅炉安全可靠的运行，为同类型机组锅炉给水运行调整控制提供参考。

参考文献：

[1]吕俊富，岳光溪，于龙等.600WM超临界循环流化床锅炉[J].动力工程，2007，27（04）：497-501.

[2]邝伟等.600MW超临界CFB锅炉给水运行调整控制研究[J].四川电力技术，2015：88-90.

[3]东方电气有限公司.350WM超临界循环流化床锅炉说明书[M].

作者简介：翟小俊（1973-），男，山西文水人，本科，工程师，研究方向：项目整体安装及调试。