| [导读] 提高给水温度、调整燃烧配风、降低汽机冲转压力等措施后，仍无法完全避免，通过调整双进双出制粉系统启动阶段的运行方式，控制锅炉热负荷的增加速度，结合前期控制措施，可以将主再热蒸汽温度控制在冲转参数范围内。 |
摘要：华润电力（宜昌）有限公司装设2台哈尔滨锅炉厂制造HG-1136/25.4-YM1型超临界锅炉，锅炉启动系统不设置启动循环泵，机组调试启动初期，频繁出现主再热蒸汽温度偏高问题，在采取降低给水流量、提高给水温度、调整燃烧配风、降低汽机冲转压力等措施后，仍无法完全避免，通过调整双进双出制粉系统启动阶段的运行方式，控制锅炉热负荷的增加速度，结合前期控制措施，可以将主再热蒸汽温度控制在冲转参数范围内。
关键词：超临界锅炉；无启动循环泵；机组启动；双进双出钢球磨；蒸汽温度控制
一、引言
华润宜昌项目工程装设2台350MW燃煤汽轮发电机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司自主开发、设计、制造的HG-1136/25.4-YM1型超临界锅炉，螺旋管圈、前后墙对冲旋流燃烧器、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、全钢构架的本 生直流炉。汽轮机为东方汽轮机有限公司生产的CC350/237-24.2/1.9/1.05/566/566超临界、单轴、中间再热、三缸双排汽、湿冷双抽汽凝汽式汽轮机。
国内同类型超临界机组普遍存在同一问题：机组冷态启动阶段，主再热汽温偏高，不能很好的满足汽轮机冲转参数要求，本文总结借鉴同类型超临界机组的控制经验，详细说明了冷态启动过程中已采取的各项控制措施，分析制粉系统影响因素及原因，对双进双出制粉系统的启动运行方式及效果进行总结和分析。
二、机组启动阶段概况
1.机组启动阶段控制措施
（1）本锅炉启动系统没有启动循环泵，锅炉点火后，汽水分离器分离出的饱和水携带的热量没有进入锅炉汽水热循环，汽水系统外排热工质较多，造成水冷壁热损失增加，锅炉水冷壁产汽量不足。为此，为减少启动阶段锅炉热损失，锅炉启动阶段，必须严格控制锅炉主给水流量，在保证锅炉水冷壁最小循环流量的前提下，控制给水流量在160-180t/h，有效的控制锅炉外排水量。
（2）锅炉冷态启动时，给水温度偏低，使得进入水冷壁的水温低，汽水 欠焓较大，从而降低了水冷壁的产汽量，进入过热器的蒸汽量减少。为此，我司在机组启动时，通过辅助蒸汽将除氧器水温加热至120-130℃，然后利用临机加热至#2高压加热器管路加热给水温度至180℃左右，保证锅炉上水冲洗阶段到达热态冲洗参数，同时也将水冷壁管壁温度能加热到180℃左右，有效的减少了暖炉时间，增加了锅炉升温升压速度。
（3）按设计要求，锅炉运行时，炉膛总通风量必须维持大于25%BMCR（303.5t/h）以上，否则锅炉MFT保护动作。为避免点火初期总风量过大超出锅炉实际运行需求，造成锅炉燃烧稳定性差，煤粉着火、燃烧推迟，烟气量增加，烟气温度高，使得锅炉主、再热蒸汽温度上升幅度增大，我司在锅炉点火初期控制总风量364～425t/h（30%～35%BRL）左右，调整各层二次风门开度，控制投运油枪层二次风门开度50～80%，其它层二次风门开度5～10%，各层中心风门全开。
（4）同类型机组普遍存在冲转参数不匹配问题。东方汽轮机厂家规定冲转参数为：主汽压力8.73 MPa，主汽温380 ℃，再热汽压1.1 MPa，再热汽温330 ℃。实际机组冷态启动过程中，锅炉由于系统原因产汽量相对较少，造成汽温首先达到冲转条件而汽压不足。为了避免在等待汽压上升的过程中，汽温持续上升，我司根据现场实际情况，在主汽压力达到3MPa左右，主汽温380 ℃，通过高、低压旁路调整再热汽压1.1MPa，烟气挡板调整再热汽温330 ℃。同时，值班员提前做好汽轮机冲转前的各项准备工作，在冲转温度达到后立即进行冲转。冲转后蒸汽流通，对锅炉各受热面又起到了一个较好的冷却作用，控制了汽温的上涨。另一方面，为了减小冲转时主再热蒸汽温度偏高对汽轮机暖缸造成的不利影响，我司积极利用机组设计的暖缸系统，在汽轮机冲转之前提前对高中压缸进汽区金属构件进行预暖，控制预暖目标为调节级后高压内缸内壁温度300℃，中压缸温度250℃以上、中压缸绝对膨胀13mm、冲转前中压缸胀差小于1mm。
（5）锅炉过热器设置两级喷水减温，用于调整主蒸汽温度。调试初期，主汽温度无法控制时，现场在保证安全的前提下投入减温水，但由于减温水取自锅炉上水调节门后，在启动阶段，锅炉给水压力与过热器出口压差低，减温水效果并不明显，为了使用减温水，必须提高一次系统压差，造成给水流量增加，这与之前制定的给水控制策略又相违背。同时，减温水的过早投入，致使金属温度快速大幅度变化，易导致管壁氧化皮层间应力加大而剥落、积存，减小管道通流面积，埋下过热爆管的隐患，综合评估考量后，为保证主设备安全，我司现规定：机组并网前严禁使用过热器、再热器减温水；机组并网后且锅炉热负荷≤20%BRL（蒸发量≤203.4t/h），严禁使用过热器 一级减温水。
2.存在的问题
与大多数同类型机组不同，我司制粉系统为双进双出钢球磨。机组冷态启动双进双出制粉系统控制方面并无较为成熟的经验值得借鉴和学习，初期值班员只能采取常规的双进双出制粉系统启动方式，即正常建立料位后通过磨煤机通风量及燃烧器投运个数控制炉膛热负荷的增加速率。
通过采取上述控制措施后，现场冷态启动阶段仍无法避免主、再热蒸汽温度高问题，不能很好的适应汽机启动要求，对汽机暖机加热影响严重，造成汽轮机胀差大，延长机组启动时间乃至威胁机组主设备安全。
二、蒸汽温度偏高原因分析
在机组冷态启动阶段，双进双出制粉系统采取常规启动控制方式无法有效控制锅炉炉膛热负荷的增加速度，主要原因为：
1）在建立料位后，磨煤机通过通风量控制入炉煤量，但为保证单个燃烧器粉管的风速，磨煤机需改为半侧2只燃烧器运行，但在后期升温升压阶段增投燃烧器时会造成炉膛热负荷的大幅波动，主再热汽温快速上涨；
2）若为避免燃烧器投退造成的扰动，磨煤机启动建立料位后可采用半侧燃烧器4只全投，则在保证单个燃烧器粉管的风速的前提下，磨煤机通风量需增大，导致启动时投入燃料量增加，主再热汽温快速上涨。
锅炉点火初期的产汽量低，燃料量的增加速率如过快会造成蒸汽量的产生滞后于热量的产生，工质 单位吸热量增加，汽温上升速率过快，从而造成汽温难以控制。
三、启动初期锅炉热负荷控制方法
1.双进双出制粉系统不同启动方式试验
为保证汽轮机冲转参数要求，机组启动阶段，严格执行汽水系统控制措施，同时，在保证锅炉正常热负荷需求前提下，控制燃料量的投入速率：燃料量的投入速率以控制主汽温度变化速率为依据，通过采取不同的制粉系统启动方式及燃烧器投入组合，总结合理的有效的燃烧控制方法。
（1）方式一：锅炉点火后投入4只大油枪暖炉2小时，至热风温度150℃投运制粉系统，采取正常建立料位，投入锅炉前后墙中间共4个燃烧器运行，后期根据锅炉热负荷需要通过增加容量风量及燃烧器运行个数控制；
（2）方式二：锅炉点火后投入4只大油枪暖炉2小时，至热风温度150℃投运制粉系统，采取正常建立料位，投入锅炉后墙中间2个燃烧器运行，后期根据锅炉热负荷需要通过增加容量风量及燃烧器运行个数控制；
（3）方式三：锅炉点火后投入4只大油枪暖炉2小时，至热风温度150℃投运制粉系统，磨煤机启动采取等通风量启动，不建立料位，投入前墙4个燃烧器运行，后期根据锅炉热负荷需要通过调整给煤机给煤量控制，直至磨煤机自然建立料位后改为容量风量及燃烧器运行个数控制；
（4）方式四：锅炉点火后投入4只大油枪暖炉2小时，至热风温度150℃投运制粉系统，磨煤机启动采取等通风量启动，不建立料位，投入后墙4个燃烧器运行，后期根据锅炉热负荷需要通过调整给煤机给煤量控制，直至磨煤机自然建立料位后改为容量风量及燃烧器运行个数控制；
2、四种方式结合我司冷态启动工况主要参数如下表： 
通过机组冷态启动时制粉系统不同运行方式工况对比，可以看出，在启动阶段，磨煤机启动采取方式四：等通风量30t/h启动，不建立料位，维持给煤机最小给煤量8t/h运行，投入后墙4个燃烧器运行，后期根据燃烧主参数（如氧量）变化及升温、升压要求，按1～2t/h 幅度逐步增加给煤量直至磨煤机建立料位，类似于中速球磨机的启动控制方式，有利于机组启动前期锅炉热负荷的平稳缓慢增加，根据炉膛燃烧水平及时调整给煤机给煤量，有利于炉膛热负荷的平稳增加，有效控制中间点温度升高速率≯1.5℃/min，维持锅炉升温升压阶段主汽压力平稳上涨，主再热汽温缓慢上升直至冲转参数。
3.实验过程中预控措施
这种双进双出钢球磨煤机启动方式突破常规启动顺序，让磨煤机筒体长期处在无料位或是低料位下运行，一定程度上会加快磨煤机筒体内钢球及衬板损耗，但通过停机后的磨煤机筒体内部检查发现并未出现衬板损坏现象。此外，磨煤机长时间无料位或低料位运行，筒体内可能会形成适宜浓度的粉尘云聚集，存在爆燃风险，为控制此类风险，专业人员根据现场实际制定了以下预控措施：
（1）严格控制磨煤机出口一次风温≯75℃；
（2）磨煤机 未运行侧必须保证一定的通风量（容量风量）；
（3）磨煤机料位未建立前，如遇给煤机断煤应立即可靠投运惰化蒸汽；
（4）巡回检查时注意测量磨煤机未运行侧热风盒部位温度。
4、试验成果固化
根据历次启动工况，通过数据对比分析，将方式四的具体操作流程及要求固化形成文件，制定机组启动过程中锅炉热负荷增加步序图,供现场操作人员参考，优化整体参数控制，保证主再热蒸汽温度在规程要求范围之内。
四、结语
机组启动阶段，通过双进双出制粉系统启动方式的改进，由建立料位常规启动改为类似于中速磨等通风量启动，将入炉燃料量由磨煤机通风量和燃烧器投运个数间接控制变为由给煤机给煤量直接控制，控制更精准直接，从而实现炉膛热负荷的平稳增加，结合降低给水流量、提高给水温度、调整燃烧配风、降低汽机冲转压力等措施，使启动阶段锅炉主、再热蒸汽温度得到有效控制，解决锅炉主、再热蒸汽温度高引起汽轮机系统胀差大不易控制问题，缩短了机组启动时间，同时避免了过热器减温水的过早投入，降低了锅炉氧化皮剥落积存的风险，保证了主设备的安全。
参考文献：
[1] 黄伟.600MW超临界机组冲转时主蒸汽温度偏高的原因分析及改进措施[J]. 《电力建设》，2006（11）
[2] 韩义. 350MW国产超临界机组冲转时汽温、压力控制方法研究. 《电站系统工程》，2011，27（6）
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