600MW超临界CFB锅炉给水运行调整控制研究.pdf

第 3 8 卷第5 期 2 0 1 5年 1 0月 四 川 电 力 技 术 S i c h u a n El e c t ri c Po we r Te c h n o l o g y Vo 1 3 8 No 5 Oc t 。 2 0 1 5 6 0 0 MW 超 临界 C F B锅 炉给水运行调整控制研究 邝伟 ， 邬万竹 ， 谭志茜 。 袁杰 ( 1 四川白马循环流化床示范电站有限责任公 司， 四川 内江6 4 1 0 0 5 ； 2 四川省电力工业调整试验所 ， 四川 成都6 1 0 0 7 2 ) 摘要： 可靠的给水控制是保证直流锅炉安全稳定运行的重要控制策略之一， 四川白马 6 0 0 MW超临界 C F B机组的 直流给水控制在国内首次应用于超临界参数的循环流化床机组。将结合调试及运行经验， 对机组在湿态、 干态、 事故 处理等运行工况下的给水运行调整、 控制操作进行分析和研究。 关键词： 超临界； 循环流化床； 直流锅炉； 给水运行调整控制 Ab s t r a c t ： R e l i a b l e f e e dwa t e r c o n t r o l s t r a t e g y i s o n e o f t h e mo s t i mp o r t a n t c o n t r o l s t r a t e g i e s t o e n s u r e t h e s a f e a n d s t ab l e 0 p e r a t i o n o f s u p e r c r i t i e a l o n c e t h r o u g h b o i l e r I n S i c h u a n B a i m a 6 0 0 MW s u p e r c r i t i e a l c i r c u l a t i n g fl u i d i z e d b e d( C F B )u n i t s ， o n c et h r o u g h f e e dwa t e r c o n t r o l s t r a t e gy a r e a p p l i e d t o s u p e r c r i t i c a l C F B b o i l e r f o r t h e fi r s t t i me i n C h i n a B a s e d o n t h e c o mmi s s i o n i n g a n d o p e r a t i o n e x p e ri e n c e s o f 6 0 0 MW s u p e r c r i t i c al C F B u n i t s ，t h e f e e dw a t e r o p e r a t i o n c o n t r o l s t r a t e g i e s o f t h e u n i t s a r e s t u d i e d a n d a n a l y z e d i n we t s t a t e，d r y s t a t e a n d a c c i d e n t c o n d i t i o n s K e y w o r d s ： s u p e r e r i t i c al； c i r c u l a t i n g fl u i d i z e d b e d( C F B ) ； o n c e thr o u g h b o i l e r ； f e e d w a t e r o p e r a t i o n c o n t r o l s t r a t e gy 中图分类号： T K 2 2 3 7+ 5 文献标志码： A文章编号： 1 0 0 36 9 5 4 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 0 8 6 0 5 0 引 言 循环流化床 ( 以下简称 C F B) 燃烧技 术是 目前 比较现实的商业化程度 比较好 的洁净煤发电技术之 一 。超临界参数发电在发 电效率方 面具有优势， 超 临界 C F B直流锅炉 结合 了以上 两个优 点， 是 中国 C F B技术发展的趋势 。 可靠的给水控制是保证直流锅炉安全稳定运行 的重要控制策略之一。直流锅炉的给水控制策略在 超临界参数的煤粉炉中已经有较为成熟的经验和方 法 ， 而直流给水控制应用于超临界参数的 C F B机组 在国内尚属 首次。结合 中国 自主设计 制造 的首 台 6 0 0 MW 超临界直流 C F B锅炉的调试运行经验 ， 对 超临界直流 C F B锅炉不 同工况下的给水运行控制 调整方法进行总结研究 。 1 湿态工况运行时的给水调整控制 从锅炉启 动到 3 5 B MC R( 2 1 0 MW) 之前 ， 锅 炉处于湿态运行 ， 锅炉启动系统是为解决直 流锅炉 8 6 湿态运行而设置 的功能组合单元 ， 它能保证湿态运 行下直流锅炉的冷却流量 ， 对锅炉湿态工况运行的 安全保证具有重要作用。 1 1 超临界 C F B锅炉启动系统结构特点 该启动系统 由启动分离器、 储水罐 、 储水罐水位 控制阀( 3 6 1阀) 、 再循环泵 ( B C P ) 、 锅炉再循环流量 调节阀( 3 6 0阀) 、 疏水扩容器 、 疏水泵 、 截止 阀等组 成。其作用是在水冷壁中建立足够高质量的流量， 实现点火前循环清洗 ， 保护蒸发受热面 ， 保持水动力 稳定 ， 还能 回收热量 ， 减少工质损失 。锅炉给水启动 系统汽水流程图如图 1 所示 。 1 2 锅炉冷态清洗给水调整控制 锅炉清洗主要是清洗沉积在受热面上 的杂质 、 盐分和因腐蚀生成的氧化铁等。锅炉清洗分为冷态 清洗和热态清洗 ， 锅炉上水完成后进入冷态清洗阶 段 ， 清洗水全部通过 3 6 1阀后 由疏水排放管排出系 统外或经疏水泵回收至凝汽器。 锅炉上水前 ， 确认炉前( 省煤器入 口) 给水含铁 量小于 1 0 0 w g L ， 水温 4 0 8 0 C， 启动电动给水泵 ， 使用启调阀给锅炉上水 。上水流量 一般 2 0 04 0 0 t h ， 当储水箱建立一定水位， 水位 1 0 0 O 0 m m后， 第 3 8卷第 5期 2 0 1 5年 l 0月 四 川 电 力 技 术 S i c h u a n El e c t r i c P o w e r Te c h n o l o g y V0 1 3 8。 No 5 Oc t 。 2 01 5 图 1 锅炉给水启动 系统汽 水流程图 锅炉上水完毕 。启动炉水循环泵 ， 建立循环流量 ， 对 随着床温升高 ， 蒸发量逐步加大 ， 逐渐开大给水 锅炉进行冷态循环清洗 。 启调阀保证水位 ， 逐渐收小炉水循环泵出口调阀 ， 维 锅炉清洗时， 利用给水旁路门调节锅炉上水量 和储水罐水位 ， 利用 B C P出口调门维持省煤器人 口 流量 ， 当水位较高时 ， 利用 3 6 1阀来辅助控制储水罐 水位。通过循环当炉水含铁小于 1 0 0 g L时 ， 冷态 循环清洗完毕 。 此阶段给水控制核心是维持省煤器人 口流量以 及储水罐水位 。省煤器人 口流量决定 了循环清洗流 量的大 小 ， 可 以通过调节 3 6 0阀开度来 可靠控 制。 只需要根据锅炉水质， 选择合适的3 6 1阀的开度， 控 制排水量来控制清洗换水量 大小 ， 用调节启调 阀开 度维持锅炉上水流量及水位即可 。 1 3 锅炉点火后给水调整控制 冷态清洗完成 ， 锅炉点火后 ， 当投入的风道燃烧 器油枪大于 2支时 ， 锅炉燃烧记忆满足 ， 省煤器人 口 低流量保护( 低于 5 1 3 t h ， 延时 2 0 s ， 锅炉跳 闸 B T ) 也随之投入 ， 此时要控制储水箱较高水位运行 ， 调节 炉水循环泵出 口调门( 3 6 0阀) 开度 ， 必须 保证循环 流量大于 7 0 0 t h ， 防止锅炉 B T 。另一方面 ， 通过调 节给水旁路启调 阀， 控制上水流量大于蒸发量 ， 投储 水箱 3 6 1阀 自动， 炉水 的膨胀和多余 的流量 ， 通过 3 6 1阀溢流到锅炉疏水扩 容器 ， 两个 3 6 0阀来 控制 水位 ， 投入两个 阀门自动后 ， 工况稳定 的情况下基本 能维持储水箱水位正常 ， 但 当炉 内燃烧工况波动或 者汽压波动时 ， 应特别注意手动调整锅炉上水量 ， 保 持水位在正常范 围内。防止因水位高于保 护值 ， 两 个 3 6 0阀强开导致低水位跳炉循泵事故的发生。 持锅炉循环流量适 中， 避免锅炉循环流量过低触发 B T或者过高使得汽水分离器分离效率变低。 当床温升高到5 0 0 o C 以上时， 锅炉启动给煤线， 开始脉动投煤 。随着床温的上涨、 煤燃烧的进行 ， 煤 完全燃烧时 ， 床温会有一个快速上涨的阶段 。此阶 段锅炉内部燃烧强度迅速增强 ， 蒸发量快速增加 ， 汽 温汽压上涨速度快 ， 如不及时调整 ， 可能导致储水罐 水位快速下跌 ， 威胁锅炉安全 。应对方法是 ， 观察床 温变化率， 在床温达到快速上涨的拐点时， 迅速同步 增加汽泵转速 ， 提高给水压力和上水流量 ， 保证储水 罐水位稳定。 在点火后湿态运行阶段 ， 储水罐水位在燃烧工 况波动 、 蒸汽压力波 动时， 会产生较 大幅度 的波动 ， 容易发生储水罐满水或缺水的现象， 危及机组安全。 在此阶段 ， 给水控制方法是根据储水罐水位手 动调节启调 阀开度 ， 将水位控 制在合理范 围之 内。 但是 由于锅炉水系统容量的缓 冲， 以及压力燃烧波 动等 因素干扰 ， 使得 给水流量变化不能立即有效调 节储水罐水位 ， 而是有 约 6 0 s的滞后性 ， 是一个延 时 陛很大 的单冲量调节方式 。从 图 2可 以看 出， 给 水流量已经改变 了约 9 0 s之后储水罐水位才开始 变化， 这使得操作员在调节给水时， 缺乏参考依据， 容易过调 ， 使得储水罐满水 、 缺水的发生。 1 4湿态工况时给水调整控制 通常情况下 ， 在锅炉点火之后机组转干态之前 的湿态运行阶段 ， 通过参考锅炉的蒸发量 、 蒸发量和 8 7 第3 8 卷第 5 期 2 0 1 5年 l 0月 四 川 I电 力 技 术 S i c h u a n El e c t r i c P o we r T e c h n o l o g y Vo 1 3 8。 No 5 Oc t ， 2 01 5 ( MW) 乘 以3 ， 得出该负荷所对应的大致给水流量 。 3 ) 根据过热度变化及时修正给水流量 ， 避免过 热度过高造成水冷壁超温。 4 ) 根据锅 炉燃烧工况 如风量、 给煤量 、 床温变 化率等参数变化 ， 提前调节给水流量 。 5 ) 当给煤线故障时， 根据煤量及床温手动减负 荷， 减少给水流量维持蒸汽温度。 6 ) 手动加减负荷时， 及时根据 汽压变化调整给 水泵转速保证上水压差在适合 的范 围内， 避免给水 流量波动。 7 ) 负荷持续下降到 2 0 0 MW 左右时， 及时转湿 态保证锅炉安全。 8 ) 低负荷时 ， 停运一 台给水泵 ， 给水切至旁路 调整 ， 保证给水稳定。 9 ) 调节给水时都要兼顾到过热器减温水 的用 量， 使之保持在一个合适的范围内， 不可过多或过 少， 留有足够的调节余地； 同时还要监视好再热汽温 度 、 受热面壁温等 ， 严防超温 ， 汽温也不可过低 。 5 结语 白马 6 0 0 MW 机组 目前是世界上单机容量最大 的 C F B锅炉 ， 也是国内首次将 C F B燃烧方式与超临 界直流汽水系统相结合的锅炉， 给水控制既是重点 也是难点。通过采取 以上给水控制方法 ， 经过一年 多的实践检验 ， 取得了较好的效果 ， 保证了机组安全 运行。 参考文献 1 吕俊复， 岳光溪， 于龙， 等 6 0 0 MW超临界循环流化床 锅炉 J 动力工程， 2 0 0 7 ， 2 7 ( 4 ) ： 4 9 75 0 1 2 胡昌华， 卢啸风 6 0 0 MW超临界循环流化床锅炉设备 与运行 M 北京 ： 中国电力出版社 ， 2 0 1 2 3 东方锅炉有限公司， 6 0 0 MW超临界循环流化床锅炉 结构说明书 R 作者简介： 邝伟( 1 9 7 3 ) ， 高级工程师， 从事循环流化床机组调试、 运 行优化及生产技术管理工作。 ( 收稿15 1 期 ： 2 0 1 50 4 2 8 ) ， ， l ， ， ， l l， l ， ， l ， ，l l ， ， ， ll ， l ， ， l ， l l ， l ， ， ， ll l l， ，l ， ， l ， l ， ， ( 上接第 1 0页) 力发电场在线监测数据采集和传输系统。此系统继 承了 Z i g B e e网络和以太网网络 的共同优点 ， 如低速 率 、 低功耗 、 低成本、 具有 自组织能力 、 低复杂度 、 共 享资源能力强、 软硬件资源丰富以及安全性高等等。 经验证系统的稳定性比较好。该系统也实用于像海 上风力发电场这种数据采集点多、 布线复杂 的工业 在线监控系统。 参考文献 1 发改委、 能源局和环保部三部 能源行业加强大气污 染防治工作方案 R 2 0 1 4 2 张耀 基于风电场无线通信的研究 J 硅谷， 2 0 1 0 ( 1 9 ) ： 2 8 3 辛卫东 ， 马志勇， 滕伟， 等振动监测技术在风电机组 齿轮箱故障诊断 中的应用 J 中国电力， 2 0 1 2 ， 4 5 ( 5 ) ： 7 7 8 0 4 高燧 风机发电机组状态监测与故障诊断系统的软件 开发 D 保定： 华北电力大学， 2 0 1 2 5 董昱廷， 王海云， 唐新安 风电机组状态监测系统现状 J 电机与控制运用， 2 0 1 3 ， 4 0 ( 4 ) ： 1 7 2 1 6 北京唐智科技发展有限公司 风电机组在线故障诊断 系统技术方案说明书 G 2 0 1 1 7 周选民， 刘军， 贺训育， 等 主要动设备监测分析系统 9O 的应用 J 状态监测与分析， 2 0 1 2 ， 3 3 ( 3 ) ： 6 2 6 7 8 孙利民， 魏然 风力发电机组的无线远程监控系统 c 力学与工程应用， 2 0 1 2 ： 1 0 81 1 1 9 曹付成， 张广明 基于 Z 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