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浅谈超临界600MW机组启动系统特点


浅谈超临界600MW机组启动 系统特点及试运中注意事项

东北电力科学研究院有限公司调试所

李绍志

近年来随着电源建设发展的需要,我国新引进制造了一 批超临界600MW机组,所配锅炉都是超临界参数直流锅 炉。笔者亲自参加了华能沁北电厂国产首台超临界600M W机组、华能汕头3号超临界600MW机组和安徽华润阜 阳电

厂1号超临界600MW机组的调试工作。在现场指挥 部的得力协调下,在各参建单位的共同努力下沁北电厂1号 机组2004年9月29日进入整套启动阶段,通过空负荷 试运、带负荷试运、和满负荷试运,历时55天于11月2 3日以高指标完成168小时试运。机组通过负荷扰动试验 后连续满负荷运行,平均负荷率:100.68%、自动投 入率98.26%,从开工到移交1号机组工期为26个月。 华能汕头电厂3号机组从开工到移交实现了工期24个月, 自动投入率98%以上以优异的调试技术指标移交生产。

目前超临界600MW机组在我国发展很快,技术趋于 成熟,应该说超临界机组除启动系统外,所配套的设备和系 统和亚临界机组区别不大。作为超临界机组从材料和运行参 数控制上重点在于锅炉,而超临界直流锅炉的重中之重是启 动系统。经过几个工程的调试实践和参阅学习有关文献,得 到了一些体会和启示。为了和业内同行互相学习共同提高, 借此机会将华能沁北电厂、华能汕头电厂和安徽华润阜阳电 厂等不同的启动系统的调试实践和体会做如下介绍。 华能沁北电厂、华能汕头电厂所选用的锅炉是东方锅炉 厂和日本BHK公司联合设计制造的,启动排放系统为内置式 不带炉水循环泵的系统:启动分离器—储水箱—水位控制阀 (361阀)—减温减压后去凝汽器。分离器起汽水分离作 用,分离出的蒸汽进入过热器系统,分离出的水则通过连通 管进入储水箱,根据储水箱中的水位由水位控制阀减压减温 后排到凝汽器或疏水扩容器。锅炉负荷在30%BMCR以 上时分离器呈干态运行,只作为一个蒸汽的流通元件。启动 系统按全压设计。如附图(1)

附图(1)沁北电厂和汕头电厂不带炉水循环泵的启动系统

安徽华润阜阳电厂所选用的锅炉是哈尔滨锅炉厂 利用英国三井巴布科克能源公司(MB)的技术支持, 进行设计、制造的。启动系统为内置式带炉水循环泵 的系统:启动分离器--储水箱(溢流阀--去疏水 扩容器,启动分离器--连通管--炉水循环泵-- 去省煤器入口。锅炉负荷小于30%BMCR直流负 荷时,分离器起汽水分离作用,分离出的蒸汽进入过 热器系统,分离出的水则通过连通管进入储水箱,根 据储水箱中的水位由炉水循环泵排到省煤器前的给水 管道中或经溢流阀排到疏水扩容器中。锅炉负荷在3 0%BMCR以上时分离器呈干态运行,只作为一个 蒸汽的流通元件。启动系统按全压设计。 如附图(2)

附图(2)阜阳电厂带炉水循环泵的启动系统

对于上述两种不同的启动系统有着不同的特点, 下面就两种不同的启动系统所具有的不同特点和试运 过程应注意的事项进行简要的介绍。 1. 不带再循环泵的启动系统 1.1 特点 对于不带再循环泵采用简单扩容式启动系统,系 统布置和运行操作比较简单,当给水流量大于30%、 负荷在150MW左右、储水箱水位低于5米、水位 控制阀(361阀)自动全关闭后锅炉将无扰的转态 为直流运行。缺点是30%启动流量的建立完全靠给 水泵,当锅炉汽水度过膨胀后,由于分离器储水箱内 的水都排入扩容器内,因此机组膨胀后排放损失的工 质和热量较大,对启停或低于最低直流负荷运行的过 程是非常不经济的。

1.2 试运过程注意事项和易发生的问题 1.2.1 试运初期要加强对锅炉和水位控制阀前的管道进行冲洗, 防止杂质进入阀体节流孔,造成启动流量不能建立或阀卡涩。最好 是在化学清洗前控制阀先不装。 1.2.2 由于水位控制阀出口和凝汽器相连,差压比较大工质流速 比较高,锅炉厂在技术建议上要求在9.6Mpa时控制阀禁止开启, 但是在蒸汽吹管期间锅炉压力6.5Mpa时,控制阀至凝汽器之间连 接管道上的热电偶护套被吹断、凝汽器下部内置式疏水扩容器连接 件和衬板被冲断。在汕头工程采用同样的启动系统,汽机厂和设计 院将水位控制阀后连接管改为凝汽器喉部,取消内置式扩容器结果 也不理想,也出现了排汽缸热冲击大温度偏高和凝汽器内置式低加 防护板被冲刷脱落现象。为此采用上述启动系统的现场应注意类式 现象的发生,设计院和制造厂更应完善设计。 1.2.3 大气疏水扩容器排纳热水的参数和流量受局限,对于做过 化学防腐的机组排水槽,排水温度不能超过80℃,几个现场都出 现过排水槽漫水、防腐因超温而损坏、排水泵因超温损坏部件等, 对于此类系统设计部门应考虑在扩容器底部增加一路去雨排井的分 流管路。

2.带炉水再循环泵的启动系统 与简单疏水扩容启动系统相比,带炉水再循环 泵的启动系统,系统布置比较复杂,储水箱要设 置大、小溢流阀,炉水循环泵出口与储水箱之间 设有再循环,以保证炉水循环泵的最小流量,炉 水泵出口设有电动截阀和流量调节阀,调节阀后 用连接管道在省煤器入口与给水管道相连,在给 水管道与炉水泵入口设有暖泵管路用以保证炉水 泵停用期间热备用,上述系统都设计有自动联锁 逻辑。储水箱上的大小溢流阀在高于设定水位时 自动开启,小溢流阀可投入自动用以配合调节储 水箱水位自动。通过溢流阀排出的水减温后流经 大气式疏水扩容器,扩容器与回收水箱连通,合 格的水通过回收水泵排至凝汽器,不合格的水则 排至机组排水槽。

2.1 带炉水再循环泵的启动系统特点 在建立35%BMCR启动流量冷态冲洗和热态 冲洗时,流量主要靠炉水循环泵来实现,给水流量只 占3%,从而节省了大量的工质。 在锅炉度过膨胀期时,锅炉不对外排水,可节省 工质和回收热量,从而即可保证水冷壁足够的重量流 速,又可减少省煤器入口的欠焓。 从机组度过膨胀期后开始产汽到最低直流负荷之 前,可用炉水循环泵出口调节阀调节储水箱水位。 由于带炉水循环泵的启动系统,在整个启动过程 中较比简单疏水扩容形式的系统(排热水补冷水), 能100%的回收热量减少欠焓,可有效的缩短冷态 和温态启动时间,提高机组经济效益。

2.2 带炉水再循环泵的启动系统运行控制注意事项和 易出现的问题 对于带炉水泵的启动系统,点火初期在没有蒸汽 产生时,给水泵带很小的负荷(0~3%MCR), 此时进入省煤器和水冷壁的水几乎完全来自分离器疏 水,当有蒸汽产生时分离器和储水箱的水位开始下降, 这时来自给水泵的流量应缓慢增加以维持储水箱的水 位,而此时进入省煤器和水冷壁的水量,由单一储水 箱疏水变化为疏水和给水的混合物,随着产汽率的变 化,两者的比例也逐渐变化,这样的状态一直要维持 到最低直流负荷,在该负荷以上锅炉直流运行方式, 进入水冷壁的水全部变成蒸汽,这时进入省煤器和水 冷壁的流量完全来自给水。在最低直流负荷之前的阶 段,由于负荷低抽汽回热系统没能正常投入给水温度 较低,汽温对给水流量的变化异常敏感,这时应注意 控制给水的比例不要过大。

在锅炉度过膨胀期时和升压过程中储水箱水位波动比 较大,水位高了影响汽温,水位接近炉水循环泵保护动作 值时,为防止炉水循环泵跳闸省煤器入口流量低发生MF T,运行人员要迅速提高给水流量,提高给水流量将要造 成汽温大幅度下降。所以在这个过程中运行人员要特别注 意给水量和储水箱水位的调整。 对于直流锅炉的启动系统,在启动阶段都有一个从水 位控制到温度控制的切换过程,在维持省煤器和水冷壁最 小流量的同时,对于燃烧率的控制也是很重要的,在湿态 运行期间省煤器和水冷壁的流量基本是恒定值,此时燃烧 率要逐渐的增加以满足产汽量的要求。

当负荷增长时,为了维持分离器出口压力,燃烧率 也要相应增长,在湿态运行过程中要根据分离器压力和 温度来调整燃烧率。最低直流负荷是启动系统由湿态转 入干态运行的起始点,当接近最低直流负荷时,分离器 水位逐渐降低炉水循环泵退出运行,水位消失后,启动 系统转为干态运行,此时分离器由原来的水位控制过程 转为分离器出口蒸汽温度控制过程,以分离器出口温度 作为前置控制点。为了防止温度降低使启动系统又返回 湿态运行,这时分离器出口要保持约15℃的过热度。 在直流方式运行时通过煤水比来调节分离器出口温度, 通过在有关专家发表的文献上提供的经验数据,在BR L工况下当燃料量和给水温度不变时分离器出口温度改 变1℃,相应的给水流量改变约10t/h左右,才能保 持分离器出口温度不变。在BRL工况下当给水流量和 给水温度不变时,分离器出口蒸汽温度改变1℃,相应 的燃料量(低位发热量约2400kj/kg)改变约1.2t /h,才能维持分离器出口汽温基本不变。

2.3 带炉水再循环泵的启动系统注意事项和易出现的问 题 2.3.1 炉水循环泵配置的可湿电机启动前要注水,而且 水质要求很高,原有设计的来自给水泵出口和凝结水泵出 口的注水系统,在运行初期水质不能满足要求,应在锅炉 厂房内单独设一除盐水箱和注水泵,以免水质不合格损坏 炉水循环泵电机。 2.3.2 炉水循环泵入口的储水箱水容很小,在度过膨胀 期和升压时水位波动很大,容易造成炉水循环泵频繁起跳, 6KV电机处在这种状态是容易损坏的,应在炉水循环泵出 口调节阀控制逻辑上和水位控制上注意。 2.3.3 阜阳电厂储水箱设计的大溢流阀,只有电动截阀 没有调节阀,电动截阀关闭时间较长,一旦大溢流阀联锁 动作后汽水参数容易失控,建议截阀后补加调节阀。

结语: 启动系统是超临界直流锅炉的重中之重,带炉水 循环泵的启动系统优于简单扩容器式启动系统,掌握 好启动系统的运行特性对缩短机组启动时间、节省燃 油是具有可观的经济价值的。


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