600WM超临界直流锅炉转直流过程分析

【摘 要】河北西柏坡发电有限责任公司#5、#6锅炉为内置启动系统的超临界直流锅炉。自投产以来，在启动过程锅炉由湿态转为干态（即直流运行状态）时，锅炉水冷壁有短時超温现象，严重威胁锅炉受热面的安全运行。通过组织现场的调试以及实验，制定了新的转直流运行措施。

【关键词】超临界直流锅炉；直流运行；水冷壁；超温

1前言

西柏坡电厂三期为两台超临界机组，锅炉是北京巴威公司生产的超临界参数 SWUP锅炉。型号为：B&WB-1950/25.41-M。锅炉配有带循环泵的内置式启动系统，水冷壁下部为螺旋管，上部为垂直管布置。自投产以来，在锅炉启动由湿态转为直流运行期间，锅炉水冷壁有短时超温现象，螺旋管壁温最高达 520℃，垂直水冷壁联箱引出管最高达 530℃，严重威胁锅炉受热面的安全运行。

2 概况

河北西柏坡发电有限责任公司#5、#6 锅炉为北京巴布科克·威尔科克斯（B&WB）

有限公司生产的 B&WB-1950/25.41-M 型超临界直流锅炉。锅炉配有带循环泵的内置式启动系统。采用中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统，每台锅炉配备 6 台 ZGM113N 型中速磨煤机，前后墙对冲燃烧方式，36 只 DRB-4Z 型超低 NOx 双调风旋流燃烧器分三层对称布置在矩形燃烧室的前、后墙上，每只燃烧器配有一只点火油枪，前下层燃烧器配有等离子点火装置。16 只 NOx（OFA）喷口置于喷燃器上层。

与汽包锅炉不同，直流锅炉点火时，为了减少流动的不稳定和保持水冷壁管壁温低于允许值，必须保证炉膛水冷壁管中的流量不低于最小流量值。本锅炉炉膛水冷壁管所需的最小流量值为27%MCR（即526.5t/h）。但在锅炉启动和产汽量低于炉膛所需的最小流量负荷区间运行时，多余的水又不希望进入过热器系统，此时就需要在过热器前设置一个启动旁路系统来将多余的水排掉。因此超临界直流锅炉启动系统的主要作用就是在锅炉启动、低负荷运行（蒸汽流量低于炉膛所需的最小流量时）及停炉过程中，维持炉膛内的最小流量，以保护炉膛水冷壁管，同时满足机组启、停及低负荷运行时对蒸汽流量的要求。

启动系统如下图：

在锅炉启动过程中，根据锅炉说明书当过热器出口主汽流量达到30%MCR（即负荷约210WM）时，保持省煤器入口给水流量不小于526.5t/h，缓慢增加燃料量，锅炉进入直流运行模式。

自投产以来，每当启动过程中，在210WM左右锅炉转入直流运行后往往水冷壁壁温会出现偏差以至于部分管壁温度超温，到达520℃左右，且此时过热也会快速上涨，涨至60左右，严重威胁锅炉受热面的安全运行。

3 原因分析

1、在机组并网后升负荷过程中，由于炉膛温度偏低，燃烧效率偏低，烟气温度偏低也导致了过热器组的换热效率低，为了保证汽温、汽压满足对应负荷阶段的需要，燃料量往往比机组正常运行时大。此时应该保证入炉总给水流量满足水冷壁冷却需求从而保证水冷壁壁温不出现偏差甚至超温。

2、在机组并网后升负荷至210WM转为直流运行时，此时启动系统退出运行，而主蒸汽流量约为650t/h，若要保持锅炉的直流运行状态，而给水流量与减温水流量之和要和主蒸汽量保持一致。由于此时主蒸汽流量偏低，导致入炉总给水流量偏低，给水在水冷壁中分配不均衡导致部分水冷壁管冷却不好，温度出现偏差，甚至部分管壁超温。如下图：

3、综上，在锅炉启动初期，为了保证主蒸汽参数的稳步上升，锅炉需要强化燃烧，而此时锅炉规程规定的给水流量不小于526.5t/h已经不能满足水冷壁冷却的需要。

2018年11月15日五值三单元后夜，接班后#6炉升温升压阶段，6D磨煤机运行，煤量23t/h，等离子投入正常，一根油枪投入运行。吸、送、一次风机两侧运行，燃烧稳定。主汽压力3.6Mpa，主汽温337℃，高旁检修就地确认后开至57%。

2：20到达冲车参数后，汽机冲车；2：38中速暖机2.5小时；5：10暖机结束。

6：00#6机并网带初负荷暖机30分钟。暖机期间开启6C制粉系统运行。6：20机组负荷55WM，高旁关闭，主汽压力6.2Mpa，主汽温度460℃，入炉总给水流量717t/h，燃料量57t/h。

6：43负荷130WM，#6炉将给水旁路开始倒至主给水运行，期间开启6A制粉系统运行。6：47，主给水电动门开展，此时负荷160WM，主汽压力9.0Mpa，主汽温480℃，燃料量90t/h，入炉总给水流量830t/h。6：57分主汽温度快速下降至459℃，此时负荷上升至170WM，立即保持负荷降低给水流量，增加燃料量，将漏流的过热器减温水全部关闭。7：04主汽开始上升，此时负荷190WM，入炉总给水流量637t/h，燃料量109t/h。

7：15分，锅炉侧水冷壁螺旋管壁温开始报警，此时负荷260MW，燃料量131t/h，入炉总给水流量800t/h。此时锅炉炉水循环泵正常运行，锅炉未转直流，但是过热度已经有19，立即增加给水流量，降低过热度。7：30锅炉各壁温测点恢复正常。

通过上述开机实例，根据负荷和流量曲线从新选择锅炉转直流的节点，通过启动过程的实验，在保证启动流量不低于750t/h时，水冷壁壁温变化变得稳定上升，从而能保证水冷壁冷却需求。因此，在负荷280MW～300MW时，保持省煤器入口给水流量不小于750t/h，缓慢增加燃料量，锅炉进入直流运行模式，从而保证水冷壁不超温。

4 转直流后防止水冷壁超温的对策

1、锅炉在转直流前应时刻关注水冷壁各个管壁温度的变化，若有明显的偏差出现，部分管壁温度上升过快，应及时增加给水流量从而保证水冷壁不超温。

2、锅炉转直流之前，湿态运行期间的主汽温度的调整和给水流量（贮水箱水位一直保持在9m以下）并无直接关系。主汽温度降低时不应减少给水流量，应保证锅炉启动流量不低于750t/h（循环量加给水量），从而保证水冷管壁的冷却不超温。

3、锅炉应290WM左右时再转直流，因为此时转直流时给水流量能保持在750t/h以上，从而保证各水冷壁管的分配和冷却。

4、锅炉在启动后刚刚转直流运行时，要及时调整水煤比，应控制过热度的变化不应过快。而且刚启动初期，煤量较大，应保持较大给水流量从而保证水冷壁管不超温。

5 结论

通过实验证明，再锅炉启动时转直流时，主要是由于给水流量偏低时，工质的质量流速偏低以及水力分配不均是引起水冷壁超温的主要原因，通过推后锅炉转直流的节点，保证入炉给水流量不低于750t/h左右，有效的遏制水冷壁超温的现象，保证了锅炉受热面的安全稳定运行。

参考文献：

[1]《火力发电厂节能和指标管理技术》李青、公维平主编 中国电力出版社

[2]《超临界、超超临界燃煤发电技术》西安热工研究院编中国电力出版社

作者简介：

崔良，性别：男，出生日期：1980.03学历：本科，职称：电力工程师，籍贯：河北省平山县，研究方向：火力发电厂集控运行专业

（作者单位：河北西柏坡发电有限责任公司）