（青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁发电分公司青海省西宁市 810000
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摘要：660MW超超临界机组相对于传统的机组存在着较大的差别，要想确保超超临界机组各项工作使用的合理性，需要掌握超超临界机组的调试要点，对其在调试之间的运行状态进行仔细的分析，并结合实际存在的不足，提出合理的解决措施，确保超超临界机组设计及选型和安装工作的合理性，对存在的问题进行及时的整改，确保机组投运后各项工作的高效运转。
关键词：660MW；超临界机组；锅炉燃烧；热力特性
1 大型超临界锅炉的特点
超临界火电技术由于参数本身的特点决定了超临界锅炉只能采用直流锅炉，在超临界锅炉内随着压力的提高，水的饱和温度也随之提高，汽化潜热减少，水和汽的密度差也随之减少。当压力提高到临界压力（22.12Mpa）时，汽化潜热为0，汽和水的密度差也等于零，水在该压力下加热到临界温度（374.15℃）时即全部汽化成蒸汽。超临界压力临界压力时情况相同，当水被加热到相应压力下的相变点（临界温度）时即全部汽化。因此超临界压力下水变成蒸汽不再存在汽水两相区，由此可知，超临界压力直流锅炉由水变成过热蒸汽经历了两个阶段即加热和过热，而工质状态由水逐渐变成过热蒸汽。因此超临界直流锅炉没有汽包，启停速度快，与一般亚临界汽包炉相比，超临界直流锅炉启动到满负荷运行，变负荷速度可提高1倍左右，变压运行的超临界直流锅炉在亚临界压力范围内超临界压力范围内工作时，都存在工质的热膨胀现象，并且在亚临界压力范围内可能出现膜态沸腾；在超临界压力范围内可能出现类膜态沸腾。超临界直流锅炉要求的汽水品质高，要求凝结水进行100%除盐处理。由于超临界直流锅炉水冷壁的流动阻力全部依靠给水泵克服，所需的压头高，即提高了制造成本又增加了运行耗电量且直流锅炉普遍存在着流动不稳定性、热偏差和脉动水动力问题。另外，为了达到较高的质量流速，必须采用小管径水冷壁，较相同容量的自然循环锅炉超临界直流锅炉本体金属耗量最少，锅炉重量轻，但由于蒸汽参数高，要求的金属等级高，其成本高于自然循环锅炉。
2 锅炉概况
我厂660 MW机组锅炉型号为SG-1960/26.15-M6008型，为超超临界变压直流炉、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、紧身封闭布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构П型锅炉。送风机、引风机、一次风机、空预器标准双列布置。炉膛出口布置屏式过热器，炉膛折焰角上方布置后屏过热器和末级过热器，高温再热器布置于水平烟道处。锅炉尾部设置分烟道：前烟道布置低温再热器和省煤器，后烟道布置低温过热器和省煤器。通过烟气调温挡板调节再热器出口汽温。配有内置式汽水分离器、无循环水泵启动系统。锅炉采用中速磨（ZGM113G-Ⅱ型）直吹式制粉系统，每台炉配6台中速磨煤机，采用四角切圆燃烧方式，每台磨对应一层燃烧器，共六层，其中最底层，A层设有启动微油点火系统，锅炉主要设计参数见表1。
表1 锅炉主要设计参数
3 煤种适应性分析设计
目前使用的燃料为设计煤种，设计煤为青海鱼卡煤，校核煤为鱼卡煤与新疆哈密煤的混煤。该煤种为中低灰分、中水分、低位发热量17.56 MJ/kg、灰熔点1440～1500℃、易燃烧、易磨制的烟煤，其特性参数见表2。在锅炉设计时，充分考虑高原及煤质特点，使锅炉的燃烧方式、热负荷分配与之相适应，在投产近三年的时间里，两台锅炉从未出现垮灰、垮焦及灭火的问题。
表2 锅炉设计煤种特性参数
4海拔对燃煤着火特性的影响
由表3所列不同气压、不同煤粉细度条件下着火温度IT的测试结果可见，常压下我厂设计煤属于易-中等着火性能煤种，在77.83kPa气压下着火性能降为中-难等级，高海拔低气压环境下试验煤的着火温度明显提高。表明低气压环境抑制了煤粉燃烧的反应速度，延长了着火时间，着火温度上升。此外，试验结果也显示煤粉着火温度受煤粉细度的影响较大（见图1），在高海拔低气压条件下尤为显著。为保证稳定着火，设计煤煤粉细度R90放在了13%来确保锅炉的稳定燃烧。
表3 不同气压与煤粉细度对设计煤煤粉气流着火温度测试结果
图1 不同气压条件下煤粉细度对煤粉气流着火温度的影响
5烟温偏差分析
我厂两台炉超超临界机组锅炉与同地区、均为四角切圆燃烧技术的亚临界300MW机组锅炉相比，炉内温度场、速度场均匀，不易产生热偏差p；采用红外法测试不同负荷下炉膛出口烟温偏差，测得烟温偏差平均值为21.5℃，比同地区300MW亚临界机组锅炉低15.3～17.6℃；在额定负荷下，高温过热器壁温为573.5～605.3℃，沿炉宽平均分布，最大偏差系数1.01，平均壁温592.8 ℃。
6 660MW超超临界机组汽温策略
针对超超临界锅炉来讲，要想实现对机组气温的有效调整，就需要针对多输入强耦合的特性，确保汽水流程一次通过，主要可以采用如下方法：
6.1借助煤水比调解
基于单纯凭借喷水减温方式无法实现对煤水比例失调下温差问题的有效调整，可以借助煤水中间点的温度来调整二者的比例，这一方法能够解决调解时间滞后的问题，同时还能避免水冷壁发生传热恶化。以调整中间点温度的稳定性来解决这一问题，实质上是借助中间点到过热器出口间的过热段固定，进而促使这一锅炉能够具备过热汽温特性，因此对于这一锅炉来讲，需要确保过热汽温为额定值，同时相应的煤水比需要确保合理性。
6.2借助喷水减温
基于落实如上措施的基础上，中间点温度具有了一定的稳定性，相应的过热汽温则就能够不免出现较大的温差，然而，超超临界锅炉在实际进行调解的过程中，所受到的影响因素较多，因此，单纯凭借煤水比进行调解是无法实现对所存在问题的有效解解决，因此，本文提出以借助喷水减温的手段来进行快速细调，以确保在较短的时间内实现温度的调整，这一方法的应用符合了超超临界锅炉过热器的结构特点需求，通过喷水减温这一快速细调手段，能够通过喷水控制系统来实现连贯性的喷水。
6.3 过热汽温控制对策
在实际解决这一问题的过程中，一般选择以串级PID这一控制策略来进行控制，这一控制策略只有在常规稳定工况下才能够满足实际要求，一旦这一锅炉处于启停磨、负荷大幅度升降等运行状态下，就会导致发生气温调解滞后的问题，甚至可能会出现反调现象。与此同时，由于减温执行系统自身难以实现快速反应，此种情况下这一控制方法则就难以实现有效的控制。基于此，本文提出了基于物理机制下的减温水控制对策，在实际落实这一策略的过程中，进口温度的调整是以出口汽温与相应设定值的偏差和调整系数乘积为转换标准的。当产生出口汽温偏差时，相应的PID控制器会按照转换后对进口温度的要求落实调整，在此过程中，相应的减温喷水量会随之发生变化，相应进口汽温随之改变。当进口汽温发生变化以后，其就会以过热器为媒介，进而实现对出口汽温的改变。为了确保系统调整性能的稳定性，需要保证回路设定值的恒定性，而为了避免因温度过低而致使过热器进水，则需要实现对出口汽温下限值的科学设定。
7 结论
目前，600 MW超超临界机组锅炉燃煤发电技术日趋成熟完善，优势明显，对其燃烧热力特性、煤种适应性、安全性及节能环保、经济运行、洁净燃烧特性进行研究，对于掌握先进发电技术，提高大容量、高参数机组运行水平具有重要意义。
论文作者:冯登贵
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/5
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