（江苏阚山发电有限公司 江苏徐州 221000）
摘要：国产化600 MW超临界直流锅炉大多采用带有炉水循环泵的启动系统。在锅炉启动阶段采用给水泵与炉水循环泵并联运行向水冷壁系统提供启动流量，这种运行方式下提高了水冷壁在低负荷下运行的可靠性和经济性以及机组对负荷变化的跟踪性能。本文主要介绍了带循环泵内置式启动系统的运行特点和在启动阶段分离器储水箱水位的控制方法。
关键词：超临界；负荷变化；控制方法
引言
在超临界参数下，机组的循环工质（水）已经没有明显的液相与汽相的分别，因此无法采用带汽包的循环方式，只能采用直流锅炉。直流锅炉的循环工质在给水泵作用下一次经过锅炉的各受热面，然后进入汽轮机做功。由于直流锅炉没有汽包，锅炉在启停及低负荷阶段，如果工质参数没有达到临界点以上，那么水冷壁出来的汽水混合物会直接进入过热器，造成水击事故。因此直流锅炉均设有启动系统。而内置启动系统由于运行简单、可靠，分离器切换汽温、汽压变化平稳，更适合变负荷运行等优点，近年来600MW超临界直流锅炉均使用内置式启动系统。本文主要以阚山电厂启动系统为基础介绍带循环泵内置式启动系统。
1 内置式启动系统
内置式启动系统按系统中水的循环方式，可分为带循环泵系统和不带循环泵系统两类，由于不带循环泵的内置式启动系统，在启动过程中工质的大量排放，造成工质和热量的损失，启动时间长，现阶段采用不多且操作较为简单，这里就不再介绍。
阚山电厂是国内最早一批投运的600MW超临界机组，所安装的启动系统如图1所示。
在锅炉后部上方安装有2个启动分离器，分离器底部各引出一根连通管至分离器储水箱，储水箱底部有一根水管接至炉水循环泵（BCP）入口和2只WDC阀入口。为了保持BCP入口炉水有一定过冷度，防止BCP运行时发生汽蚀，在锅炉给水管道上引出一路过冷水接到BCP入口以达到降温目的，在过冷水管道上装设有过冷水调节阀以调节过冷水量。为保证正常运行时内置式启动系统随时备用，特别是WDC阀和BCP的热备用，在锅炉省煤器出口管道上引出一路暖泵暖阀水接入BCP出口管道和WDC阀的入口。正常运行中为引出暖泵暖阀水，在BCP入口管上引出一路管道至过热器二级减温水，以保证持续有热水流过BCP及WDC阀。
为了保护锅炉安全运行，防止过热器水击，启动分离器设置了水位高保护，当分离器储水箱水位高于12.8m延时30秒后锅炉MFT保护动作跳闸。为了保护BCP安全运行，BCP入口要有一定水压头，启动分离器也设置了水位低保护，当分离器储水箱水位低于0.5m时BCP跳闸。
2 各运行阶段分离器水位调整
在锅炉湿态情况下，锅炉运行方式与汽包炉相同，启动分离器及储水箱就相当于汽包炉的汽包，但是其容积与汽包相差甚远。启动分离器及储水箱容积约10m³，由于容积小抗扰动能力差，在存在外界扰动情况下储水箱水位变化剧烈。按照设计，WDC阀在自动状态可按照分离器储水箱水位变化自动调节开度以控制储水箱水位，控制方式如图2：
A-WDC阀控制方式：0~100%开启对应分离器水位9.5m~11.8m，线性开环控制。
B-WDC阀控制方式：0~100%开启对应分离器水位11.3m~13m，线性开环控制。
可是在实际运行中发现，受阀门动作特性的影响，投自动时效果并不理想，所以一般在工况变化较快情况下，WDC阀都在手动控制，只有锅炉在较稳定升温升压阶段才投自动。
2.1 启动冲洗阶段
这个阶段由于锅炉尚未点火升压，给水控制较自由，操作较简单，可在这个阶段实验各调节阀动作情况，做到心中有数。
锅炉上水后如水质较脏，分离器疏水Fe>500ug/L，则锅炉进行开式冲洗，炉水可通过WDC阀直接排放并通过锅炉疏水泵排至汽机循环水回水管道。如分离器疏水Fe<500ug/L SiO2<200ug/L，则可启动炉水循环泵（BCP）对锅炉进行冷态循环冲洗，冲洗流量一般控制在30%MCR流量以内。启动炉水循环泵后，可以通过加大炉水循环泵（BCP）流量或锅炉给水泵流量来加大冲洗流量，也可通过调节炉水循环泵出口BR阀开度来大幅改变给水流量来变流量冲洗。锅炉冷态冲洗合格标准：Fe≤50μg/L、SiO2＜30μg/L、PH=9.2~9.6。
2.2 点火及升温升压阶段
点火启动阶段，给水控制的主要就是要保证锅炉的最小启动流量和维持储水箱水位的正常。这个阶段主要控制节点有两个，一个是点火后汽水膨胀阶段，一个是启动分离器入口在100℃左右时的汽水膨胀阶段。
为节约启动阶段的用油量，许多锅炉配备等离子装置点火，在这种点火方式下锅炉点火初期投入的燃料量就较多约20t/h，在点火成功后很短时间就会有一个汽水膨胀过程，造成分离器储水箱水位快速上升，因此在点火前可适当降低水位维持在6-8m左右，以方便汽水膨胀时更方便的控制水位。当分离器入口温度达100℃左右时存在一个大量产生蒸汽导致分储水箱水位快速上升阶段，而这个温度点并不是一个固定的点，所以在分离器入口水温达100℃时就应提前控制较低水位，同时当水位快速上升时，及时手动调节WDC阀开度，以保持水位正常。当储水箱水位稳定后就是锅炉稳定升温升压阶段，这个阶段只要能保证燃烧稳定，锅炉运行也会比较稳定，只要随着蒸发量的增大，及时调节给水泵的流量就能保持储水箱水位的稳定，因此这个阶段可以将WDC阀放在自动状态。同时随着锅炉的升温升压，应适当开启汽机旁路调节门以控制锅炉升压速度。
2.3 汽轮机冲转阶段
汽机冲转时需要使用一部分蒸汽，这会导致锅炉主汽压力下降，进而使分离器储水箱水位上升。但这只是一种虚假水位，当主汽压力稳定后分离器水位会快速下降。此时切不可过多减少给水流量，而应快速适当关闭汽轮机旁路调节门，尽量维持主汽压力稳定，同时通过WDC阀控制分离器水位，当水位有下降趋势时应立即关小WDC阀开度，保持分离器水位正常。这个水位的波动只在汽机冲转瞬间产生，过程很短，只要控制了主汽压力的波动就能控制住分离器水位的波动。
2.4 发电机并网带负荷阶段
发电机并网后需要快速带5%的初负荷。一方面是为防止并网后发电机逆功率保护动作，另一方面也是加大进汽量对汽轮机继续暖机。由于汽轮机进汽量突然增大，会导致主汽压力快速下降，从而引起分离器储水箱水位快速上升。在发电机并网升负荷阶段是分离器水位最难控制的阶段，所以在这个阶段我们要特别注意，并且要通过各种方法尽量维持主汽压的稳定。
首先在并网前几分钟，我们要适当增加燃料量，以保证并网后蒸汽参数的稳定。其次并网后应随着主汽压力的下降，应迅速关小汽轮机旁路，以尽量维持主汽压力下降速率不要太快，并尽量能稳定压力，同时应通过WDC阀来控制分离器水位。如因操作过大导致分离器水位下降过快，全关WDC阀后水位仍快速下降，除开大锅炉上水调门增加给水量外，还可通过增加BCP过冷水流量和适当开大汽轮机旁路门适当降低主汽压力来快速提高分离器水位。如水位仍下降，逼不得已，可关小BCP出口BR阀，同时继续开大锅炉上水调门以增加给水流量，以尽量控制分离器水位正常。
如分离器水位无法维持，BCP即将跳闸，则应快速开大锅炉上水调门，增加给水流量，以保证锅炉不会因为给水流量低而跳闸。同时应适当增加电泵或汽泵转速，以防止因给水泵入口压力低而导致给水泵跳闸，最终导致锅炉给水泵全停MFT。在分离器水位恢复后，应及时启动BCP，以保证水冷壁有足够的工质流量。
2.5 锅炉干湿态转换阶段
容量不同的锅炉其干湿态转换的最低负荷有所不同，一般在25%~30%BMCR之间，阚山电厂锅炉干湿态转换负荷约150~180MW。但是锅炉干湿态转换点既不是一个精确的负荷点，也不是一个稳定的点，它取决于分离器储水箱水位和分离器入口过热度。
当机组负荷>150MW后，锅炉就可以开始转入直流运行。此时的BCP出口应该几乎没有给水流量，BCP最小流量再循环阀应已开启，锅炉给水流量就是汽机高加出口流量。此时应保持锅炉给水流量稳定，并适当增加燃料量，检查分离器水位缓慢下降，分离器入口过热度缓慢上升。当分离器水位小于0.5m时，BCP跳闸，锅炉转入直流运行状态。锅炉转入直流后，应快速将机组负荷升至200MW左右，并保持一定的过热度，防止锅炉再回到湿态运行。
3 总结
直流锅炉在启动过程中，调整分离器水位正常是一项非常重要的操作。而带循环泵的直流锅炉在启动过程中分离器水位正常与否直接关系到锅炉能否顺利启动。由于调整分离器水位而操作不当引起锅炉给水流量低MFT的案例比比皆是。所以如何在锅炉各阶段调整控制分离器水位，是每个副值班以上人员都必须掌握的技巧。
论文作者:陈修栋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/26
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