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超（超）临界直流锅炉运行浅析 |
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| 超（超）临界直流锅炉运行浅析 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 20:09:08  |
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摘 要：本文以某600MW 超临界机组为例简要分析超临界直流炉的运行调整，总结介绍已投产运
行机组运行调整的一些特点及经验，可以为即将设计、投产运行的超临界机组的电厂提供参考和借
鉴。
关键词：超超临界, 锅炉, 运行
Abstract: this paper analysed the operation and regulation of supercritical/ultra-supercritical boiler
based on a 600 MW ultra-supercritical unit. The performance and practices of operation and
regulation is summed and introduced. It benefit to design and operation of ultra-supercritical power
plant.
Key words: ultra-supercritical, boiler, operation
随着我国电力事业的迅猛发展，电源建设正处于前所未有的高速发展时期，与此同时，对环保
的要求及能源效率的关注也愈来愈高，超临界机组、超超临界机组、燃气蒸汽联合循环、PFBC、IGCC、
正压煤粉炉联合循环等火电方面的高新技术和前沿课题不断涌现。超临界机组作为在世界上已经应
用发展了四十多年的技术，在我国还处于起步阶段，总结介绍已投产运行机组运行调整的一些特点
及经验，可以为即将设计、投产运行的超临界机组的电厂提供参考和借鉴。本文就是以某厂600MW
超临界机组为例简要分析超临界直流炉的运行调整，希望能够为同类型机组提供一些有益的参考。
1 直流炉启动前的清洗
由于直流炉对水质要求较严格，根据有关规定，为了保证锅炉受热面内表面清洁，对停运时间
超过150 小时以上的机组应进行锅炉清洗，锅炉清洗前应进行炉前管路系统的清洗（冷凝水管路和
给水管路）。锅炉清洗主要是清洗沉积在受热面上的杂质、盐分和腐蚀生成的氧化铁等。锅炉清洗包
括冷态清洗和热态清洗，冷态清洗又分为开式清洗（清洗水排往排污扩容器不循环）和循环清洗（清
洗水排往排污冷凝器循环）两个阶段。
1.1 冷态清洗
1.1.1 低压系统的清洗流程
凝汽器→凝泵→前置过滤器→混合床除盐装置→低加→除氧器→凝汽器
↓
地沟
水质合格标准：前置过滤器进口含铁量>1000μg/L 时，排水至地沟；含铁量〈1000μg/L 时，循环清
洗；含铁量〈200μg/L 时，完成低压清洗。
1.1.2 高压系统的清洗流程
凝汽器→凝泵→前置过滤器→混合床除盐装置→低加→除氧器→给水泵→高加→省煤器→水冷壁→
启动分离器→凝汽器
↓
地沟
水质合格标准：启动分离器出口含铁量>1000μg/L 时，排水至地沟；含铁量〈1000μg/L 时，循环清
洗；含铁量〈100μg/L 时，完成高压清洗。
1.2 热态清洗
锅炉启动后升温升压过程中，当水冷壁出口温度（中间点温度）接近 190℃ 时应停止增加燃
料，当水冷壁出口温度达190℃ 时，锅炉即进入热态清洗阶段。
热态清洗阶段应控制锅炉的燃料量，维持水冷壁出口温度在190℃。当水冷壁出口温度升高时，
应适当减少燃料量，以便水冷壁出口温度能维持在190℃。当储水箱出口水质 Fe＜50μg / L 热态清
洗结束，锅炉可继续按“冷态启动曲线”增加燃料而升温。
2 超临界直流锅炉的工质膨胀、转直流以及过临界点操作
2.1 超临界直流锅炉启动过程中的工质膨胀
直流锅炉在启动过程中必然存在工质膨胀现象，但实际中并不象理论中那样明显和剧烈。所谓
工质膨胀就是指锅炉点火后，随着燃烧投入量的增加，水冷壁内工质温度逐渐升高，当燃料投入量
达到某一值时，水冷壁某处工质达到该处压力所对应的饱和温度，工质开始蒸发，形成蒸发点，开
始产生蒸汽，此时其后部的工质仍为水，产汽点的局部压力升高，将后面的水挤压出去，锅炉排出
工质流量远大于给水流量的现象。影响工质膨胀的主要因素有：启动压力、给水温度、锅炉蓄水量、
燃料投入速度及吸热量的分配。根据直流炉的特性，燃料量投入速度比较快，工质膨胀现象应比较
明显，但现场运行经验表明，在实际启动过程中工质膨胀现象并不是特别明显，一般出现在压力
1.1MPa 左右，由于361 阀的调节一般情况下是投自动，由于361 阀的自动调节，因此储水罐的水位
变化很小。只是在手动情况下此时要注意储水罐水位的变化。
2.2 超临界直流锅炉启动过程中的转直流操作
随着锅炉热负荷的进一步增加，蒸发点干湿态的转换是直流炉一个最重要的控制点，在干态以
前直流炉与汽包炉一样，是循环控制，只有转完干态后，才是典型的直流，这时储水箱内无水，汽
水分离器只是一个蒸汽的通道，给水量与蒸汽量相等。干湿态在控制上大有不同，因此，干湿态的
转换要特别注意，加强调整，保持各参数的稳定，特别是调整好燃烧与给水量的配合。虽然转干的
快慢对燃烧和负荷来说没有多大的影响，但对整个机组来说有以下两个方面的影响：一是如果在湿
干态转换时调节不好，会使干湿态的反复转换，时而湿态，时而干态，影响机组的安全。二是如果
转干态速度太慢，会造成过多的热量损失。转干态具有以下三个特征，在启动过程中，当这三个调
节满足后，即可认为锅炉转干态成功：1.储水罐水位逐渐下降，361 阀开度逐渐关小，直至全关；2.
水冷壁出口工质出现过热度，并逐渐增加；3.过热度具有增加趋势，当过热度稳定超过5℃。在出现
这三个现象时，表明锅炉已经转为纯直流运行。根据运行经验，在转干态过程中尽量别加给水量，
只需保证最小给水流量即可，在点火后可以加较多的煤量，转干态前要减小煤量的增加速度，但不
要停止加煤，以控制转干态不能太快也不能太慢，此时一定要监视好储水罐的水位，注意中间点的
过热度，中间点出现过热度时要控制好过热度，虽然说此时中间点的过热度高一点没什么问题，但
不要使中间点保持过高，一般以10℃左右为宜。
2.3 超临界直流锅炉的过临界点操作
由于水的热力特性，在临界点处存在大比热区，机组过临界点时蒸汽参数如比容、比热变化较
大，此时吸收同样的热量温度增加较少，所以，在过临界点时存在温度的变化和控制方式的变化。
过临界时，主汽温度将会有下降，根据现场运行经验，大约下降20℃左右（手动调整时），因为过
临界点时，蒸汽吸热量要增加。实际运行情况是基本上无明显变化，原因是一方面是锅炉的蓄热减
缓了影响，而且水煤比投入自动时，内部已经进行修正，汽温不会大幅度变化，手动时需要进行调
整，防止由于温度下降而燃料量增加太快导致水煤比失调，导致超温。
3 超临界直流锅炉负荷和汽压的调整
就其本质而言与汽包炉极为相似，但也有一些不同之处。本台超临界锅炉控制是直流炉两种典
型控制中一种，即以煤为主的调节方式（给水量跟踪煤量），负荷调整是通过负荷指令产生煤量（受
风量限制），同时负荷对应压力（通过滑压曲线），煤量产生给水量（有最小给水量限制），煤量产生
送风量（有最小送风量限制，并可通过氧量修正）。这种调节方式的特点是当燃料发生扰动时，燃料
和给水都将动作，从而使由燃料量内扰而引起的温度偏差由给水流量变化来消除，但如果没有给水
调节系统的配合动作，汽温是难以稳定的，在实际运行中就存在负荷不变时各项自动调整都很好，
但是负荷变化过程中就不稳定，升降负荷需将协调方式解除手动加煤加水，其原因一方面是调试时
间短动态试验不充分，同时也是水、煤调节中互相扰动未能有效解耦。另一种典型方式为以水为主
的调节方式（煤量跟踪给水量），此方式的特点是由燃料量发生的扰动由燃料调节器自行迅速消除，
而给水流量不会变化，足以维持汽温的基本稳定，同时燃料量内扰时稳定给水流量将有利于蒸汽流
量和主汽压力的稳定。
3.1 给水调节
直流炉汽温控制是通过控制中间点温度来实现的，即控制水燃比实现主汽温粗调，减温水实现
细调。在锅炉干态控制方法中，是通过负荷决定燃料量，给水调节中间点温度（即水冷壁出口）来
实现水燃比的调整的。给水指令由锅炉输入指令形成主控制回路，为粗调，经中间点温度修正，即
过热度（由分离器贮水罐压力计算出）调节，也就是细调，形成两个PID 串级调整方式，输出到给
水泵控制指令，手动方式时跟踪当前实际给水流量。给水泵控制指令在给水泵控制投入自动方式时
接受此指令，同时存在高低限控制回路，只有给水泵控制在“遥控”（REMOTE）方式时起作用，手
动增减可调节范围5%至95%，速率为1%/min，中间有停止按钮，给水泵控制不在“遥控”（REMOTE）
方式时，给水指令跟踪转速设定值。
3.2 燃料调节
锅炉主控（燃料指令）的形成过程：当煤（燃料）控制在“手动”方式时，锅炉主控指令跟踪当
前煤量，以便实现投入自动时的无扰切换，调整煤（燃料）量只能去改变给煤机转速；当煤（燃料）
控制在“自动”方式而锅炉主控在“手动”方式时，调整锅炉主控指令即可改变所有投入“自动”方式运行
的给煤机的给煤量，在此指令形成过程中先后经过RB 负荷快减设定、风量限制（防止缺氧燃烧）
以及省煤器入口水温对煤量修正；当不发生RB、煤（燃料）控制无切“手动”方式信号、锅炉主控无
切“手动”方式信号时，锅炉主控可投入“自动”方式，指令的形成又分为两种方式：一是CCS 方式，
即锅炉主控、汽机主控均在“自动”方式切投入“协调”方式，此指令是由当前主汽压力与设定压力差
值经PID 调节器后输出（带有主汽压力前馈信号）；二是BF 方式，锅炉主控在“自动”方式、汽机主
控在“手动”方式时，此指令是由当前主汽压力与设定压力差值经函数变换后与机组实际负荷与设定
负荷求差后函数相加并通过PID 调节器后输出（带有机组负荷前馈信号）。
4 直流锅炉蒸汽温度调整
直流炉主蒸汽温度的调整方法与我们熟悉的汽包炉存在很大不同，再热汽温控制方法则基本相
同。直流炉主蒸汽温度的调整是通过燃料与给水的不同比例，控制水冷壁出口温度作为基本调节，
一、二级减温作为辅助调节来完成的。水冷壁出口温度是燃料与给水比例是否合适的超前信号，水
冷壁出口温度应维持一定的过热度，当过热度过小时，应根据水冷壁出口温度的变化，通过改变燃
料与给水的比例控制主蒸汽温度正常。
4.1 主蒸汽温度的正常运行调整
4.1.1 主蒸汽温度的调整是通过燃料与给水的不同比例，控制水冷壁出口温度作为基本调节，一、二
级减温作为辅助调节来完成的。水冷壁出口温度是燃料与给水比例是否合适的超前信号，水冷壁出
口温度应维持一定的过热度，当过热度过小时，应根据水冷壁出口温度的变化，通过改变燃料与给
水的比例控制主蒸汽温度正常。
4.1.2 作为辅助调节的喷水减温，一级减温还控制进入屏式过热器的蒸汽温度，能使屏式过热器出口
汽温在适应二级减温的调整范围内；二级减温用来最后修正主蒸汽温度。为可靠的使用一、二级减
温的辅助调节，要保证一、二级减温水有较大的调整范围，发现减温水调整门开度过大或过小时，
应及时改变燃料与给水的比例控制主蒸汽温度正常。由主蒸汽一、二级减温水SAMA 图可知，一级
减温控制进入屏式过热器的蒸汽温度，能使屏式过热器出口汽温在适应二级减温的调整范围内；二
级减温用来最后修正主蒸汽温度。同时减温水流量占给水流量比例以及机组负荷设定值也作为参考
量被引入调节过程以提高调整精度。
4.1.3 锅炉正常运行时，控制燃料与给水比例的给水流量应投入自动控制运行，要改变燃料与给水的
比例，可利用调整给水流量的偏置来改变燃料与给水的比例。
4.1.4 锅炉正常运行时，一、二级减温也应投入“自动控制”运行。手动调整要考虑一定迟滞时间，不
可猛增、猛减，应根据减温器后的温度变化确定减温水量的大小。还应注意减温后的温度必须保持
一定过热度，防止过热器积水。
4.1.5 锅炉运行时，在机组负荷改变、启停制粉系统、投停油枪、炉膛或烟道进行吹灰以及煤质变化
较大时，都对主蒸汽温度产生扰动，要注意对主蒸汽温度的监视和调整。
4.1.6 在汽机高加投停时，给水温度将有较大变化，要注意省煤器进出口、螺旋水冷壁和垂直水冷壁
出口工质温度的变化。及时调整燃料与给水的比例，维持主蒸汽温度正常。
4.17 在控制主蒸汽温度的过程中，应加强各段受热面金属温度监视，调整主蒸汽温度要以金属温度
不超限为前提，必要时应降低汽温或降低机组负荷，保证各受热面金属温度不超限。
4.2 再热汽温的控制与调整
4.2.1 锅炉正常运行时，再热调温挡板在可控范围内，再热减温均在关闭位置。
4.2.2 再热蒸汽温度是通过锅炉后部烟道的再热调温挡板控制的，当高温再热器进口温度或高温再热
器出口温度过高时，再热减温将参与再热汽温的控制。锅炉正常运行时应优先采用再热调温挡板控
制再热汽温，以提高机组的循环效率。
4.2.3 当经常使用再热减温水时，应对燃烧和风烟系统进行检查分析：对制粉系统的运行方式、燃烧
工况和燃烧器配风、受热面的清洁程度、煤质是否偏离设计值、再热调温挡板的运行工况，针对原
因进行调整。
4.2.4 锅炉运行时，控制再热蒸汽温度的再热调温挡板和再热减温都应投入“自动控制”运行，手动调
整考虑一定迟滞时间，不可猛增、猛减，应根据减温器后的温度变化确定减温水量的大小，还应注
意减温后的温度必须保持一定过热度，防止再热器积水。
4.2.5 锅炉运行时，在机组负荷改变、启停制粉系统、投停油枪、炉膛或烟道进行吹灰以及煤质变化
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