陈小强，罗志浩，尹 峰

（浙江省电力试验研究院，杭州 310014）

超超临界锅炉在启动阶段25%～27%BMCR工况时，炉内蒸汽的蒸发量逐渐大于锅炉水冷壁最小给水流量，锅炉由湿态转入干态即直流运行。在此阶段的运行过程中，如何保证转干过程顺利进行和汽水分离器入口过热度的平稳，以及将包括启动系统在内的相关自动投入，一直是超超临界锅炉启动过程中的技术难点。在国电北仑电厂6号机组调试期间，采取了一系列措施，较好地解决了上述问题。本文根据华能玉环电厂、国电北仑电厂超超临界机组干湿态转换过程中暴露的问题，详细介绍超超临界机组干湿态转换中的运行方式调整和控制策略修改。

1 湿态转干态的技术难点

1.1 省煤器入口流量波动

图1是国电北仑电厂三期超超临界机组的启动系统示意图，华能玉环电厂机组的启动系统也基本相似。启动系统由启动分离器、再循环泵、储水箱、水位控制调节阀等组成。

图1 超超临界机组启动系统示意图

直流锅炉启动系统的主要目的是在锅炉启动、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，通过启动系统建立并维持水冷壁内的最小流量，避免锅炉水冷壁金属管超温，同时满足机组启、停及低负荷运行时对蒸汽流量的要求，并实现工质的热量回收。

从图1中可以看出，机组未进入干态运行时，省煤器入口给水流量由通过给水泵的给水和自炉循泵出口的再循环流量组成。机组从湿态转向干态后，启动系统停止运行，省煤器入口的给水全部来自给水泵。当机组处于湿态转干态的过程中时，随着锅炉蒸发量的加大，汽水分离器的液位逐渐降低，再循环流量逐渐减小，最终完全消失。在此过程中，给水泵的上水量逐渐增大，维持省煤器入口流量不低于锅炉的最小给水量，同时要注意锅炉受热面的金属壁温，尤其是水冷壁的金属壁温。

如果给水泵和炉循环泵再循环流量调节速率不匹配，在转干态过程中容易出现省煤器入口给水流量波动过大，严重时甚至会因省煤器入口流量低低造成锅炉MFT。因为在湿态工况时，再循环流量要占锅炉总给水流量的65%左右，在转干态过程中，燃料、给水往往处于手动状态，一旦燃料量增加速度过快，分离器液位快速下降，造成再循环流量剧减或者炉循泵跳闸，瞬间使再循环流量全部丧失。而给水泵无法在较短时间内弥补流量的减少，从而造成锅炉因省煤器入口流量低而MFT。

1.2 过热度波动

直流锅炉进入干态运行的标志之一是汽水分离器入口有一定的过热度。在实际机组转干态运行过程中，往往因为汽压、给水量、燃料量的波动，造成汽水分离器入口过热度来回波动，时正时负。在这样的状态下，汽水分离器储水箱的液位也波动频繁，致使炉循泵再次启动。直流锅炉转干态运行的过程往往要反复多次，较长时间内锅炉处于干湿态切换的边界。

1.3 金属管壁超温

华能玉环电厂3号机组在湿态转干态过程中，一度出现水冷壁管多处超温，运行人员被迫增加给水量。给水量增加后，管壁超温有所缓解，但过热度下降、汽水分离器储水箱液位立即上升，机组又重新回到湿态运行。而后运行人员增加燃料量，继续转干，金属管壁又超温。在这样的不断调整过程中，负荷逐渐升高，最后在650 MW附近才转成干态。

湿态转干态期间容易出现水冷壁管超温，与锅炉点火方式、水冷壁节流圈尺寸等有关。以华能玉环电厂3号机组为例，按照原设计，锅炉点火要从上层开始。但由于电厂在最下层安装了等离子，点火是从最下层燃烧器开始的，致使炉膛火焰下移，燃烧区的吸热量较多。锅炉水冷壁节流圈的直径相对偏小，低负荷下水冷壁各管路流量分配不均，是引起管壁超温的另一个原因。

1.4 储水箱液位波动

影响储水箱液位的因素很多，主要有汽压、燃料量、给泵转速、锅炉再循环流量、WDC阀的开度等。如果这些因素得不到很好的控制，或者调节速率没有匹配好，储水箱液位就会波动。一旦储水箱液位波动，反过来又影响再循环流量、省煤器入口给水量，进而加剧储水箱液位的波动。

2 改进措施

2.1 调整汽机的工作方式

机组并网后，汽机可以投本地功率模式、初压模式。在本地功率模式下，由汽机调门控制机组功率。

当锅炉燃烧有扰动时，汽压会有所波动，蒸汽饱和度也随之变化，即使汽水分离器入口焓值保持不变，由于饱和温度的改变，其过热度也会发生变化。为了避免湿态转干态过程中过热度出现波动，在此过程中必须维持汽压稳定，因此汽机应采用初压模式。初压模式是由汽机调门控制主汽压力，在主汽压力平稳的工况下，蒸汽的饱和温度相对恒定，有助于保持汽水分离器入口过热度的稳定。

在汽机侧投入初压模式前，应先通过手动方式调整燃料量，逐渐将高旁完全关闭，然后再将汽机置于初压模式，避免高旁和汽机调门同时控制主汽压力。

2.2 修改再循环流量设定值

湿态转干态前，首先要将给泵的转速调节投入自动，由给泵控制省煤器入口流量。在保证省煤器入口流量的前提下，投入炉循泵出口的再循环流量调节阀。在WDC阀、再循环流量调节阀、给泵三者中，WDC阀自动应最先投入。WDC阀自动投入后，可以在一定程度上维持分离器储水箱水位稳定，即分离器储水箱液位可以在相对平稳的工况下保持在安全范围内。再循环流量调节自动投入后，分离器液位的自动调节将更加复杂。汽水分离器储水箱的液位不仅受WDC阀影响，还要受再循环流量调节阀开度变化的影响。

再循环流量设定值是分离器储水箱液位的函数。在调试期间发现，当再循环流量调节自动投入后，再循环流量明显上升，因为手动控制时，再循环流量往往相对较低。随着再循环流量的上升，给泵出口的系统补水量减少，汽水分离器储水箱液位下降。一旦液位降低过多，容易造成炉循泵跳闸。因此，调试中根据实际情况重新设定了再循环流量的设定曲线，使其相对平缓，从而减小分离器储水箱液位的波动幅度。

以北仑电厂6号机组为例，修改前后的再循环流量设定曲线见图2。

图2 再循环流量设定曲线

2.3 确定机组转干态的最佳时机

机组转干态之前，应当处于比较稳定的湿态。实际上，机组并网前由于低流量下汽温较难控制，往往采取开大旁路，增加燃料量、大流量冲洗的策略。在这样的燃烧工况下，锅炉的热负荷已经相对较高，实际投用燃料量比较多。

机组并网后，随着高压旁路开度的逐渐减小，机组负荷上升。一般超超临界直流锅炉的转干态点在25%～27%BMCR附近，由于机组转干前的锅炉热负荷已经接近或者超过锅炉转干点，锅炉实际工作点在干湿态转换点附近，这样的转干起点对于转干操作十分不利。对汽水分离器储水箱液位的控制尤其不利，因为汽水分离器储水箱中的液位始终处于较低水平，一旦液位波动低于炉循泵保护定值，将导致在未完成干湿态转换时炉循泵跳闸。

北仑电厂6号机组调试期间，在机组并网前就开始控制燃料量，将锅炉的实际热负荷控制在转干点以下。机组并网后，汽机带初始负荷，机组负荷在150 MW附近时，总燃料量控制在80 t/h左右，省煤器入口流量控制在850 t/h。在此燃烧工况下，锅炉处于比较稳定的湿态，以这样的工况作为转干的起点是比较合适的。

2.4 确定给水量和燃料量的关系

以北仑电厂6号机组为例，机组并网后，给泵投自动，控制省煤器入口流量为850 t/h，燃料量为81.6 t/h，然后由运行人员手动增加燃料，增加速率为每分钟2.5 t/h。随着燃料量的逐步增加，汽水分离器储水箱液位逐渐降低，再循环流量逐步减小，直至消失。汽水分离器入口过热度逐渐升高，最终分离器储水箱液位低于炉循泵低液位保护定值5 m，炉循泵跳闸，机组转入直流干态运行。在给水、再循环、WDC阀自动均投入的状态下，较好地完成了超超临界锅炉干、湿态转换。

3 结语

通过机组运行方式和再循环流量设定的调整，确定适当的转干点，协调给水、燃料在转干过程中的动态关系，较好地解决了干湿态转换过程中给水流量、过热度、储水箱液位波动等问题，成功实现了超超临界机组干湿态转换过程中的全程给水自动。文中介绍的启动策略调整对于其他类型的超超临界机组也有借鉴作用，但具体参数设置应根据实际工况做相应调整。

[1]尹峰，朱北恒，李泉.超（超）临界机组协调控制特性与控制策略[J].中国电力，2008，41（3）：66-69.

[2]罗志浩，尹峰，姚文伟，等.兰溪发电厂超临界锅炉启动系统特点和控制策略[J].浙江电力，2007，26（2）：24-27.