超超临界直流锅炉干湿态转换控制策略

 第30卷第4期  2008年4月

华电技术HuadianTechnology

Vol.30 No.4 Apr.2008 

 

超超临界直流锅炉干、湿态转换控制策略浅析

Simpleanalysisoncontrolstrategyofthewet-drystatetransfer

inultra-supercriticalonce-throughboiler

梁刚

LIANGGang

(华电国际邹县发电厂,山东邹城 273522)

ZouxianPowerPlant,HuadianPowerInternationalCorporationLimited,Zoucheng273522,China)(

摘 要:介绍了邹县电厂1000MW超超临界直流锅炉及其启动系统的主要结构、功能及组成特点,分析了邹县电厂1000MW超超临界直流锅炉启动及停机过程中的干、湿态转换控制策略,得出了只要干、湿态转换控制策略得当、时机把握合适,就可保证超(超)临界直流锅炉干、湿态转换顺利完成,进而保证开停机顺利进行的结论。

关键词:超(超)临界直流锅炉;干、湿态转换;控制策略;锅炉水循环泵(BCP)

中图分类号:TK223.72   文献标识码:A   文章编号:1674-1951(2008)04-0013-02

Abstract:Thistextintroducesthemaincharacteristicsofstructureandfunctionsaswellascompositionof1000MWultra-supercriticalonce-throughboileranditsstart-upsysteminZouxianPowerPlant,andanalyzesthecontrolstrategyofthewet-drystatetransferduringitsstart-upandshut-down.Ithasbeenprovedthatappropriatecon trolstrategyofthewet-drystatetransferandthesuitableoperatingtimearetheguaranteeofsmoothtransferfrom,andthensafestart-upandshut-down.wetstatetodrystate

Keywords:ultra-supercriticalonce-throughboiler;wet-drystatetransfer;controlstrategy;boilercirculating(BCP)pump

  超(超)临界直流锅炉具有经济性、可靠性和环保特性高,启动速度快等诸多优点。该锅炉除结构和亚临界汽包炉有所区别外,其启停和亚临界汽包炉存在着较大的差别,启停中需要经过一个干、湿态转换的过程,这个过程需要平稳顺畅地度过,否则易引起干、湿态交替转换,造成工况的较大变化,不仅会延误开停机时间,严重时会威胁机组安全。干、湿态转换是直流锅炉启停过程中的一个关键控制点,只有保证锅炉顺利通过干、湿态转换,才能继续后续的工作。下面介绍华电国际邹县发电厂1000MW超超临界直流锅炉的干、湿态转换过程。

股份有限公司、日本巴布科克日立公司(BHK)、东方日立锅炉有限公司(BHDB)制造,该锅炉为高效超超临界参数变压直流炉。采用单炉膛、一次中间再热、平衡通风、运转层以上露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置。设计煤种、校核煤种为兖矿煤和济北煤矿的混煤。制粉系统采用正压直吹式,设有2台50%容量的动叶可调轴流式一次风机提供一次热、冷风输送煤粉。配置2台静叶可调吸风机和2台动叶可调送风机。喷燃器共48只,采用油枪与煤粉燃烧器一体的旋流筒体式结构,分3层前后墙对冲布置。每台锅炉配有6台双进双出、单电机驱动钢球磨。1.2 启动系统的功能及组成

超(超)临界直流锅炉启动系统的主要功能是:建立冷态、热态循环清洗,建立启动压力和启动流量,确保水冷壁安全运行;最大限度地回收启动过程

1 锅炉及启动系统的功能、组成及特点

1.1 锅炉的结构及特点

华电国际邹县发电厂锅炉由东方锅炉(集团)

收稿日期:2008-02-03

 ·14·

中的工质和热量,提高机组运行的经济性。

华电技术第30卷 

0t/h,同时应配合缓慢至转换结束,共需增加煤量2增加磨煤机风量,确保燃料的均匀增加。

(5)转换结束应以过热度为准,过热度为10℃且不宜反复。~15℃,

(6)在转换过程中,如果压力升高,不宜采用开大汽机调门带负荷的方法来降压,因为负荷对水位的修正作用大大超过压力对水位的修正。

(7)转干态过程中要严密监视顶棚过热器温华电国际邹县发电厂采用了带循环泵的内置式分离器启动系统。主要由启动分离器及其汽侧和水侧的连接管道、360阀、361阀,启动循环泵、热交换器和疏水扩容器组成。其系统组成如图1

所示。

图1 锅炉启动系统图

2 锅炉干、湿态转换过程及控制策略

2.1 锅炉由湿态转为干态2.1.1 主要过程

开机过程中,在机组负荷达到260~289MW时,稳定给水流量,缓慢增加燃料量,储水罐水位逐渐降低,360阀全关,锅炉循环泵停止运行,储水罐水位降至零,过热度出现并逐渐升高,锅炉由湿态转入干态运行。检查锅炉,循环泵过冷水管路和最小流量管路关闭,循环泵、361阀暖管管路投用良好。2.1.2 控制要点

(1)湿态转干态时负荷应控制在289MW以下,以260MW开始转换为宜。

2)稳定给水流量在最小流量以上,以820t/h(27%BMCR)为宜,上下有调节余量;给水旁路调节阀投自动,360阀投自动(注意:360阀开度应保证BCP出口流量大于240t/h,否则360阀不能进行自动调节),361阀自动。

(3)开始转换时主汽压力在9.0MPa左右。在湿态转干态的过程中设计压力为9

.7MPa,此时增加燃料量较多,压力增长较快,会使压力高于正常值较多,对水位的修正增大,影响正常水位的显示。适当降低压力,将有助于过热度的产生。

(4)转干态前,应提前增加燃料,但要控制燃料总量,在转换过程中可采用增投油枪来实现快速增加燃料。一般情况下4t/h煤对应10MW负荷。在转换前应多加煤,保持磨煤机高料位运行,从转换前

度,该温度不可大幅下降。若出现这种情况,应适当降低给水量,开启顶棚过热器疏水、包墙疏水,手动开大361阀增大疏水(361阀电动门在储水罐水位小于3m时联关)。

8)转换过程应及时停运锅炉水循环泵(BCP),确保锅炉水循环泵(BCP)不汽化,转换前就地监视锅炉水循环泵(BCP)的运行情况。

(9)在转干态过程中,应严防给水流量和燃料量的大幅波动而造成干、湿态的交替转换。2.2 锅炉由干态转为湿态2.2.1 主要过程

当锅炉负荷降到300MW,压力降至9.6MPa左右时,应缓慢减少燃料量,随着储水罐水位的上升,锅炉转入湿态运行。当储水罐水位高于2.4m后,首先应关闭锅炉循环泵、361阀暖管管路,开启锅炉循环泵最小流量阀,锅炉循环泵过冷水管路,启动锅炉循环泵,储水罐的水位由360阀控制。负荷进一步下降,投入361阀自动,阀后疏水排至凝汽器。2.2.2 控制要点

(1)干态转湿态应在负荷289~260MW时进行。转换前负荷、蒸汽参数、给水流量应保持稳定;若投油稳燃应在转换前进行,尽量不在转换过程中投油。

2)给水旁路调门投自动,给水量约为900t/h,过热器减温水控制汽温,361阀投自动。

(3)逐渐减少燃料量,整个转换过程约需减煤量20t/h,同时配合减小磨煤机风量,以利于降低热负荷,随着机组负荷的降低,监视过热度缓慢下降。

(4)当过热度降至零、机组负荷降至289MW时为最佳,此时,储水罐开始见水,负荷在289MW以下时过热度应控制至零,这样才能确保蒸汽不带水。

5)转换过程中应使主汽压力稳定在9.7MPa,随着燃料量的减少,压力降低,可采用关小汽机调门的方法稳定主汽压力,但负荷不可大幅下降,因负荷对储水罐水位的修正作用较大。

(6)储水罐水位在5m以上时,(下转第18页)

 ·18·华电技术第30卷 

空冷设备厂商的配合降低成本。如中国华电工程(集团)有限公司、北京龙源冷却技术有限公司、大唐环境工程有限公司采取这种模式分别获得了轩岗2×660MW、大同二电厂2×600MW以及甘谷2×300MW项目。

随着空冷国产化的深入,还出现了不同公司分工合作、优势互补的(联合)投标的形式。如北京龙源冷却技术有限公司、哈尔滨空调股份有限公司与华北电力设计院在华电灵武一期2×600MW项目中的合作,哈尔滨空调股份有限公司与电力规划设600MW项目中的合作,计总院在华电集团蒲城2×

中国华电工程(集团)有限公司与德国GEA公司在660MW项目中的合作等。轩岗2×

直接空冷系统“国产化”程度的高低。国内公司和企业应结合自身实际情况,选择适合自身发展的技术路线。参考文献:

[1]丁尔谋.发电厂空冷技术[M].北京:水利电力出版社,

1991.

[2]石磊.直接空冷项目可研及立项申请报告[R].北京:中

国华电工程(集团)有限公司,2005.

[3]石磊.直接空冷系统国产化关键技术研究[J].华电技术

(原水利电力机械),2008,30(1):39-41.

[4]石磊.大型电站汽轮机用直接空冷凝汽器的设计制造开

发[R].北京:中国华电工程(集团)有限公司,2005.

4 结束语

随着水资源的日益紧张,火电厂直接空冷系统具有重要的意义和广阔的应用前景。直接空冷系统只有通过国内自主研发才能实现真正的“国产化”。直接空冷系统的“国产化”包括自主设计、系统集成和设备制造3个方面。直接空冷的“国产化”不同于设备制造的“本土化”和“本地化”,它是一项复杂的系统工程。一般通过“国产化率”的大小来判断

作者简介:

(编辑:王书平)

刘海峰(1975-),男,河南驻马店人,中国华电工程(集团)有限公司工程师,主要从事直接空冷凝器系统模拟和优化研究方面的工作。

张薇(1976-),女,河南周口人,华北水利水电学院环境与市政工程学院讲师,工学硕士,主要从事暖通空调的教学和科研。

1975-),女,山西临汾人,中国华电工程(集团)有限公陈俊丽(

司工程师,主要从事直接空冷系统的工程设计方面的工作。

欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍(上接第14页)可启动锅炉水循环泵(BCP)运行,水罐水位及燃料量等参数均会变化。如果干、湿态

转换控制较好,则以上参数均会平稳变化,进而顺利同时根据储水罐水位缓慢打开360阀,控制流量至

完成干、湿态转换;否则,会造成诸如储水罐水位剧240t/h以上,可投入360阀自动。注意:360阀开度

烈波动等不稳定工况,严重时会造成干、湿态的交替不能过快,否则,容易造成因储水罐水位低而跳锅炉

转换,延误开停机时间,威胁机组安全。经过不断总水循环泵(BCP)。

结和提高,选用既有策略,实现了干、湿态平稳转换,(7)适当减少减温水,防止过热器、再热器汽温

保证了开停机的顺利进行。

下降过快。

8)在转换过程中应严密监视省煤器入口给水(

流量,其应大于最小给水流量。

[1]章德龙.单元机组集控运行[M].北京:中国电力出版

参考文献:

3 结束语

超(超)临界直流锅炉干、湿态转换是开停机过程中必须经过的一个较为特殊的阶段,这个阶段是一个工质循环流动和一次强制流动相互转换的阶段,转换过程中主蒸汽压力、主蒸汽温度、过热度、储

社,1991.

(编辑:白银雷)

作者简介:

梁刚(1977-),男,山东武城人,华电国际邹县发电厂工程师,主要从事火电厂运行维护及管理方面的工作。

 第30卷第4期  2008年4月

华电技术HuadianTechnology

Vol.30 No.4 Apr.2008 

 

超超临界直流锅炉干、湿态转换控制策略浅析

Simpleanalysisoncontrolstrategyofthewet-drystatetransfer

inultra-supercriticalonce-throughboiler

梁刚

LIANGGang

(华电国际邹县发电厂,山东邹城 273522)

ZouxianPowerPlant,HuadianPowerInternationalCorporationLimited,Zoucheng273522,China)(

摘 要:介绍了邹县电厂1000MW超超临界直流锅炉及其启动系统的主要结构、功能及组成特点,分析了邹县电厂1000MW超超临界直流锅炉启动及停机过程中的干、湿态转换控制策略,得出了只要干、湿态转换控制策略得当、时机把握合适,就可保证超(超)临界直流锅炉干、湿态转换顺利完成,进而保证开停机顺利进行的结论。

关键词:超(超)临界直流锅炉;干、湿态转换;控制策略;锅炉水循环泵(BCP)

中图分类号:TK223.72   文献标识码:A   文章编号:1674-1951(2008)04-0013-02

Abstract:Thistextintroducesthemaincharacteristicsofstructureandfunctionsaswellascompositionof1000MWultra-supercriticalonce-throughboileranditsstart-upsysteminZouxianPowerPlant,andanalyzesthecontrolstrategyofthewet-drystatetransferduringitsstart-upandshut-down.Ithasbeenprovedthatappropriatecon trolstrategyofthewet-drystatetransferandthesuitableoperatingtimearetheguaranteeofsmoothtransferfrom,andthensafestart-upandshut-down.wetstatetodrystate

Keywords:ultra-supercriticalonce-throughboiler;wet-drystatetransfer;controlstrategy;boilercirculating(BCP)pump

  超(超)临界直流锅炉具有经济性、可靠性和环保特性高,启动速度快等诸多优点。该锅炉除结构和亚临界汽包炉有所区别外,其启停和亚临界汽包炉存在着较大的差别,启停中需要经过一个干、湿态转换的过程,这个过程需要平稳顺畅地度过,否则易引起干、湿态交替转换,造成工况的较大变化,不仅会延误开停机时间,严重时会威胁机组安全。干、湿态转换是直流锅炉启停过程中的一个关键控制点,只有保证锅炉顺利通过干、湿态转换,才能继续后续的工作。下面介绍华电国际邹县发电厂1000MW超超临界直流锅炉的干、湿态转换过程。

股份有限公司、日本巴布科克日立公司(BHK)、东方日立锅炉有限公司(BHDB)制造,该锅炉为高效超超临界参数变压直流炉。采用单炉膛、一次中间再热、平衡通风、运转层以上露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置。设计煤种、校核煤种为兖矿煤和济北煤矿的混煤。制粉系统采用正压直吹式,设有2台50%容量的动叶可调轴流式一次风机提供一次热、冷风输送煤粉。配置2台静叶可调吸风机和2台动叶可调送风机。喷燃器共48只,采用油枪与煤粉燃烧器一体的旋流筒体式结构,分3层前后墙对冲布置。每台锅炉配有6台双进双出、单电机驱动钢球磨。1.2 启动系统的功能及组成

超(超)临界直流锅炉启动系统的主要功能是:建立冷态、热态循环清洗,建立启动压力和启动流量,确保水冷壁安全运行;最大限度地回收启动过程

1 锅炉及启动系统的功能、组成及特点

1.1 锅炉的结构及特点

华电国际邹县发电厂锅炉由东方锅炉(集团)

收稿日期:2008-02-03

 ·14·

中的工质和热量,提高机组运行的经济性。

华电技术第30卷 

0t/h,同时应配合缓慢至转换结束,共需增加煤量2增加磨煤机风量,确保燃料的均匀增加。

(5)转换结束应以过热度为准,过热度为10℃且不宜反复。~15℃,

(6)在转换过程中,如果压力升高,不宜采用开大汽机调门带负荷的方法来降压,因为负荷对水位的修正作用大大超过压力对水位的修正。

(7)转干态过程中要严密监视顶棚过热器温华电国际邹县发电厂采用了带循环泵的内置式分离器启动系统。主要由启动分离器及其汽侧和水侧的连接管道、360阀、361阀,启动循环泵、热交换器和疏水扩容器组成。其系统组成如图1

所示。

图1 锅炉启动系统图

2 锅炉干、湿态转换过程及控制策略

2.1 锅炉由湿态转为干态2.1.1 主要过程

开机过程中,在机组负荷达到260~289MW时,稳定给水流量,缓慢增加燃料量,储水罐水位逐渐降低,360阀全关,锅炉循环泵停止运行,储水罐水位降至零,过热度出现并逐渐升高,锅炉由湿态转入干态运行。检查锅炉,循环泵过冷水管路和最小流量管路关闭,循环泵、361阀暖管管路投用良好。2.1.2 控制要点

(1)湿态转干态时负荷应控制在289MW以下,以260MW开始转换为宜。

2)稳定给水流量在最小流量以上,以820t/h(27%BMCR)为宜,上下有调节余量;给水旁路调节阀投自动,360阀投自动(注意:360阀开度应保证BCP出口流量大于240t/h,否则360阀不能进行自动调节),361阀自动。

(3)开始转换时主汽压力在9.0MPa左右。在湿态转干态的过程中设计压力为9

.7MPa,此时增加燃料量较多,压力增长较快,会使压力高于正常值较多,对水位的修正增大,影响正常水位的显示。适当降低压力,将有助于过热度的产生。

(4)转干态前,应提前增加燃料,但要控制燃料总量,在转换过程中可采用增投油枪来实现快速增加燃料。一般情况下4t/h煤对应10MW负荷。在转换前应多加煤,保持磨煤机高料位运行,从转换前

度,该温度不可大幅下降。若出现这种情况,应适当降低给水量,开启顶棚过热器疏水、包墙疏水,手动开大361阀增大疏水(361阀电动门在储水罐水位小于3m时联关)。

8)转换过程应及时停运锅炉水循环泵(BCP),确保锅炉水循环泵(BCP)不汽化,转换前就地监视锅炉水循环泵(BCP)的运行情况。

(9)在转干态过程中,应严防给水流量和燃料量的大幅波动而造成干、湿态的交替转换。2.2 锅炉由干态转为湿态2.2.1 主要过程

当锅炉负荷降到300MW,压力降至9.6MPa左右时,应缓慢减少燃料量,随着储水罐水位的上升,锅炉转入湿态运行。当储水罐水位高于2.4m后,首先应关闭锅炉循环泵、361阀暖管管路,开启锅炉循环泵最小流量阀,锅炉循环泵过冷水管路,启动锅炉循环泵,储水罐的水位由360阀控制。负荷进一步下降,投入361阀自动,阀后疏水排至凝汽器。2.2.2 控制要点

(1)干态转湿态应在负荷289~260MW时进行。转换前负荷、蒸汽参数、给水流量应保持稳定;若投油稳燃应在转换前进行,尽量不在转换过程中投油。

2)给水旁路调门投自动,给水量约为900t/h,过热器减温水控制汽温,361阀投自动。

(3)逐渐减少燃料量,整个转换过程约需减煤量20t/h,同时配合减小磨煤机风量,以利于降低热负荷,随着机组负荷的降低,监视过热度缓慢下降。

(4)当过热度降至零、机组负荷降至289MW时为最佳,此时,储水罐开始见水,负荷在289MW以下时过热度应控制至零,这样才能确保蒸汽不带水。

5)转换过程中应使主汽压力稳定在9.7MPa,随着燃料量的减少,压力降低,可采用关小汽机调门的方法稳定主汽压力,但负荷不可大幅下降,因负荷对储水罐水位的修正作用较大。

(6)储水罐水位在5m以上时,(下转第18页)

 ·18·华电技术第30卷 

空冷设备厂商的配合降低成本。如中国华电工程(集团)有限公司、北京龙源冷却技术有限公司、大唐环境工程有限公司采取这种模式分别获得了轩岗2×660MW、大同二电厂2×600MW以及甘谷2×300MW项目。

随着空冷国产化的深入,还出现了不同公司分工合作、优势互补的(联合)投标的形式。如北京龙源冷却技术有限公司、哈尔滨空调股份有限公司与华北电力设计院在华电灵武一期2×600MW项目中的合作,哈尔滨空调股份有限公司与电力规划设600MW项目中的合作,计总院在华电集团蒲城2×

中国华电工程(集团)有限公司与德国GEA公司在660MW项目中的合作等。轩岗2×

直接空冷系统“国产化”程度的高低。国内公司和企业应结合自身实际情况,选择适合自身发展的技术路线。参考文献:

[1]丁尔谋.发电厂空冷技术[M].北京:水利电力出版社,

1991.

[2]石磊.直接空冷项目可研及立项申请报告[R].北京:中

国华电工程(集团)有限公司,2005.

[3]石磊.直接空冷系统国产化关键技术研究[J].华电技术

(原水利电力机械),2008,30(1):39-41.

[4]石磊.大型电站汽轮机用直接空冷凝汽器的设计制造开

发[R].北京:中国华电工程(集团)有限公司,2005.

4 结束语

随着水资源的日益紧张,火电厂直接空冷系统具有重要的意义和广阔的应用前景。直接空冷系统只有通过国内自主研发才能实现真正的“国产化”。直接空冷系统的“国产化”包括自主设计、系统集成和设备制造3个方面。直接空冷的“国产化”不同于设备制造的“本土化”和“本地化”,它是一项复杂的系统工程。一般通过“国产化率”的大小来判断

作者简介:

(编辑:王书平)

刘海峰(1975-),男,河南驻马店人,中国华电工程(集团)有限公司工程师,主要从事直接空冷凝器系统模拟和优化研究方面的工作。

张薇(1976-),女,河南周口人,华北水利水电学院环境与市政工程学院讲师,工学硕士,主要从事暖通空调的教学和科研。

1975-),女,山西临汾人,中国华电工程(集团)有限公陈俊丽(

司工程师,主要从事直接空冷系统的工程设计方面的工作。

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转换控制较好,则以上参数均会平稳变化,进而顺利同时根据储水罐水位缓慢打开360阀,控制流量至

完成干、湿态转换;否则,会造成诸如储水罐水位剧240t/h以上,可投入360阀自动。注意:360阀开度

烈波动等不稳定工况,严重时会造成干、湿态的交替不能过快,否则,容易造成因储水罐水位低而跳锅炉

转换,延误开停机时间,威胁机组安全。经过不断总水循环泵(BCP)。

结和提高,选用既有策略,实现了干、湿态平稳转换,(7)适当减少减温水,防止过热器、再热器汽温

保证了开停机的顺利进行。

下降过快。

8)在转换过程中应严密监视省煤器入口给水(

流量,其应大于最小给水流量。

[1]章德龙.单元机组集控运行[M].北京:中国电力出版

参考文献:

3 结束语

超(超)临界直流锅炉干、湿态转换是开停机过程中必须经过的一个较为特殊的阶段,这个阶段是一个工质循环流动和一次强制流动相互转换的阶段,转换过程中主蒸汽压力、主蒸汽温度、过热度、储

社,1991.

(编辑:白银雷)

作者简介:

梁刚(1977-),男,山东武城人,华电国际邹县发电厂工程师,主要从事火电厂运行维护及管理方面的工作。


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