600MW超临界循环流化床锅炉二级给煤系统优化探讨
张华+张冰+闫英俊
摘 要：超临界循环流化床锅炉在锅炉容量大型化、参数超临界化等方面有其独特优势，其必将还会有巨大的发展空间，本文结合超临界大型循环流化床锅炉启动与运行的特殊性，分析了超临界大型循环流化床锅炉的启动过程及工作过程的特性，阐述了机组启停的控制措施、运行技术措施等，为超临界大型循环流化床锅炉的顺利投运提供一定的参考与借鉴。
关键词：大型循环流化床锅炉；超临界；燃烧控制；干湿态转换
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.015
随着世界首批350MW 超临界参数循环流化床机组的投入运行，积累了大型循环流化床锅炉技术与超临界技术结合的经验，逐渐摸索出了超临界大型循环流化床锅炉的控制方法。
1 循环流化床锅炉燃烧控制
锅炉的燃烧控制是循环流化床锅炉控制的基础，也是最难控制的一部分，首先循环流化床锅炉主要有以下特性：
（1）循环流化床锅炉燃料适应范围广、燃烧中直接脱硫、低NOx排放、燃烧效率高、负荷调节范围宽、灰渣便于综合利用。
（2）由于循环流化床锅炉燃烧的特殊性和复杂性，对一般控制对象行之有效的常规控制方法，已难保证循环流化床锅炉各项控制指标的实现。
（3）循环流化床锅炉具有多变量、强耦合、惯性大的特点，煤的粒径与煤粉炉相比粒径较大。
（4）循环流化床锅炉一次风扰动引起床温的变化具有逆向反应的特点。
根据现场调试、运行情况以及上述循环流化床的特性确定循环流化床锅炉的主要控制原则如下：
（1）以风定荷、以煤调温、送风调氧、引风调压；
（2）床温是负荷的函数，高负荷高床温，低负荷低床温；
（3）床压是负荷的函数，高负荷高床压，低负荷低床压；
（4）一次风二次风比50%～60% 或40%～50%；
（5）克服一次风对床温的逆向特性影响。
在上述原则基础上通过现场调试总结出循环流化床锅炉燃烧系统主要有以下控制特点。
1.1 锅炉床温的控制特点
床温是CFB锅炉运行状态的重要表征参数，也是较难控制的参数之一，影响床温变化的主要因素有负荷、煤质变化、一次风量等。
（1）负荷变化对床温的影响：负荷变化对床温的影响：负荷高时，床温设定值应高；负荷低时，床温设定值应低；床温是负荷的函数。
（2）煤质变化对床温的影响：煤质变化对床温的影响比较复杂。煤质变坏，DCS的热负荷指令系统应适当增加煤量和风量；煤质变好，DCS的热负荷指令系统应适当减少煤量和风量。
通过现场多次调试能够在线及时优化计算出煤耗量、煤的发热量，然后通过改变热负荷指令来协调整个燃烧系统的给煤量及一次风量。
（3）一次风量对床温的影响：床温的变化对一次风量比较敏感，一次风量增加，床溫先升高，后降低；反之，一次风量减少，床温先降低，后增高。这就是一次风的逆向特性。在机组负荷变化时一定要注意这个特性，控制好锅炉给煤量。
1.2 锅炉一次风量的控制特点
一次风量的控制对循环流化床锅炉是否能够正常运行至关重要。
（1）一次风量是机组负荷的函数，一次风量随着机组负荷的变化而变化；
（2）在机组低负荷阶段，以控制一次风量为主，在机组高负荷阶段，以控制二次风量为主；
（3）流化态的均匀性控制，应避免造成左右二侧一次风量偏差大，流化不均匀，形成床漏，造成局部结焦的后果。
2 超临界循环流化床锅炉干湿态转换
超临界锅炉与直流锅炉的主要区别在于超临界锅炉没有汽包作为汽水的分界点，因此超临界机组在启动与低负荷运行时，需要维持一个最低的给水流量来保护水冷壁管子。超临界压力直流锅炉的启动过程主要有以下特点：
（1）超临界压力直流锅炉没有汽包，其启停速度快。
（2）超临界压力直流锅炉快速启停的能力进一步提高，这一特性适合于机组调峰的要求，应为其锅炉水冷壁的金属储热量和工质储热量小，即热惯性小。
（3）超临界直流炉水冷壁管内工质温度随吸热量的变化而变，锅炉热惯性相对较小，因此热偏差对水冷壁温度的影响变大。
（4）超临界压力直流锅炉变压运行时都存在工质的热膨胀。
（5）锅炉汽温调节的主要方式是调节煤水比，超临界压力直流锅炉受热面的省煤段、蒸发段和过热段的长度都会发生变化。
在低于最小直流负荷时，超临界直流炉的控制与自然循环汽包锅炉一样，此时超临界压力直流锅炉的汽水分离器与自然循环汽包锅炉的汽包功能一样，这需要控制好汽水分离器的水位。
由于超临界压力直流锅炉没有汽包、热惯性小、热偏差影响大，因此需要设置启动系统，通过启动系统中的循环水泵保证锅炉水冷壁在机组低负荷运行时的最低给水量，获得良好的给水条件，同时提高直流锅炉的启动速度和跟踪负荷变化的能力，并减少锅炉启动时对受热面的热冲击，从而降低超临界压力直流锅炉的控制难度。
在锅炉启动阶段和低于最低直流运行工况时，启动系统投入运行，将从水冷壁产生的汽水混合物进行汽水分离，使蒸汽进入过热器，水则通过调节阀进入除氧器或凝汽器，回收工质和热量。锅炉启动结束，该系统就失去作用，仅作连接水冷壁与过热器的通道。
当锅炉负荷达到最低直流运行工况时，调节锅炉煤水比，使分离器内的进水量逐渐减少，直至达到干饱和蒸汽状态，水位自动消失，关闭全部排水阀，分离器处在“干态”下运行，分离器从湿态到干态的转换过程被称为锅炉干湿态的转换。锅炉干湿态的转换完成也代表了超临界压力直流锅炉整个启动过程的结束。
3 结束语
在现场调试运行中发现超临界大型循环流化床锅炉的控制还存在着提升的空间，需要我们更加重视循环流化床锅炉由于燃烧方式的复杂性带来的自动控制上的难题，集中力量解决控制策略的研究、设计和控制参数整定等问题，就可以提高锅炉的自动控制，那么超临界大型循环流化床锅炉在低热值煤发电工程、超低排放中会发挥更大的作用。
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作者简介：张华（1982-），男，山东莱芜人，本科，工程师。endprint
