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超临界锅炉启动系统及运行控制分析
[摘要]本文介绍了扬州第二发电厂二期工程超临界锅炉的结构特点及启动方式，并对电厂调试及运行过程中发生的问题进行了总结，对于同类型电站锅炉的调试及运行工作具有一定的指导作用。
[关键词]超临界锅炉启动
0. 前言
扬州第二发电厂二期工程采用哈尔滨锅炉厂引进三井巴布科克能源公司技术生产的超临界变压运行直流锅炉。锅炉型号为HG1956/25.4-YM，型式为单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。锅炉以神府烟煤作为设计煤，以山西晋北烟煤作为校核煤。锅炉受热面布置如下图：

图1扬州第二发电有限责任公司二期工程锅炉受热面布置图
1. 锅炉汽水系统的主要结构特点
锅炉的汽水流程以内置式汽水分离器为界设计成双流程，从冷灰斗进口一直到标高为46.46m的中间混合集箱之间为螺旋管圈水冷壁，再连接至炉膛上部的水冷壁垂直管屏和后水冷壁吊挂管，然后经下降管引入折焰角和水平烟道侧墙，再引入汽水分离器。从汽水分离器出来的蒸汽引至顶棚和尾部包墙系统，再进入一级过热器中，最后再流经屏式过热器和末级过热器。
再热器分为低温再热器和高温再热器两段布置，低温再热器布置于尾部双烟道中的前部烟道，末级再热器布置于水平烟道中并逆、顺流混合换热。
水冷壁为膜式水冷壁，下部水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，上部水冷壁为垂直管圈。从炉膛出口至锅炉尾部，烟气依次流经上炉膛的屏式过热器、末级过热器、水平烟道中的高温再热器，在尾部双烟道中烟气分两路，一路流经前部烟道中的立式和水平低温再热器、省煤器，一路流经后部烟道的水平低温过热器、省煤器，最后进入下方的两台回转式空气预热器。
2. 锅炉启动系统
2.1 直流锅炉与汽包锅炉的主要区别
汽包锅炉有自然循环锅炉和强制循环锅炉。自然循环锅炉蒸发受热面内的工质流动依靠下降管中的水和上升管(水冷壁)中的汽水混合物之间的密度差产生的压力差进行循环流动。强制循环锅炉蒸发受热面内的工质除了依靠水和汽水混合物的密度差以外，主要依靠炉水循环泵的压头进行汽水循环流动。自然循环锅炉和强制循环锅炉均带有一个很大的汽包对汽水进行分离，汽包作为分界点将锅炉受热面分为加热蒸发受热面和过热受热面两部分。直流锅炉是靠给水泵的压力，使锅炉中的工质，水、汽水混合物和蒸汽一次通过全部受热面。它只有互相连接的受热面，而没有汽包。
直流锅炉在启动前必须由锅炉给水泵和炉水循环泵建立一定的启动流量，强迫工质流经受热面。只有这样才能在启动过程中使受热面得到冷却。但是，直流锅炉不像汽包锅炉那样有汽包作为汽水固定的分界点，在启停或低负荷运行过程中有可能提供的不是合格蒸汽，而是汽水混合物，甚至是水。因此，直流锅炉必须配套一个启动系统，以保证锅炉启停和低负荷运行期间水冷壁的安全和正常供汽。
2.2 扬州第二发电厂启动系统的配置
锅炉设内置式启动系统，包括启动分离器、贮水箱、炉水循环泵、水位变送器、水位控制阀、截止阀、管道及附件等组成，系统主要构成如下：(系统布置图见图2)
系统配有四只汽水分离器及其引入与引出管系统，在启动过程中起到汽水分离的作用，将经分离过的饱和蒸汽送入过热器系统；
一只立式贮水箱用于汇集经分离后的饱和水，水箱维持最低水位以保证炉水循环泵的最低吸入压头，以防炉水循环泵发生汽蚀；
由贮水箱底部引出的再循环泵入口管道及溢流总管，再循环管用于保障炉水循环泵运行所需的最小流量，以防循环泵发生小流量汽蚀。溢流在启动过程中辅助水位调节，当贮水箱水位过高时可打开溢流阀进行排放；
在炉水循环泵热备用管用于将省煤器出口水引至炉水循环泵出口，当炉水循环泵停运后可对其进行暖泵，以保证循环泵随时处于热备用状态。同理，将一路省煤器出口水引至溢流管道，当溢流阀关闭时，该路水保证溢流管处于暖管状态，以保证溢流管随时处于备用状态；
自省煤器入口引一路水至炉水循环泵入口管道作为冷却水，其流量约为1~2%的泵流量，过冷水保证炉水循环泵进口水温具有20~30C的过冷度，以防炉水循环泵发生汽蚀。

图2锅炉启动系统系统图
3. 超临界锅炉启动系统运行控制
扬州第二发电有限责任公司二期工程锅炉的本生点为30%BMCR，当锅炉负荷小于30%BMCR时，汽水分离器处于湿态运行。当锅炉负荷大于30%以上时，过热蒸汽通过汽水分离器，此时汽水分离器为干式运行方式，汽水分离器出口温度由煤水比控制，即由汽水分离器湿态时的液位控制转为温度控制。在湿态运行过程中锅炉的控制参数是分离器的水位和维持启动给水流量，在干态运行过程中锅炉的控制参数是煤水比控制和中间点温度及焓值控制，在湿干态转换中会发生蒸汽温度的变化，故在此转换过程中必须要保证蒸汽温度的稳定。
在启动期间，靠炉水循环泵和给泵的协同控制来维持分离器的水位及锅炉最小循环流量。当锅炉发生水膨胀时在储水箱里会造成很