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超临界机组无泵启动改造分析

陈育

（中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中分公司，郑州 450000）

摘要：介绍了超临界机组无启动循环泵系统和有启动循环泵系统的设置，对比了2种设置的优缺点，通过某350MW超临界机组启动系统的改造，阐述了带泵系统机组实现无泵启动的改造方法及范围，供同类机组改造时参考。

关键词：超临界机组；启动循环泵；无泵系统；有泵系统；改造

0 前言

启动系统是为解决直流锅炉启动和低负荷运行而设置的功能组合单元^[1]，包括启动分离器、炉水循环泵（如有）及其他汽侧和水侧连接管、阀门等。其作用是：在水冷壁建立足够高的质量流量，实现点火前循环清洗，保护蒸发受热面，保持水动力稳定；为水冷壁的安全运行提供必需的最小循环流量；实现良好的汽水分离；实现良好的疏水，工质和热量的回收^{[2] [3]}。目前常规的启动系统分为无泵启动系统和有泵启动系统。

1 有泵与无泵系统及其优缺点比较

1.1 无泵启动系统

启动系统不设置启动循环泵，在机组启动疏水不合格时，将疏水排入地沟，疏水合格后，排入凝汽器进行工质回收^[4]。启动系统由如下设备和管路组成：启动分离器及进出口连接管，贮水箱，溢流管及溢流阀，疏水扩容器，疏水箱及疏水泵，溢流管暖管管路，压力平衡管路，过热器二级减温水旁路。不带泵启动系统流程如图1所示。

图1 不带泵启动系统流程

1.2 有启动循环泵系统

启动系统不设置启动循环泵，在机组启动疏水不合格时，将疏水排入地沟，当疏水合格后，用循环泵将疏水打入水冷壁进行再循环，实现工质和热量的回收。有泵启动系统由如下设备和管路组成：启动分离器及进出口连接管，贮水箱，溢流管及溢流阀，疏水扩容器，再循环泵及再循环管路，最小流量管路，过冷管，循环泵暖管管路，溢流管暖管管路，压力平衡管路。带泵启动系统流程如图2所示。

图2 带泵启动系统流程

1.3有泵与无泵系统优缺点比较

有泵与无泵系统优缺点比较见表1。

表1 有泵与无泵系统优缺点比较

2 带泵系统改造为无泵系统

某“上大压小”热电联产扩建工程2×350MW锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司自主开发设计、制造超临界锅炉。锅炉为一次中间再热、超临界压力变压运行直流锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、π型布置，采用带再循环泵的大气扩容式启动系统。锅炉岛为露天布置。采用中速磨煤机正压直吹式冷一次风机系统，每台锅炉配5台中速磨煤机，4运1备。锅炉采用前后墙对冲燃烧方式，共布置5层燃烧器（前3后2），每层布置4只，共20只低NO_x轴向旋流燃烧器^[5]。锅炉设计参数见表2，表中BMCR为锅炉最大连续蒸发量，BRL为对应于汽轮机TRL负荷参数。

表2 设计参数

启动系统为内置式带再循环泵系统，再循环泵为德国KSB公司制造的湿式马达炉水循环泵，为了满足锅炉在启动过程中和低负荷时以再循环方式运行，锅炉水冷壁管内工质流量维持在30％BMCR（或以上）。此时工质流程是：水从省煤器入口集箱进入，经过省煤器、炉膛到汽水分离器，经汽水分离后，分离下来的水通过分离器下部的贮水箱由再循环泵再次送入省煤器，分离出来的蒸汽进入顶棚包墙系统，然后依次流经一级过热器、二级分隔屏过热器和末级过热器，最后由主汽管道引出。

由于循环泵不能满足锅炉投产要求，短时无法投入运行，影响机组的启动，为确保机组常发电，结合已投运机组的设计经验，设计本次改造方案。

经核对，该系列炉型若不投运启动循环泵，主要差异在贮水箱溢流管路设计规格，具体见表3。

表3 贮水箱溢流管路设计规格比较

从表3设备的选型数据可以看出，带泵系统的启动系统管路大小、阀门配置及扩容器、冷凝水箱等均与无泵系统差异较大，若改造为常规无泵运行，整个疏水系统需进行改造，涉及变化如下。

（1）溢流管路在带泵运行时流量为（160+60）t/h，此时溢流管路流速约为5.1m/s，无泵运行时流量为（160+260）～（160+210）t/h，故无泵运行时的溢流管路的流速在8.8～10m/s，管路会产生振动，且管路的流通能力（包括阀门的选型）不足。把水冲洗管路φ168mm改造为溢流管路φ219 mm，更换原水冲洗管路的阀门，同时在原水冲洗管路上增加溢流管路暖管。

（2）扩容器由于容积小，扩容器内工作压力比设计参数高，运行过程中容易出现扩容器超压的危险，会对扩容器内件产生过度冲击和冲蚀，使内件损坏，因此扩容器需重新更换；扩容器扩容蒸汽量大，所以扩容器排汽管路需重新设计；扩容器排汽管路排量增加，产生排汽噪音超标现象，同时会冲坏消音器,因而需重新更换消音器。

（3）凝结水箱由于容积相对较小，水位控制难度很大，容易出现满水或被抽干的情况，需相应增大凝结水箱容积。

（4）凝结水箱后管道由于输水量的增大，原设计的2台疏水泵已不能满足疏水的需求，需增加疏水泵容量或疏水泵数量，本着节约成本的原则，仍保留原2台疏水泵，在疏水箱开孔，增加1台疏水泵及相关阀门管道。

（5）带泵系统和不带泵系统贮水箱水位控制不同，带泵系统贮水箱水位通过循环泵出口的调节阀和溢流管路调节阀控制，而不带泵系统通过2路调节阀控制，因而需把逻辑控制更改到不带泵系统；同时，溢流管路调节阀需增加大于相应压力关闭的逻辑，防止调节阀全开造成大量的溢流管路工质冲击扩容器。

3 结束语

目前已有带启动循环泵系统的机组不使用启动循环泵启动的成功案例，但在启动中需精确控制，操作难度较大，经过相应的改造后，可按照无泵机组进行启动，控制简单，减少启动风险。经过改造后，电厂顺利实现无泵启动，同时在启动循环泵发生故障时，仍可按照常规无泵系统启动，减少启动风险。

参考文献：

[1]杨宝锷，林鸿，冯庭有，等. 3033t/h超临界锅炉无炉水泵启动应用探索[J].中国电力，2013，46(2)：36-39.

[2]刘健鸽，薄立群.600MW超临界锅炉机组无炉水循环泵开机分析[J].湖南电力，2009，44(2)：56-58.

[3]马晓珑，王军. 超(超)临界火电机组取消炉水循环泵的可行性研究[J]. 东方电气评论，2010，24(2)：17-20，23.

[4]崔强，张兰英.超临界锅炉无循环泵启动[J].锅炉制造，2011（2）：26-31.

[5]哈尔滨锅炉厂有限责任公司.350MW超临界机组锅炉本体说明书

作者简介：

    陈育（1985—），男，河南信阳人，工程师，工学硕士，从事锅炉调试工作（chenyuscut@163.com）。