世界首台600MW 级超临界 “W”火焰锅炉无炉水循环泵启动特性研究

☆项目详细内容

为降低火电行业能耗水平，近年新投产火电项目均以“超（超）临界参数”和“600MW容量及以上”作为准入门槛。对于无烟煤、劣质贫煤储量丰富地区，为同时满足劣质煤高效燃烧与超（超）临界参数设计要求，超临界“W”火焰锅炉成为发展的新方向和必须选择，2009 年大唐华银金竹山火力发电分公司#3 机组成为世界首台投入商业运营600MW 级超临界“W”火焰锅炉。

目前能适应变负荷滑压运行的常规超临界锅炉的炉膛中、下部水冷壁普遍采用螺旋管圈的形式。而对于燃烧无烟煤的W 型火焰锅炉，由于特殊的炉膛结构制约了螺旋管圈在
“W”型火焰超临界锅炉上的应用，只能采用垂直管圈水冷壁。为解决垂直水冷壁壁温不
均匀而引起的热应力问题，在设计上采用具有水动力自补偿能力低质量流速技术垂直管屏
水冷壁。为保证水冷壁安全，各大锅炉设备制造商对锅炉启动系统均采用带炉水循环泵设
计方案，在锅炉启动、低负荷运行及停炉时，通过启动系统建立并维持炉膛水冷壁管内工
质流量始终大于所需的最小流量，以避免管子过热超温。世界范围内尚无一台已制造完成
的无炉水循环泵超临界“W”火焰锅炉。炉水循环泵属进口精密机械，故障后维修困难，
不能满足启动要求，这一难题严重制约了该型机组运行的可靠性与灵活性，本项目依托世
界首台投入商业运营600MW 超临界“W”火焰锅炉无炉水泵启动研究与试验，通过理论
探讨与特定工况的选择，分析600MW 超临界“W”火焰锅炉在不同工况下水冷壁温度分
布与变化规律，分析水冷壁最小给水流量的安全裕度范围，研究带炉水循环泵600MW 超
临界“W”火焰锅炉进行无炉水循环泵启动的技术关键与运行特性，提供了“低质量流量
（LMF）垂直管炉膛技术”、“超临界参数”、“W”火焰燃烧方式三项技术同时应用于2000t/h

级容量锅炉方面实证数据，为超临界“W”该研究项目的内容填补世界火电技术领域上的空白。

☆主要技术创新

该研究项目提出的600MW 机组超临界“W”火焰锅炉无炉水泵启动与正常冷态启动差异的内容论述在国内属首次，为同型锅炉运行和设计优化提供宝贵经验。该研究项目提出的“以水冷壁温度不超过对应压力下饱和温度8℃”作为保证水冷壁安全的控制原则，使之成为超临界“W”火焰锅炉“最低安全给水流量”以外，保证水冷壁安全的另一重要控制指标。该论述在国内属首次，属理论创新。该研究项目首次发现的超临界“W”火焰锅炉启动过程特殊运行现象即“水冷壁内汽水两相流的传热差异导致水冷壁管间温差现象”对该型锅炉优化设计和优化内螺纹管技术发展提供了重要的工程实践反馈。该研究全面总结了超临界“W”火焰锅炉无炉水循环泵启动的方法与操作技巧，填补了火电运行技术领域的一项空白。

☆项目应用情况

2009 年10 月相关设备系统开始部分应用于试验、生产，攻关组技术人员连续进行了各种工况运行数据的搜集、整理和分析，尤其是异常工况下数据分析；制定了新的技术标准并分部进行验证，2011 年成功实施一次完整的无炉水循环泵冷态启动，项目圆满结束。该项目所总结的操作经验和制定的相关技术标准在河南荥阳电厂得到推广和应用，2011 年7 月至2012 年2 月河南荥阳电厂共进行5 次无炉水循环泵启动，停机检查未发现设备异常，证明该项技术是成熟可靠的。

☆企业效益情况

超临界“W”火焰锅炉无炉水循环泵启动项目的成功，解决了炉水循环泵故障情况下机组的安全启动问题，经济、社会效益突出。无该项技术解决超临界“W”型火焰锅炉可靠性受制于炉水循环泵的瓶颈问题,大幅提高了机组主设备运行的灵活性。大唐华银金竹山火力发电分公司#3 炉是世界首台投运商业运营超临界“W”锅炉，目前，中国成为世界范围内此类技术应用最广泛地区，对已投产锅炉特殊工况进行试验和分析，有利促进火电行业此项高效利用劣质煤技术的成熟与进步。