600MW超临界锅炉带循环泵启动系统的控制设计与运行

600MW超临界锅炉带循环泵启动系统的控制设计与运行勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01超临界锅炉与启动系统概述02带循环泵启动系统的组成与工作原理03带循环泵启动系统的优势分析04启动系统的控制策略CONTENTS目录05启动操作流程06运行中的关键参数与维护07案例分析与经验总结01超临界锅炉与启动系统概述

超临界锅炉的定义与特点超临界锅炉的定义超临界锅炉是指蒸汽压力和温度超过水的临界点（22.115MPa、374.15℃）的锅炉，其工作压力超过水的临界压力。

高效率与低排放特性超临界锅炉具有更高的热效率和更低的污染物排放，其发电效率可比传统亚临界机组提高3%-5%，是现代高效、环保发电技术的代表。

复杂启动过程特性超临界锅炉启动过程复杂，需要精确控制温度和压力，以确保机组安全稳定运行，本课件主要介绍带循环泵启动系统的600MW超临界锅炉。

本课件锅炉主要设计参数本课件涉及的600MW超临界锅炉型号为SG1953P25.402M95X，其最低直流负荷不大于30%BMCR。直流锅炉启动系统的基本分类启动系统的分类与作用直流锅炉启动系统按布置形式可分为内置式和外置式两种；内置式启动系统进一步分为扩容器式、疏水热交换式及循环泵式。循环泵启动系统的布置形式带循环泵启动系统按布置形式有并联和串联两种，本文主要介绍循环泵与给水泵为串联布置的启动系统。启动系统的核心作用在锅炉启动及低负荷运行阶段（负荷低于最低直流负荷，通常不大于30%BMCR），通过炉水循环确保炉膛水冷壁的安全性，维持水冷壁最小质量流速。600MW超临界锅炉主要设计参数锅炉型号SG1953P25.402M95X最低直流负荷不大于30%BMCR循环泵布置形式与给水泵串联布置分离器布置位置靠近炉顶，提供循环泵所需净吸压头及汽水膨胀时疏水静压头02带循环泵启动系统的组成与工作原理

系统主要组成部件

锅炉启动循环泵为启动及低负荷阶段提供循环动力，能满足冷态和热态启动所需体积流量，设计需提供足够压头建立最小循环流量，与常规亚临界控制循环泵相比，通常只有一个出口且扬程更高。

汽水分离器布置于炉顶附近，用于分离汽水混合物，为循环泵提供任何工况下所需的净吸压头，并在锅炉初始启动阶段汽水膨胀时提供疏水所需的静压头。

省煤器最小流量控制阀（V2507）用于控制水冷壁的最小流量，确保即使一次通过的蒸汽量小于最低直流负荷对应流量时，炉膛水冷壁的质量流速也不低于安全值，其压降由循环泵提高压力来克服。

大气扩容式系统在扩容器进口设置两个高水位调节阀（HWL21P2），用于防止启动初期汽水膨胀时分离器水位过高导致饱和水进入过热器，循环泵故障时也可通过该系统启动锅炉。循环泵与给水泵串联布置方式串联布置的水流来源进入循环泵的水可来自下降管、锅炉给水泵或同时从这两者中来，确保在各个启动过程中总有水流过循环泵。串联布置的流量特性该布置使得循环泵流量恒定，无须设置任何最小流量的循环回路及其必须的控制设备，简化了系统设计。串联布置对净吸压头的提升锅炉给水的欠焓可增加循环泵的净吸压头，有助于循环泵更稳定地运行。分离器状态切换的平稳性保障当分离器由湿态转向干态时，疏水流量为零，循环泵能从给水管道中得到足够流量，保证分离器平滑地从干态转向湿态，无需关停循环泵。炉水循环核心作用炉水循环流程与工作原理

在锅炉启动及低负荷运行阶段，炉水循环确保炉膛水冷壁的安全性，当锅炉负荷大于最低直流负荷（不大于30%BMCR）时，一次通过的炉膛水冷壁质量流速可满足冷却需求。串联布置循环流程

分离器分离出的水流入启动循环泵入口，经泵提高压力后，通过省煤器最小流量控制阀（V2507）进入省煤器，再流入炉膛水冷壁；产生的汽水混合物返回分离器，形成循环。分离器布置与功能

分离器布置靠近炉顶，为循环泵提供任何工况（冷态/热态启动）所需净吸压头，并在锅炉初始启动汽水膨胀阶段提供疏水所需静压头。循环泵流量控制机制

水冷壁最小流量通过省煤器最小流量控制阀控制，循环泵设计需提供足够压头以建立冷态和热态启动时循环所需最小流量，无需设置额外最小流量循环回路。分离器的功能与布置特点分离器的核心功能在锅炉启动及低负荷阶段，分离器实现汽水混合物的分离，分离出的水进入循环泵入口参与再循环，确保水冷壁的最小流量和安全运行；当锅炉负荷大于最低直流负荷（不大于30%BMCR）时，分离器作为蒸汽通道，实现直流运行。保障循环泵净吸压头分离器布置靠近炉顶，能够提供循环泵在任何工况下（包括冷态启动和热态再启动）所需要的净吸压头，确保循环泵稳定工作。汽水膨胀阶段静压头作用分离器的较高位置提供了锅炉初始启动阶段汽水膨胀时疏水所需要的静压头，有助于顺利疏水，保障启动过程安全。03带循环泵启动系统的优势分析

与简单疏水扩容系统的对比能量回收效率对比带循环泵启动系统能100%回收疏水热量，而简单疏水扩容系统在整个启动过程中需连续排放炉水，导致大量热损失；带泵系统启动过程总热损失约为疏水型系统的3%。

工质损失对比简单疏水扩容系统在启动全过程连续排水至扩容器，工质损失大；带循环泵系统仅在启动早期汽水膨胀阶段少量排水，且排放水为大气压力下饱和水，焓值低，工质蒸发损失小。

给水泵功率消耗对比带循环泵系统通过循环泵提供水冷壁最小流量，可降低给水泵在启动和低负荷运行时的功率；简单疏水型系统需由给水泵提供全部最小流量，功率消耗更高。

启动时间对比带循环泵系统因热量回收充分，冷态启动时点火至汽机冲转时间可缩短70-80分钟，温态启动可缩短10-20分钟，更适用于频繁启动及二班制运行机组。

工质与热量回收效率提升01工质回收特性带循环泵启动系统在启动及低负荷阶段可回收全部工质，仅在锅炉启动早期汽水膨胀阶段需少量排水至扩容器，大幅减少工质损失；相比之下，简单疏水扩容系统需在整个启动过程中连续排水，工质损失显著。

02热量回收效率该系统能100%回收疏水热量，炉水再循环使炉水热量返回炉膛水冷壁，启动过程总热损失约为疏水型启动系统的3%；因高效热量回收，冷态启动点火至汽机冲转时间可缩短70-80分钟，温态启动缩短10-20分钟。

03与疏水扩容系统对比简单疏水型启动系统通过给水泵提供水冷壁最小流量，未蒸发水携带热量排至扩容器造成热损失；带循环泵系统由循环泵提供最小流量，排放水量极少且焓值低，热损失大幅降低，更适用于频繁启动及二班制运行机组。

启动时间缩短与经济性改善冷态启动时间缩短效果与简单疏水扩容启动系统相比，带循环泵启动系统可缩短冷态启动时间70-80分钟，显著提升机组启动效率。

温态启动时间优化在温态启动工况下，该系统能缩短启动时间10-20分钟，减少机组非稳定运行时长，提高设备利用率。

热损失对比数据带循环泵启动系统启动过程总热损失仅为简单疏水型系统的3%，大幅降低能量损耗，提升经济性。

工质回收效率系统可100%回收疏水热量及工质，避免传统疏水系统连续排水导致的大量工质损失，尤其适合频繁启动机组。

适应频繁启动与调峰运行需求缩短启动时间，提升运行灵活性与简单疏水扩容启动系统相比，带循环泵启动系统能有效缩短冷态和温态启动时间。冷态启动时，点火至汽机冲转时间可缩短70-80分钟；温态启动可缩短10-20分钟，更适合频繁启动、带循环负荷和二班制运行机组。

降低启动能耗，提高经济性带循环泵启动系统在启动的整个过程中能100%吸收疏水热量，其启动过程中总的热损失约为疏水型启动系统的3%，显著降低了启动能耗，提升了机组在调峰运行中的经济性。

平滑切换运行状态，保障稳定运行循环泵与给水泵串联布置，当分离器由湿态转向干态时，循环泵能从给水管道中得到足够流量，保证分离器平滑地从干态转向湿态，无需关停循环泵，确保了调峰过程中机组运行的稳定性。04启动系统的控制策略湿态运行与干态运行的切换控制湿态运行控制特点湿态运行期间，给水通过分离器水位和蒸汽量控制，类同亚临界控制循环锅炉，需连续监视分离器水位；省煤器和蒸发器流量保持恒定值，燃烧率逐渐增长以满足产汽量要求，并需监视分离器压力。干态运行控制特点当负荷达到最低直流负荷（不大于30%BMCR）时，锅炉进入干态运行，此时蒸汽温度控制投入使用，通过控制煤水比来调节分离器出口温度。在BRL工况下，燃料量或给水量的变化会显著影响分离器出口蒸汽温度。切换过程关键控制逼近最低直流负荷时，分离器水位消失进入干态，以分离器出口蒸汽温度作为导前控制点，需保持一定过热度（冷态启动汽机冲转时约15℃），锅炉负荷应按升速率直接通过最低直流负荷点，避免温度控制失效导致启动系统重新投入。切换过程示例锅炉给水自动控制分离器水位，随着负荷逐渐增加，直至纯直流负荷方式后切换到温度自动控制方式，整个过程需确保参数平稳过渡，无大幅波动。

分离器水位控制逻辑01湿态运行水位控制方式在湿态运行状态下，给水通过分离器的水位和蒸汽量进行控制，控制方法类同亚临界控制循环锅炉，需连续监视分离器水位。

02汽水膨胀阶段水位保护为防止启动初期汽水膨胀导致分离器水位过高，设置大气扩容式系统，在扩容器进口设置两个高水位调节阀（HWL21P2），可在水位异常时排水，同时在循环泵故障时作为启动备用手段。

03给水泵与循环泵流量协同锅炉最初启动无蒸汽时，给水完全来自分离器疏水；产生蒸汽后分离器水位下降，给水泵启动补充给水，维持水位，此时进入省煤器和蒸发系统的流量由纯疏水转为给水与疏水的混合物，直至达到最低直流负荷。省煤器最小流量控制与调节最小流量控制的核心作用省煤器最小流量控制通过省煤器最小流量控制阀(V2507)实现，确保即使一次通过的蒸汽量小于最低直流负荷对应流量时，炉膛水冷壁的质量流速也不低于安全值，保障锅炉启动及低负荷阶段水冷壁的安全性。控制实现方式由炉水循环泵提高压力，克服系统流动阻力和省煤器最小流量控制阀(V2507)的压降，使炉水再循环提供启动和低负荷时所需的最小流量，循环泵设计需提供足够压头建立冷态和热态启动时循环所需的最小流量。串联布置下的流量保障循环泵与给水泵串联布置时，进入循环泵的水可来自下降管、给水泵或两者同时供应，确保在各个启动过程中总有水流过循环泵，泵流量恒定，无需设置额外最小流量循环回路及控制设备，简化了系统设计。01循环泵运行参数监控与保护关键运行参数监控需实时监控循环泵的入口压力、出口压力、流量、电机电流及轴承温度等参数，确保其在设计范围内稳定运行，为锅炉启动及低负荷阶段提供可靠的循环流量。02最小流量保障机制循环泵设计需提供足够压头以建立冷态和热态启动时循环所需的最小流量，串联布置时无需设置最小流量循环回路及控制设备，通过系统自身流量特性保证泵流量恒定。03净吸压头确保措施分离器布置靠近炉顶，为循环泵在冷态启动、热态再启动等任何工况下提供所需的净吸压头，同时锅炉给水的欠焓也可增加循环泵的净吸压头，保障泵的稳定运行。04异常工况保护策略当循环泵发生故障时，可启用大气扩容式系统作为备用启动方式，通过高水位调节阀（HWL21P2）进行疏水，虽会造成工质和热量损失，但能确保锅炉紧急启动需求。05启动操作流程

启动前的检查与准备工作系统设备状态检查检查循环泵、给水泵、分离器、省煤器最小流量控制阀（V2507）等核心设备外观无损坏，连接管路无泄漏，阀门开关状态符合启动要求。

控制与安全装置测试测试启动系统控制系统响应正常，包括水位、压力、流量等传感器及执行器；校验安全阀、紧急停机系统等安全装置动作可靠，确保超压、超温保护参数准确。

工质与介质准备确认锅炉给水品质合格，启动凝结水系统，投入凝结水加氨处理；检查分离器储水箱水位，当水位大于11.5米时关闭相关空气门，达到12米时确认361阀自动开启并跟踪良好。

辅助系统投运投入锅炉渣水系统，建立炉膛冷灰斗水封并启动捞渣机；启动凝结水泵，将另一台投入备用；投入除灰系统及电除尘器振打，确保辅助系统运行稳定。冷态启动流程与操作要点

启动前系统检查与准备检查锅炉受热面空气门，待有水连续流出后关闭；启动分离器储水箱水位大于11.5米时关闭启动分离器前所有空气门；投入锅炉渣水系统，建立炉膛冷灰斗水封并启动捞渣机；启动凝结水泵，投入凝结水加氨系统，确保凝结水系统正常运行。

给水系统启动与冷态冲洗停止汽动给水泵前置泵，启动电动给水泵并投入给水AVT（加氨、联氨）运行方式；当启动分离器储水箱水位达到12米时，检查361阀自动开启且跟踪良好；投入锅炉给水旁路调节门自动，提升电动给水泵出力，将锅炉给水流量控制在475T/H进行冷态冲洗。

点火与升温升压控制从锅炉点火至带满负荷，严格按升温升压曲线操作并做好膨胀记录，发现膨胀受阻立即查明原因；启动过程中密切关注高、低旁动作情况，必要时切至手动干预，防止参数波动；控制燃烧率逐渐增长以满足产汽量要求，同时维持分离器压力稳定。

湿态转干态与负荷提升在湿态运行期间，通过分离器水位和蒸汽量控制给水，维持省煤器和蒸发器流量恒定；当负荷逼近最低直流负荷（不大于30%BMCR）时，分离器水位消失进入干态，切换为蒸汽温度控制，以分离器出口蒸汽温度为导前控制点，保持一定过热度；按升速率直接通过最低直流负荷点，逐步提升至满负荷运行。热态启动流程与注意事项热态启动流程概述热态启动时，锅炉已有一定温度，给水泵可不带负荷，初始进入省煤器和蒸发器的水来自分离器疏水；产生蒸汽后，给水泵启动补充给水以维持分离器水位，直至达到最低直流负荷转入直流运行，此时给水流量完全来自给水泵。关键操作步骤启动前确认分离器储水箱水位（如达到12米时检查361阀自动开启并跟踪良好），投入给水旁路调节门自动，控制锅炉给水流量（如冷态冲洗时控制在475T/H，热态可参照调整），密切监控分离器水位与蒸汽流量，通过循环泵维持水冷壁最小流量。热态启动时间优势与简单疏水扩容启动系统相比，带循环泵的启动系统可有效缩短热态启动时间，温态启动可缩短10-20分钟，更适合频繁启动、带循环负荷和二班制运行机组。注意事项：参数控制与安全预控从点火到带满负荷需按升温升压曲线操作，做好膨胀记录，发现膨胀受阻立即查明原因；注意高、低旁动作情况，必要时切至手动干预，防止参数波动；确保消防系统投入正常，防止制粉系统及燃烧器投运后燃烧不稳、积粉、煤粉自燃。最低直流负荷的定义与意义最低直流负荷过渡控制

最低直流负荷是启动系统的隔离点和锅炉进入干态运行的起始点，该锅炉最低直流负荷不大于30%BMCR。在此负荷以下，燃烧率增长时省煤器和蒸发器流量固定；达到此负荷点，燃烧率和给水量达到预设值，锅炉进入直流运行方式。干态转换的关键参数控制

当逼近最低直流负荷时，分离器水位消失进入干态，此时蒸汽温度控制投入使用。以分离器出口蒸汽温度作为导前控制点，需保持一定过热度，冷态启动汽机冲转时压力为8.4MPa，过热温度约15℃，避免温度控制失效导致启动系统重新投入。煤水比调节与温度控制

直流方式运行时，通过控制煤水比调节分离器出口温度。在BRL工况下，燃料量及给水温度不变时，分离器出口蒸汽温度改变1℃，相应给水量需改变约10tph；给水量及给水温度不变时，温度+1℃需减少燃料量（低位发热量约23400kJ/kg）约1.2tph。负荷过渡的平稳性保障

锅炉负荷应按升速率直接通过最低直流负荷点，确保从水位控制平稳切换到温度自动控制方式。切换过程中需维持省煤器和蒸发器最小流量，同时通过燃烧率控制满足产汽量及分离器压力要求，保障机组参数稳定过渡。06运行中的关键参数与维护

主要运行参数监控范围分离器水位控制范围启动分离器储水箱水位正常控制在11.5米至12米，当水位大于11.5米时关闭启动分离器前所有空气门，水位达到12米时检查361阀自动开启并跟踪良好。

给水流量监控标准冷态冲洗时锅炉给水流量控制在475T/H，以确保受热面清洁。在湿态运行期间，省煤器和蒸发器中的流量保持恒定值，满足最小流量要求。

最低直流负荷参数锅炉最低直流负荷不大于30%BMCR，在此负荷以上锅炉进入直流运行方式，进入蒸发器的水全部变成蒸汽，省煤器和蒸发器流量完全来自给水。

分离器出口蒸汽参数冷态启动汽机冲转时，分离器出口蒸汽压力为8.4MPa，过热温度约15℃。在直流方式运行时，通过控制煤水比调节分离器出口温度，BRL工况下给水量改变约10tph或燃料量改变约-1.2tph可使温度改变1℃。

常见故障诊断与处理措施循环泵流量异常故障故障表现为循环泵流量偏离设定值，可能导致水冷壁冷却不足。应立即检查入口滤网是否堵塞，进出口阀门开度是否正常，若滤网堵塞需停机清理，阀门异常则手动调节至正确开度。

分离器水位控制失灵分离器水位过高或过低，影响汽水分离效果。高水位时检查高水位调节阀（HWL21P2）是否动作，若卡涩应手动操作；低水位时增加给水泵出力，确保水位维持在正常范围。

省煤器最小流量控制阀故障阀门无法正常调节导致水冷壁流量低于最小要求。应检查阀门定位器及执行机构，若信号异常需排查控制回路，机械卡涩则进行解体维修，同时启用备用控制手段维持流量。

循环泵与给水泵串联运行异常出现流量波动或压力不匹配时，检查两者联动控制逻辑，确认给水泵出口压力与循环泵入口压力的匹配性，必要时手动干预调整泵组出力，确保串联系统稳定运行。

日常维护与定期检查项目循环泵系统日常巡检每日检查循环泵进出口压力、电机温度及振动情况，确保泵体无泄漏，轴承温度不超过规定值，润滑油位正常。

阀门与控制组件定期校验每月对省煤器最小流量控制阀（V2507）、高水位调节阀（HWL21P2）进行动作测试，确保阀门开关灵活，调节精度符合要求，每年进行一次全行程校验。

分离器水位与压力监测装置检查每周检查分离器水位计、压力变送器的指示准确性，确保与DCS系统显示一致，每季度进行一次仪表校准，防止因测量偏差导致控制失效。

电气系统维护定期检查循环泵电机的电气连接、绝缘电阻及接地情况，每半年进行一次电机绝缘测试，确保电气回路安全可靠，避免因电气故障影响启动系统运行。07案例分析与经验总结典型启动过程案例分析

冷态启动案例以SG1953P25.402M95X型锅炉为例，冷态启动时，启动循环泵提供水冷壁最小流量，通过省煤器最小流量控制阀(V2507)控制流量。点火至汽机冲转时间较简单疏水扩容系统缩短70-80分钟，启动初期汽水膨胀阶段少量排水至扩容器，热损失仅为疏水型系统的3%。

温态启动案例温态启动时，循环泵从给水管道获取足够流量，无需关停操作，分离器平滑实现湿态向干态转换。相较于简单疏水扩容系统，启动时间可缩短10-20分钟，工质和热量回收效率显著提升，适合频繁启动机组。

启动过程关键参数控制启动过程中，分离器水位通过给水控制维持，当负荷接近最低直流负荷（不大于30%BMCR）时，切换至温度控制。在BRL工况下，燃料量变化约-1.2tph（低位发热量23400kJ/kg）或给水量变