超臨界鍋爐啟停

超臨界鍋爐啟停第1頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.2啟動(dòng)系統(tǒng)的作用建立啟動(dòng)壓力和啟動(dòng)流量回收工質(zhì)和熱量實(shí)現(xiàn)鍋爐各受熱面之間和鍋爐與汽輪機(jī)之間工質(zhì)狀態(tài)的配合。第2頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四汽水分離器有內(nèi)置式和外置式兩種:內(nèi)置式分離器在啟動(dòng)完畢后，并不從系統(tǒng)中切除而是串聯(lián)在鍋爐汽水流程內(nèi)，因此它的工作參數(shù)(壓力和溫度)要求比較高，但控制閥門可以簡(jiǎn)化。外置式分離器在鍋爐啟動(dòng)完畢后與系統(tǒng)分開(kāi)，工作參數(shù)(壓力和溫度)的要求可以比較低，但控制閥門要求較高。第3頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖2-11000t/h直流鍋爐外置式啟動(dòng)旁路系統(tǒng)1—

啟動(dòng)分離器；2—除氧器；3—鍋爐；4—水冷壁、頂部過(guò)熱器、包覆過(guò)熱器；5—低溫過(guò)熱器；6—汽輪機(jī)高壓缸；7—汽輪機(jī)中低壓缸；8—凝汽器；9—凝升泵；10—低壓加熱器；11—給水泵；12—高壓加熱器；13—分離器至高壓加熱器的氣管路；14—分離器至除氧器的氣管路；15—高溫過(guò)熱器；16—分離器至除氧器的水管路；17—再熱器；18—分離器至再熱器的氣管路；19—分離器至凝汽器的氣管路；20—除氧器至凝汽器的放水門；21—啟動(dòng)調(diào)節(jié)門；22—大旁路；23—低溫過(guò)熱器

第4頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，低溫過(guò)熱器出口25、26關(guān)閉，工質(zhì)經(jīng)水冷壁、包覆管、低溫過(guò)熱器之后，進(jìn)入啟動(dòng)分離器，也可以提前經(jīng)啟動(dòng)調(diào)節(jié)門21進(jìn)入啟動(dòng)分離器。在分離器中汽、水分離。汽的出路有：去過(guò)熱器、去再熱器、去高壓加熱器、去除氧器，去凝汽器。水的出路有：去除氧器、去凝汽器、去地溝。水的回收途徑與水質(zhì)指標(biāo)有關(guān)：水含鐵量小于80ug/L回收入凝汽器，回收工質(zhì)，但熱量損失了；水中含鐵量大于1000ug/L排入地溝不回收。回收入除氧器水箱與回收入凝汽器比，前者水阻力小得多，節(jié)省給水泵電耗。第5頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四借助分進(jìn)調(diào)節(jié)門21或23的節(jié)流，可使啟動(dòng)分離器的壓力低于鍋爐本體（指分離器之前的受熱面）的壓力，這樣，本體保持高的啟動(dòng)壓力有利于水動(dòng)力穩(wěn)定并減小工質(zhì)的膨脹量，而啟動(dòng)分離器內(nèi)的壓力（即輸出蒸汽的壓力）則可靈活地根據(jù)汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)要求和工質(zhì)排放能力加以調(diào)節(jié)。第6頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四直流鍋爐內(nèi)置式啟動(dòng)旁路系統(tǒng)第7頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

啟動(dòng)分離器布置在爐膛水冷壁出口，分離器與水冷壁、過(guò)熱器之間的連接無(wú)任何閥門。一般在（35%~37%）MCR負(fù)荷以下，由水冷壁進(jìn)入分離器的為汽水混合物，分離器出口蒸汽直接進(jìn)入過(guò)熱器，疏水通過(guò)疏水?dāng)U容器回收工質(zhì)或通過(guò)除氧器回收工質(zhì)和熱量。當(dāng)負(fù)荷大于（35%~37%）MCR負(fù)荷時(shí)，分離器中全部是蒸汽，呈干態(tài)運(yùn)行。此時(shí)內(nèi)置式分離器相當(dāng)于一個(gè)蒸汽聯(lián)箱，必須承受鍋爐全壓，這是與外置式分離器的最大不同點(diǎn)。疏水控制閥（AA、AN、ANB閥）用于控制分離器的水位和疏水的流向。鍋爐濕態(tài)運(yùn)行時(shí)，分離器水位由ANB閥自動(dòng)維持，當(dāng)水位高于ANB閥的調(diào)節(jié)范圍時(shí)（如工質(zhì)膨脹），再相繼投入AA、AN閥參與水位調(diào)節(jié)。AA閥的通流量設(shè)計(jì)可保證工質(zhì)膨脹峰值流量的排放。第8頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、汽水分離器的作用和構(gòu)造

直流鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐在啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)，為了鍋爐本身各受熱面間以及與汽機(jī)間的工質(zhì)狀態(tài)的匹配，為了啟動(dòng)過(guò)程中熱量和工質(zhì)的回收，必須備有啟動(dòng)旁路系統(tǒng)。而汽水分離器是啟動(dòng)旁路系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。第9頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(一)汽水分離器作用（1）組成循環(huán)回路，建立啟動(dòng)流量（2）實(shí)現(xiàn)進(jìn)入的汽水混合物的汽水兩相分離，使分離出來(lái)水的質(zhì)量和熱量得以回收，并由它作為提供過(guò)熱器、再熱器暖管和汽機(jī)沖轉(zhuǎn)帶負(fù)荷的汽源(3)對(duì)于內(nèi)置式分離器而言，在啟動(dòng)時(shí)它能起到固定蒸發(fā)終點(diǎn)的作用，這樣使汽溫、給水量、燃料的調(diào)節(jié)成為互不干擾的獨(dú)立部分(4)它是提供啟動(dòng)和運(yùn)行工況下某些參數(shù)的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)信號(hào)的信號(hào)源(即作為中間點(diǎn)溫度)第10頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．超臨界鍋爐啟停2．1超臨界直流鍋爐啟動(dòng)特點(diǎn)2．1．1啟動(dòng)前清洗直流鍋爐除了對(duì)給水品質(zhì)要求嚴(yán)格以外，啟動(dòng)階段還要進(jìn)行冷水和熱水的清洗，以便確保受熱面內(nèi)部的清潔和傳熱安全。第11頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．1．2啟動(dòng)流量的建立直流鍋爐啟動(dòng)時(shí)，由于沒(méi)有自然循環(huán)回路，所以直流鍋爐水冷壁冷卻的唯一方式是從鍋爐開(kāi)始點(diǎn)火就不斷地向鍋爐進(jìn)水，并保持一定的工質(zhì)流量，以保證受熱面良好的冷卻。該流量應(yīng)一直保持到蒸汽達(dá)到相應(yīng)負(fù)荷（稱啟動(dòng)流量），然后隨負(fù)荷的增加而增加。啟動(dòng)流量的選擇，直接關(guān)系到直流鍋爐啟動(dòng)過(guò)程的安全經(jīng)濟(jì)性。第12頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．1．3啟動(dòng)前的工質(zhì)膨脹點(diǎn)火以后，隨著爐膛熱負(fù)荷的增加，水冷壁的工質(zhì)溫度逐漸升高，在不穩(wěn)定加熱過(guò)程中，中部某點(diǎn)工質(zhì)首先汽化，體積突然增大，引起局部壓力突然升高，急劇地將后面的工質(zhì)推向出口，造成鍋爐排出量大大超過(guò)鍋爐給水量，這種現(xiàn)象（稱工質(zhì)膨脹）將持續(xù)一段時(shí)間，直至出口為濕飽和蒸汽時(shí)為止。第13頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四如膨脹量過(guò)大，將使鍋爐內(nèi)的工質(zhì)壓力和啟動(dòng)分離器水位都一時(shí)難以控制。影響工質(zhì)膨脹的因素主要有啟動(dòng)流量、給水溫度、燃料的投入速度等。啟動(dòng)流量越大，膨脹量越大；給水溫度越低，膨脹到來(lái)越遲，膨脹量越小；投入的燃料量大，投燃料速度快，工質(zhì)先達(dá)到沸點(diǎn)的位置在爐膛下輻射區(qū)，膨脹點(diǎn)后的存水量就多，總的膨脹量大；同時(shí)局部壓力升高快，因而瞬時(shí)的最大排出量也愈大。第14頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．2直流鍋爐的冷態(tài)啟動(dòng)2．2．1鍋爐的啟動(dòng)準(zhǔn)備2．2．2循環(huán)清洗點(diǎn)火前先進(jìn)行冷態(tài)循環(huán)清洗。鍋爐進(jìn)水至分離器內(nèi)有水位出現(xiàn)，控制清洗水量為啟動(dòng)流量。清洗分低壓系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)兩步進(jìn)行。低壓系統(tǒng)清洗路線為凝汽器—凝結(jié)水泵—低壓加熱器—除氧器—凝汽器（或地溝）；高壓系統(tǒng)清洗路線為凝結(jié)水泵—低壓加熱器—除氧器—給水泵—高壓加熱器—省煤器—水冷壁—啟動(dòng)分離器—擴(kuò)容器—疏水箱—凝汽器（或地溝）。含鐵量小于100ug/L時(shí)結(jié)束清洗，鍋爐點(diǎn)火。第15頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．2．3鍋爐點(diǎn)火、升溫升壓

維持啟動(dòng)流量為35%MCR，鍋爐總風(fēng)量大于35%，高壓旁路控制方式置啟動(dòng)位置，鍋爐可點(diǎn)火。零壓點(diǎn)火后，啟動(dòng)分離器內(nèi)最初無(wú)壓，隨著燃料量的增加，當(dāng)啟動(dòng)分離器中有蒸汽時(shí)，即開(kāi)始起壓。隨著繼續(xù)增加投入燃料量，分離器內(nèi)的壓力逐漸升高，由啟動(dòng)分離器和高溫過(guò)熱器出口集箱的內(nèi)外壁溫差控制直流鍋爐的升壓速度。第16頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．2．4工質(zhì)膨脹控制

控制燃料投入速度不宜過(guò)快、過(guò)大，調(diào)節(jié)分離器各排放通道的排放量，以防止水冷壁超壓和啟動(dòng)分離器水位失控。對(duì)外置式分離器的系統(tǒng)，冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)水冷壁壓力高出分離器壓力許多，工質(zhì)膨脹時(shí)燃燒率已較高，分離器的產(chǎn)汽量超過(guò)沖轉(zhuǎn)所需要的耗汽量，故汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)在膨脹之前進(jìn)行（但熱態(tài)啟動(dòng)仍是膨脹后沖轉(zhuǎn)）。這樣既有利于協(xié)調(diào)蒸汽參數(shù)、減小啟動(dòng)熱損失，又可避免低溫再熱器因旁路容量限制了蒸汽流量而引起管子超溫。第17頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．2．5汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、暖機(jī)帶初負(fù)荷當(dāng)汽壓、汽溫均達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)時(shí)便可沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)、并網(wǎng)、帶初負(fù)荷。此過(guò)程鍋爐的汽壓由高壓旁路控制保持不變，再熱汽壓力由低壓旁路控制。在高壓、低壓旁路全關(guān)以后，鍋爐的蒸發(fā)段仍為濕態(tài)，繼續(xù)增加燃料量將使分離器進(jìn)汽量增加，分離器水位下降。隨著燃料量的繼續(xù)增加，分離器水位繼續(xù)下降，ANB閥繼續(xù)關(guān)小，直到全關(guān)為止。此時(shí)分離器完成從濕態(tài)至干態(tài)的轉(zhuǎn)變，成為一個(gè)微過(guò)熱蒸汽的通道。

第18頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四干濕態(tài)轉(zhuǎn)換:

在給水流量保持不變下首先增加燃料量，這樣過(guò)熱器的進(jìn)口焓隨之上升，當(dāng)過(guò)熱器入口焓值上升到設(shè)定值時(shí)，隨燃料量的進(jìn)一步增加，中間點(diǎn)溫度控制參與調(diào)節(jié)使給水量增加，從而過(guò)渡到煤水比例調(diào)節(jié)，維持汽溫恒定。第19頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．2．6升負(fù)荷至額定值在負(fù)荷升至37%MCR后，轉(zhuǎn)入純直流運(yùn)行。自動(dòng)控制由分離器水位控制轉(zhuǎn)變?yōu)楣べ|(zhì)溫度（中間點(diǎn)溫度）控制。此后，進(jìn)入分離器的流量隨燃燒率的逐漸增大而不斷增加，蒸汽壓力、溫度不斷提高，在約70%MCR后轉(zhuǎn)入超臨界壓力運(yùn)行，直至MCR負(fù)荷，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。對(duì)外置式分離器系統(tǒng)，轉(zhuǎn)入純直流運(yùn)行時(shí)要進(jìn)行切除分離器的操作，切分后分離器退出運(yùn)行，鍋爐繼續(xù)升溫升壓升負(fù)荷至額定值。第20頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四所謂等焓切分，是指在切除分離器時(shí)應(yīng)該達(dá)到等焓條件，即低過(guò)出口的工質(zhì)焓必須與分離器出口的蒸汽焓相等。如果等焓切分過(guò)程掌握得不好，如低溫過(guò)熱器出口的汽水焓值低于分離器出口焓值時(shí)切分，將使過(guò)熱器入口焓被較低的蒸汽焓所代替，引起過(guò)熱器出口溫度迅速降低。此時(shí)為恢復(fù)過(guò)熱汽溫勢(shì)必追加燃料量，容易使前屏等過(guò)熱器金屬超溫。等焓切分示意第21頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．3鍋爐的停運(yùn)

直流鍋爐的正常停爐至冷態(tài)，也經(jīng)歷停爐前準(zhǔn)備、減負(fù)荷、停止燃燒和降壓冷卻等幾個(gè)階段。與汽包爐相比，主要不同的是，當(dāng)鍋爐燃燒率降低到30%左右時(shí)，由于水冷壁流量仍必須維持啟動(dòng)流量而不能再減，因此在進(jìn)一步減少燃料、降負(fù)荷過(guò)程中，包覆管出口工質(zhì)由微過(guò)熱蒸汽變成汽水混合物。為了避免前屏過(guò)熱器沖水，鍋爐必須投入啟動(dòng)分離器運(yùn)行，使進(jìn)入前屏過(guò)熱器的仍是干飽和蒸汽，多余的水則疏掉，保證前屏過(guò)熱器的安全。第22頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四停爐保護(hù)：（1）鍋爐停用時(shí)間少于2天，不采取任何保護(hù)方法；（2）鍋爐停用時(shí)間3~5天，對(duì)省煤器、水冷壁及汽水分離器采用加藥濕態(tài)保護(hù)，對(duì)過(guò)熱器部分采用干燥后充氮保護(hù)；（3）停爐時(shí)間超過(guò)5天的，省煤器、水冷壁、汽水分離器和過(guò)熱器系統(tǒng)均采用熱爐放水干燥后充氮保護(hù)，或充氣相緩蝕劑保護(hù)。第23頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四冬季停爐后的防凍：（1）檢查并投入有關(guān)設(shè)備的電加熱或汽加熱裝置，由熱工投入熱工儀表加熱裝置；（2）備用鍋爐的人孔門、檢查門、擋板等應(yīng)關(guān)閉嚴(yán)密，防止冷風(fēng)侵入；（3）鍋爐各輔助設(shè)備和系統(tǒng)的所有管道，均應(yīng)保持管內(nèi)介質(zhì)流通，對(duì)無(wú)法流通的部分應(yīng)將介質(zhì)徹底放盡，以防凍結(jié)；（4）停爐期間，應(yīng)將鍋爐所屬管道內(nèi)不流動(dòng)的存水徹底放盡。第24頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．4注意事項(xiàng)

鍋爐點(diǎn)火初始階段，使油燃燒器著火穩(wěn)定、燃燒完善，特別是對(duì)重油，良好的燃燒更為重要。在升溫升壓過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視汽水分離器和對(duì)流過(guò)熱器出口集箱的應(yīng)力余度不超過(guò)限額，特別在極態(tài)啟動(dòng)時(shí)。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)空氣預(yù)熱器的監(jiān)視，并堅(jiān)持按規(guī)定對(duì)預(yù)熱器吹灰，防止預(yù)熱器再燃燒事故的發(fā)生。在汽水分離器入口汽溫第一次達(dá)到飽和溫度時(shí)，鍋爐有一個(gè)汽水膨脹過(guò)程，此時(shí)要注意汽水分離器和除氧器的水位控制，防止水位超限。

第25頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

鍋爐在濕態(tài)與干態(tài)轉(zhuǎn)換區(qū)域運(yùn)行時(shí)，在垂直水冷壁和后墻吊管中有可能產(chǎn)生兩相流，容易引起水力不均勻性而造成管壁溫度超限，所以此時(shí)要注意保持燃料量和汽水分離器水位的穩(wěn)定，并盡可能縮短鍋爐在這個(gè)區(qū)域的運(yùn)行時(shí)間。鍋爐轉(zhuǎn)入純直流運(yùn)行，其啟動(dòng)旁路退出后，回收水箱的水位逐漸降低，此時(shí)應(yīng)防止由啟動(dòng)系統(tǒng)漏入空氣，降低凝汽器的真空而影響機(jī)組的正常運(yùn)行。直流鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中存在汽水的熱膨脹問(wèn)題，熱膨脹不但會(huì)導(dǎo)致水冷壁內(nèi)的水動(dòng)力不穩(wěn)定，還會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱器出口的蒸汽達(dá)不到額定參數(shù)，甚至出現(xiàn)蒸汽帶水，危及機(jī)組安全運(yùn)行。第26頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

外置式分離器直流鍋爐從帶分離器運(yùn)行到剛轉(zhuǎn)入純直流運(yùn)行時(shí)是燃燒率控制的一個(gè)關(guān)鍵階段。這是因?yàn)椤扒蟹帧鼻叭剂狭康倪^(guò)多或過(guò)少，由于啟動(dòng)分離器的存在，對(duì)過(guò)熱汽溫的影響并不十分嚴(yán)重。一旦分離器切除進(jìn)入純直流運(yùn)行，如果燃料量不能立即與當(dāng)時(shí)的給水量相一致，即煤水比失調(diào)時(shí)，將造成主蒸汽溫度的較大變化。因此，當(dāng)啟動(dòng)分離器切除后，應(yīng)保持給水流量不變，迅速調(diào)整燃料量，保持恰當(dāng)?shù)娜剂狭颗c給水量的比例，控制適當(dāng)?shù)闹虚g點(diǎn)溫度，并輔以減溫水調(diào)節(jié)維持主蒸汽溫度穩(wěn)定。第27頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3．鍋爐啟停中的熱應(yīng)力控制

在機(jī)組啟停及加減負(fù)荷的過(guò)程中，機(jī)組中所有受熱部件都將發(fā)生變化。這種溫度的變化如果是不均勻的，或者是急劇的，將會(huì)使金屬的受熱與非受熱的部分溫差過(guò)大而產(chǎn)生熱應(yīng)力，尤其是對(duì)一些厚壁部件，影響更大。過(guò)大的熱應(yīng)力會(huì)使部件產(chǎn)生變形、裂紋，以致?lián)p壞。所以對(duì)大機(jī)組來(lái)說(shuō)，熱應(yīng)力的控制是非常重要的。

第28頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

對(duì)直流鍋爐來(lái)說(shuō)，在啟停和變負(fù)荷過(guò)程中，最應(yīng)重視的是汽水分離器及末級(jí)過(guò)熱器出口聯(lián)箱。后者是處于高溫高壓下并且溫度變化十分敏感的厚壁部件，前者雖然所受的溫度并不是最高的，但在鍋爐受熱受壓的部件中，其金屬壁最厚。為此，在汽水分離器及末級(jí)過(guò)熱器出口聯(lián)箱金屬壁上應(yīng)安裝內(nèi)外壁溫度測(cè)點(diǎn)，外壁溫度直接取自金屬表面，內(nèi)壁溫度則在金屬壁上打一深至2/3處的孔，將此溫度代表金屬內(nèi)壁溫度。測(cè)量出金屬內(nèi)外壁的溫差，并以此代表其熱應(yīng)力。第29頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖5-1厚壁部件熱應(yīng)力裕度特性（a）末級(jí)過(guò)熱器出口集箱；（b）汽水分離器熱應(yīng)力余度是工作壓力的函數(shù)，并決定于鍋爐允許加減負(fù)荷的