《超臨界鍋爐啟停》PPT課件.ppt

1、1 直流鍋爐的啟動系統(tǒng),1.1直流鍋爐啟動過程的主要問題 無汽包，啟動一開始就必需不間斷地向鍋爐送進給水，有必要設置專門的回收工質與熱量的系統(tǒng)。 直流鍋爐啟動必須與汽輪機的啟動密切配合。 汽水的熱膨脹問題 再熱器保護,1.2 啟動系統(tǒng)的作用 建立啟動壓力和啟動流量 回收工質和熱量 實現(xiàn)鍋爐各受熱面之間和鍋爐與汽輪機之間工質狀態(tài)的配合。,汽水分離器有內置式和外置式兩種:,內置式分離器在啟動完畢后，并不從系統(tǒng)中切除而是串聯(lián)在鍋爐汽水流程內，因此它的工作參數(shù)(壓力和溫度)要求比較高，但控制閥門可以簡化。,外置式分離器在鍋爐啟動完畢后與系統(tǒng)分開，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

2、高。,圖2-1 1000t/h直流鍋爐外置式啟動旁路系統(tǒng) 1 啟動分離器；2除氧器；3鍋爐；4水冷壁、頂部過熱器、包覆過熱器；5低溫過熱器；6汽輪機高壓缸；7汽輪機中低壓缸；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啟動調節(jié)門；22大旁路；23低溫過熱器,機組啟動時，低溫過熱器出口25、26關閉，工質經水冷壁、包覆管、低溫過熱器之后，進入啟動分離器，也可以提前經啟動調節(jié)門

3、21進入啟動分離器。在分離器中汽、水分離。 汽的出路有：去過熱器、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指標有關：水含鐵量小于80ug/L回收入凝汽器，回收工質，但熱量損失了；水中含鐵量大于1000ug/L排入地溝不回收?；厥杖氤跗魉渑c回收入凝汽器比，前者水阻力小得多，節(jié)省給水泵電耗。,借助分進調節(jié)門21或23的節(jié)流，可使啟動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，本體保持高的啟動壓力有利于水動力穩(wěn)定并減小工質的膨脹量，而啟動分離器內的壓力（即輸出蒸汽的壓力）則可靈活地根據(jù)汽輪機進汽參數(shù)要求和工質排放能

4、力加以調節(jié)。,直流鍋爐內置式啟動旁路系統(tǒng),啟動分離器布置在爐膛水冷壁出口，分離器與水冷壁、過熱器之間的連接無任何閥門。一般在（35%37%）MCR負荷以下，由水冷壁進入分離器的為汽水混合物，分離器出口蒸汽直接進入過熱器，疏水通過疏水擴容器回收工質或通過除氧器回收工質和熱量。當負荷大于（35%37%）MCR負荷時，分離器中全部是蒸汽，呈干態(tài)運行。此時內置式分離器相當于一個蒸汽聯(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。 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)運行時，分離器水位由ANB閥自動維持，當水位高于ANB閥的調節(jié)范圍時（如工質膨脹），再相繼

5、投入AA、AN閥參與水位調節(jié)。AA閥的通流量設計可保證工質膨脹峰值流量的排放。,三、汽水分離器的作用和構造,直流鍋爐和復合循環(huán)鍋爐在啟動和低負荷時，為了鍋爐本身各受熱面間以及與汽機間的工質狀態(tài)的匹配，為了啟動過程中熱量和工質的回收，必須備有啟動旁路系統(tǒng)。而汽水分離器是啟動旁路系統(tǒng)中的一個重要組成部分。,(一)汽水分離器作用,（1）組成循環(huán)回路，建立啟動流量,（2）實現(xiàn)進入的汽水混合物的汽水兩相分離，使分離出來 水的質量和熱量得以回收，并由它作為提供過熱器、再 熱器暖管和汽機沖轉帶負荷的汽源,(3) 對于內置式分離器而言，在啟動時它能起到固定蒸發(fā)終點的作用，這樣使汽溫、給水量、燃料的調節(jié)成為互不

6、干擾的獨立部分,(4) 它是提供啟動和運行工況下某些參數(shù)的自動控制和調 節(jié)信號的信號源(即作為中間點溫度),2 超臨界鍋爐啟停,21 超臨界直流鍋爐啟動特點 211 啟動前清洗 直流鍋爐除了對給水品質要求嚴格以外，啟動階段還要進行冷水和熱水的清洗，以便確保受熱面內部的清潔和傳熱安全。,212 啟動流量的建立 直流鍋爐啟動時，由于沒有自然循環(huán)回路，所以直流鍋爐水冷壁冷卻的唯一方式是從鍋爐開始點火就不斷地向鍋爐進水，并保持一定的工質流量，以保證受熱面良好的冷卻。該流量應一直保持到蒸汽達到相應負荷（稱啟動流量），然后隨負荷的增加而增加。 啟動流量的選擇，直接關系到直流鍋爐啟動過程的安全經濟性。,21

7、3 啟動前的工質膨脹 點火以后，隨著爐膛熱負荷的增加，水冷壁的工質溫度逐漸升高，在不穩(wěn)定加熱過程中，中部某點工質首先汽化，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推向出口，造成鍋爐排出量大大超過鍋爐給水量，這種現(xiàn)象（稱工質膨脹）將持續(xù)一段時間，直至出口為濕飽和蒸汽時為止。,如膨脹量過大，將使鍋爐內的工質壓力和啟動分離器水位都一時難以控制。 影響工質膨脹的因素主要有啟動流量、給水溫度、燃料的投入速度等。啟動流量越大，膨脹量越大；給水溫度越低，膨脹到來越遲，膨脹量越??；投入的燃料量大，投燃料速度快，工質先達到沸點的位置在爐膛下輻射區(qū)，膨脹點后的存水量就多，總的膨脹量大；同時局部壓力升

8、高快，因而瞬時的最大排出量也愈大。,22 直流鍋爐的冷態(tài)啟動 221 鍋爐的啟動準備 222 循環(huán)清洗 點火前先進行冷態(tài)循環(huán)清洗。鍋爐進水至分離器內有水位出現(xiàn)，控制清洗水量為啟動流量。清洗分低壓系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)兩步進行。 低壓系統(tǒng)清洗路線為凝汽器凝結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分離器擴容器疏水箱凝汽器（或地溝）。 含鐵量小于100ug/L時結束清洗，鍋爐點火。,223 鍋爐點火、升溫升壓 維持啟動流量為35%MCR，鍋爐總風量大于35%，高壓旁路控制方式置啟動位置，鍋爐可點火。零壓點火后，啟動分離器內最初無壓，

9、隨著燃料量的增加，當啟動分離器中有蒸汽時，即開始起壓。隨著繼續(xù)增加投入燃料量，分離器內的壓力逐漸升高，由啟動分離器和高溫過熱器出口集箱的內外壁溫差控制直流鍋爐的升壓速度。,224 工質膨脹控制 控制燃料投入速度不宜過快、過大，調節(jié)分離器各排放通道的排放量，以防止水冷壁超壓和啟動分離器水位失控。 對外置式分離器的系統(tǒng)，冷態(tài)啟動時水冷壁壓力高出分離器壓力許多，工質膨脹時燃燒率已較高，分離器的產汽量超過沖轉所需要的耗汽量，故汽輪機沖轉在膨脹之前進行（但熱態(tài)啟動仍是膨脹后沖轉）。這樣既有利于協(xié)調蒸汽參數(shù)、減小啟動熱損失，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。,225 汽輪機沖轉、暖

10、機帶初負荷 當汽壓、汽溫均達到沖轉參數(shù)時便可沖轉汽輪機、并網(wǎng)、帶初負荷。此過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)關小，直到全關為止。此時分離器完成從濕態(tài)至干態(tài)的轉變，成為一個微過熱蒸汽的通道。,干濕態(tài)轉換: 在給水流量保持不變下首先增加燃料量，這樣過熱器的進口焓隨之上升，當過熱器入口焓值上升到設定值時，隨燃料量的進一步增加，中間點溫度控制參與調節(jié)使給水量增加，從而過渡到煤水比例調節(jié)，維持汽溫恒定。,226 升負荷至

11、額定值 在負荷升至37%MCR后，轉入純直流運行。自動控制由分離器水位控制轉變?yōu)楣べ|溫度（中間點溫度）控制。此后，進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后轉入超臨界壓力運行，直至MCR負荷，啟動過程結束。 對外置式分離器系統(tǒng)，轉入純直流運行時要進行切除分離器的操作，切分后分離器退出運行，鍋爐繼續(xù)升溫升壓升負荷至額定值。,所謂等焓切分，是指在切除分離器時應該達到等焓條件，即低過出口的工質焓必須與分離器出口的蒸汽焓相等。如果等焓切分過程掌握得不好，如低溫過熱器出口的汽水焓值低于分離器出口焓值時切分，將使過熱器入口焓被較低的蒸汽焓所代替，引起過熱器出口

12、溫度迅速降低。此時為恢復過熱汽溫勢必追加燃料量，容易使前屏等過熱器金屬超溫。 等焓切分示意,23 鍋爐的停運 直流鍋爐的正常停爐至冷態(tài)，也經歷停爐前準備、減負荷、停止燃燒和降壓冷卻等幾個階段。 與汽包爐相比，主要不同的是，當鍋爐燃燒率降低到30%左右時，由于水冷壁流量仍必須維持啟動流量而不能再減，因此在進一步減少燃料、降負荷過程中，包覆管出口工質由微過熱蒸汽變成汽水混合物。為了避免前屏過熱器沖水，鍋爐必須投入啟動分離器運行，使進入前屏過熱器的仍是干飽和蒸汽，多余的水則疏掉，保證前屏過熱器的安全。,停爐保護： （1）鍋爐停用時間少于2天，不采取任何保護方法； （2）鍋爐停用時間35天，對省煤器、

13、水冷壁及汽水分離器采用加藥濕態(tài)保護，對過熱器部分采用干燥后充氮保護； （3）停爐時間超過5天的，省煤器、水冷壁、汽水分離器和過熱器系統(tǒng)均采用熱爐放水干燥后充氮保護，或充氣相緩蝕劑保護。,冬季停爐后的防凍： （1）檢查并投入有關設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、擋板等應關閉嚴密，防止冷風侵入； （3）鍋爐各輔助設備和系統(tǒng)的所有管道，均應保持管內介質流通，對無法流通的部分應將介質徹底放盡，以防凍結； （4）停爐期間，應將鍋爐所屬管道內不流動的存水徹底放盡。,24 注意事項 鍋爐點火初始階段，使油燃燒器著火穩(wěn)定、燃燒完善，特別是對重油，良好的燃燒

14、更為重要。 在升溫升壓過程中應嚴密監(jiān)視汽水分離器和對流過熱器出口集箱的應力余度不超過限額，特別在極態(tài)啟動時。 應加強對空氣預熱器的監(jiān)視，并堅持按規(guī)定對預熱器吹灰，防止預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到飽和溫度時，鍋爐有一個汽水膨脹過程，此時要注意汽水分離器和除氧器的水位控制，防止水位超限。,鍋爐在濕態(tài)與干態(tài)轉換區(qū)域運行時，在垂直水冷壁和后墻吊管中有可能產生兩相流，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區(qū)域的運行時間。 鍋爐轉入純直流運行，其啟動旁路退出后，回收水箱的水位逐漸降低，此時應防止由啟動系統(tǒng)漏

15、入空氣，降低凝汽器的真空而影響機組的正常運行。 直流鍋爐啟動過程中存在汽水的熱膨脹問題，熱膨脹不但會導致水冷壁內的水動力不穩(wěn)定，還會導致過熱器出口的蒸汽達不到額定參數(shù)，甚至出現(xiàn)蒸汽帶水，危及機組安全運行。,外置式分離器直流鍋爐從帶分離器運行到剛轉入純直流運行時是燃燒率控制的一個關鍵階段。這是因為“切分”前燃料量的過多或過少，由于啟動分離器的存在，對過熱汽溫的影響并不十分嚴重。一旦分離器切除進入純直流運行，如果燃料量不能立即與當時的給水量相一致，即煤水比失調時，將造成主蒸汽溫度的較大變化。因此，當啟動分離器切除后，應保持給水流量不變，迅速調整燃料量，保持恰當?shù)娜剂狭颗c給水量的比例，控制適當?shù)闹虚g

16、點溫度，并輔以減溫水調節(jié)維持主蒸汽溫度穩(wěn)定。,3鍋爐啟停中的熱應力控制 在機組啟停及加減負荷的過程中，機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，將會使金屬的受熱與非受熱的部分溫差過大而產生熱應力，尤其是對一些厚壁部件，影響更大。過大的熱應力會使部件產生變形、裂紋，以致?lián)p壞。所以對大機組來說，熱應力的控制是非常重要的。,對直流鍋爐來說，在啟停和變負荷過程中，最應重視的是汽水分離器及末級過熱器出口聯(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過熱器出口聯(lián)箱金屬壁上應安裝內外壁溫度測點，外壁溫度直接取自金屬表面，內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壁溫度。測量出金屬內外壁的溫差，并以此代表其熱應力。,圖5-1 厚壁部件熱應力裕度特性 （a）末級過熱器出口集箱；（b）汽水分離器,熱應力余度是工作壓力的函數(shù)，并決定于鍋爐允許加減負荷的裕度。,4 超臨界鍋爐啟停特性及影響啟動速度的主要因素 41 啟動特性 411 冷態(tài)啟動特性 啟動分離器的金屬溫度低于10