直流鍋爐啟動過程中注意事項

直流鍋爐啟動過程中注意事項國電聊城發(fā)電有限公司2007年10月第1頁，共14頁。1、鍋爐升溫升壓

鍋爐點火后，燃料燃燒放熱使鍋爐各部分逐漸受熱，鍋水溫度逐漸升高。由于過熱器和再熱器內還沒有蒸汽或少量蒸汽通過，處于“干燒”狀態(tài)，故一般根據(jù)這二個受熱面所用鋼材來限制受熱面前的煙氣溫度。另外，還需控制管系的溫升速度，一般都在低燃燒率下維持一定時間。汽水分離器內最初無壓，隨著投入燃料量的增加，而水冷壁初始水流量為35％MCR，因此水冷壁出口工質溫度逐漸上升，并進入汽水分離器。當工質溫度超過大氣壓下的飽和溫度時，分離器中即開始產生蒸汽并開始起壓。以鍋爐點火直到汽壓升到工作壓力，這個過程稱為升壓過程。在鍋爐的升壓過程中應注意以下幾點：1）嚴格控制升壓率在升壓過程中，鍋爐蒸發(fā)受熱面所吸收的熱量，除用于加熱水至飽和溫度并使部分水汽化之外，同時使受熱面金屬本身的溫度也相應提高。由于水和蒸汽在飽和狀態(tài)下，溫度與壓力之間存在一定的對應關系，所以蒸發(fā)受熱面的升壓就是升溫，通常以升壓速度來控制升溫速度的大小。為使受熱面的溫升不至過快，以免溫差過大產生較大的熱應力而引起設備損壞，故鍋爐的升壓速度受到限制。在升壓初期，由于只有少量燃燒器投入運行，燃燒較弱，爐膛內火焰充滿程度較差，爐內熱負荷不均勻性也較大，所以升壓過程的開始階段的溫升速度應比較緩慢。第2頁，共14頁。此外，根據(jù)水和蒸汽的飽和溫度與壓力之間的變化規(guī)律可知：壓力愈低，飽和溫度隨壓力而變化的幅度愈大(低壓階段，每上升0.1MPa，其飽和溫度上升值大)；壓力愈高，飽和溫度隨壓力而變化的幅度愈小(高壓階段，每上升0.1MPa，其飽和溫度上升值小)。也就是說，在低壓階段，若升壓過快，會引起較大的溫度變化，因而引起過大的溫差熱應力。因此在啟動初期(升壓過程的低壓階段)，應維持的時間比較長，升壓速度應控制慢一些。2）熱態(tài)清洗

當水冷壁內水的溫度和壓力逐漸提高時，高溫的水又會將殘留在系統(tǒng)內的雜質(主要是氧化鐵、硅化物等)沖洗出來，使水中雜質增加。運行經驗表明，鍋爐啟動過程中鐵的沉淀大約在260～290℃之間。所以鍋爐規(guī)定當出口水溫在260～290℃時為熱態(tài)清洗范圍，在這個范圍內，保持水溫穩(wěn)定，隨著含鐵量增加，不斷放水，不斷補水，進行熱態(tài)沖洗。

第3頁，共14頁。右圖為國產300MWUP型直流鍋爐啟動過程中冷態(tài)清洗和熱態(tài)清洗時，鍋水中含鐵量的變化情況。

在鍋爐水冷壁出口水溫達260～290℃時，汽水分離器繼續(xù)進行排放疏水，如果分離器疏水的含鐵量過高時，應考慮將疏水排入地溝。

第4頁，共14頁。3）啟動中的汽水膨脹隨著啟動過程的燃料量的增加，工質溫度逐步上升，爐內輻射受熱面(水冷壁)某處先達到該壓力下的飽和溫度，工質開始膨脹，大量工質進入汽水分離器。而當出口溫度也達到其壓力下飽和溫度時，膨脹高峰已過，當該出口工質溫度開始過熱時，則工質膨脹結束。膨脹過程中要注意防止水冷壁及分離器超壓，在運行操作中需要合理控制燃料投入速度及分離器的疏水排放量。這里必須指出，爐內輻射受熱面(水冷壁)中首先達到飽和溫度的“位置”，實際上是不可能精確知道的。因為水冷壁中壓力、溫度的測點和表計是不可能沿受熱面的高度連續(xù)裝設的。所以一般只能近似地以某一輻射區(qū)出口溫度達到飽和溫度來判定膨脹的開始。并且由于每臺鍋爐的燃燒室結構及燃燒器布置不同，其膨脹開始點也不相同。第5頁，共14頁。

影響工質膨脹的主要因素：(1)啟動分離器的位置膨脹發(fā)生時，汽水混合物的排出量以及膨脹持續(xù)的時間都與汽水分離器前的蓄水量有關。汽水分離器愈靠近鍋爐水冷壁出口，即參與膨脹的受熱面愈少，也就是分離器前的蓄水量愈少，總的膨脹量就小，膨脹持續(xù)時間就愈短。汽水分離器旁鍋爐水冷壁出口愈遠，膨脹量愈大。(2)啟動壓力的影響汽水比容不同是引起工質膨脹的物理原因。壓力愈低，汽水的比容差愈大；壓力愈高，汽水比容差愈小。因此啟動壓力的高低直接影響膨脹量的多少。壓力愈高，膨脹量愈小，而且，由于壓力高，相應的水飽和溫度亦高，則膨脹開始時間要晚。(3)給水溫度的影響在啟動過程中，給水溫度是逐漸升高的，而給水溫度的高低影響膨脹到來的遲早。因為給水溫度愈高，愈接近飽和溫度，因而輻射省煤器(實際是水冷壁)出口的工質愈早地達到飽和溫度，即膨脹開始得愈早。此外，給水溫度升高的時間和速度，對膨脹的發(fā)生也有一定影響。第6頁，共14頁。(4)燃料投入速度當燃料量(運行工況為重油)投入速度快時，工質的升溫也愈快，輻射省煤器出口的水溫也愈早達到飽和。因此膨脹發(fā)生得早，蒸發(fā)前移，蒸發(fā)點前移又標志著其后受熱面蓄水量大，其瞬時的排出量也愈大，使汽水分離器水位波動大。為了減少瞬時的最大排出量，可以適當減少燃料量來緩和膨脹高峰。在啟動過程中，為合理控制工質膨脹，操作中主要是控制好燃料的投入速度和給水溫度。具體是燃料投入速度不宜過快、過大，啟動過程中給水溫度逐漸上升是正常的，應避免在膨脹階段有會引起給水溫度突然升高的操作。上海石洞口二廠600MW超臨界機組鍋爐所選用的啟動流量為35％MCR，而啟動壓力較低，水冷壁水容積又較大，故汽水膨脹的峰值也較大，估計膨脹發(fā)生時的瞬時排水量為啟動流量的12倍1：237_。對如此大流量的排放，汽水分離器的疏水排放能力是否足夠是非常重要的。該鍋爐汽水分離器有三路疏水，二路經AN、AA閥去大氣擴容器，一路經ANB閥去凝汽器。這三個閥門都是以分離器水位作為閥門的控制信號，開啟時間快，而且通流量也足夠大。所以盡管膨脹開始到出現(xiàn)峰值是很快的，制造廠設計能保證疏水的排放。第7頁，共14頁。

4）屏式過熱器及再熱器的積水問題鍋爐啟動時，屏式過熱器及再熱器中可能積有存水，冷態(tài)啟動時尤為嚴重。在啟動初期的低壓階段，積水可能會使管內形成水塞，以致造成設備事故。一般，屏式過熱器及再熱器內的積水會隨鍋爐啟動，燃燒逐漸加強而加熱、汽化。那么判斷積水是否已經汽化的標準是屏式過熱器的金屬溫度是否已經高于當時工質飽和溫度40℃。如果高于40℃，則說明過熱器和再熱器管內的積水已經汽化。

第8頁，共14頁。2、汽水分離器干、濕態(tài)轉換

1）汽水分離器的水位控制機組啟動階段，分離器的疏水由AA、AN、ANB閥排至疏水擴容箱及除氧器。這三個閥前都有一個電動隔絕閥，當符合一定條件后，電動隔離閥會自動連鎖打開或關閉。AA、AN、ANB閥是液壓調節(jié)閥，都是由一套液壓控制系統(tǒng)控制的。如右圖所示為水位控制原理圖及三個閥的開度曲線。

第9頁，共14頁。由此可見，當測得的分離器水位上升至1．2m時，ANB閥首先動作開啟，直至水位達4m時全開；AA閥在水位6.7m時開始開啟，至水位11．2m時全開，而且三個閥門在動作開度上都有一定的重疊度，以改善水位控制疏水排放的特性。在水位信號測量后，要經過一個汽水分離器的壓力修正，即經過一個f(x)信號校正，然后分別去控制三個液壓控制閥。通過ANB閥的疏水是通往除氧器的。在正常運行時，分離器壓力很高，為保證除氧器的安全，在ANB閥及隔絕閥上都加上連鎖保護：當除氧器壓力>1.45MPa時，此門將強制關閉，只有當除氧器壓力降到1.1MPa以下，才允許重新開啟。2）汽水分離器的干濕態(tài)轉換鍋爐啟動時，保證直流爐水冷壁的最小流量(保證質量流速)也即啟動流量為35％MCR，所以只要鍋爐的產汽量小于35％MCR，就會有剩余的飽和水通過汽水分離器排入除氧器或擴容器。換言之，當負荷小于35％MCR時，汽水分離器是處于有水位狀態(tài)，即濕態(tài)運行，此時鍋爐的控制方式為分離器水位控制及最小給水流量控制，其控制相當于汽包鍋爐控制方式。當負荷上升至等于或大于35％MCR時，給水流量與鍋爐產汽量相等，為直流運行方式，汽水分離器已無疏水，進入干態(tài)運行，汽水分離器變?yōu)檎羝?lián)箱用。此時，鍋爐的控制方式轉為溫度控制及給水流量控制。其控制原理如下頁圖。

第10頁，共14頁。溫度控制原理如右圖鍋爐的控制方式從分離器水位及最小流量控制轉換為蒸汽溫度控制及給水流量控制，應該是很平穩(wěn)地進行的。但直流鍋爐的過熱蒸汽溫度與給水流量有密切關系，如果控制方式轉換得不好，將會造成蒸汽溫度的劇烈變化。

第11頁，共14頁。Sulzer的控制原理表明，要平穩(wěn)地實現(xiàn)這個轉換，必須首先增加燃料量，而給水流量保持不變，這樣過熱器入口焓值隨之上升，當過熱器入口焓值上升到定值時，溫度控制器參與調節(jié)使給水流量增加，從而使蒸汽溫度達到與給水流量的平衡(燃水比控制蒸汽溫度)。升負荷過程中，分離器從濕態(tài)向干態(tài)轉換過程，如右圖。第12頁，共14頁。對濕、干態(tài)轉換過程圖的說明：a．第一階段I，保持最小給水流量35％MCR，燃料量逐漸增加，使分離器出口飽和蒸汽產量也隨之增加，疏水量逐漸減少，過熱器人口蒸汽的焓值增加。b．第一點①，水冷壁出口蒸汽焓值升至飽和蒸汽焓，即蒸汽干度為1，此時純飽和蒸汽進入汽水分離器，沒有疏水被分離而使分離器的疏水門關閉，汽水分離器僅是起到通道的作用。c．第二階段Ⅱ，給水流量仍保持最小流量35％MCR，隨著燃料量的進一步增加，汽水分離器中的蒸汽逐漸過熱，過熱器入口蒸汽焓繼續(xù)上升，但還沒達到設定值。此時大部分燃料的增加已不是用以增加產汽量，而是用來使蒸汽達到直流運行所需的較高能量水平(蒸汽焓的上升)。d．第二點②，過熱器入口蒸汽焓上升至設定值。e．第三階段Ⅲ，連續(xù)的燃料量增加，使蒸汽溫度超過設定值，溫度控制器動作參與調節(jié)，使給水量增加，即溫度控制器投入運行。第13頁，共14頁。內容梗概直流鍋爐啟動過程中注意事項。國電聊城發(fā)電有限公司2007年10月。當工質溫度超過大氣壓下的飽和溫度時，分離器中即開始產生蒸汽并開始起壓。以鍋爐點火直到汽壓升到工作壓力，這個過程稱為升壓過程。右圖為國產300MWUP型直流鍋爐啟動過程中冷態(tài)清洗和熱態(tài)清洗時，鍋水中含鐵量的變化情況。膨脹過程中要注意防止水冷壁及分離器超壓，在運行操作中需要