超臨界鍋爐啟停

超臨界鍋爐啟停第1頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四1.2啟動系統(tǒng)的作用建立啟動壓力和啟動流量回收工質(zhì)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(zhì)狀態(tài)的配合。第2頁，共40頁，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，但控制閥門要求較高。第3頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四圖2-11000t/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(diào)節(jié)門；22—大旁路；23—低溫過熱器

第4頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四機組啟動時，低溫過熱器出口25、26關(guān)閉，工質(zhì)經(jīng)水冷壁、包覆管、低溫過熱器之后，進(jìn)入啟動分離器，也可以提前經(jīng)啟動調(diào)節(jié)門21進(jìn)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(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，共40頁，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(zhì)的膨脹量，而啟動分離器內(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，共40頁，2023年，2月20日，星期四直流鍋爐內(nèi)置式啟動旁路系統(tǒng)第7頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

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(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)入過熱器，疏水通過疏水?dāng)U容器回收工質(zhì)或通過除氧器回收工質(zhì)和熱量。當(dāng)負(fù)荷大于（35%~37%）MCR負(fù)荷時，分離器中全部是蒸汽，呈干態(tài)運行。此時內(nèi)置式分離器相當(dāng)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(dāng)水位高于ANB閥的調(diào)節(jié)范圍時（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)計可保證工質(zhì)膨脹峰值流量的排放。第8頁，共40頁，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)鍋爐在啟動和低負(fù)荷時，為了鍋爐本身各受熱面間以及與汽機間的工質(zhì)狀態(tài)的匹配，為了啟動過程中熱量和工質(zhì)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。第9頁，共40頁，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，建立啟動流量（2）實現(xiàn)進(jìn)入的汽水混合物的汽水兩相分離，使分離出來水的質(zhì)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(zhuǎn)帶負(fù)荷的汽源(3)對于內(nèi)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(diào)節(jié)成為互不干擾的獨立部分(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(diào)節(jié)信號的信號源(即作為中間點溫度)第10頁，共40頁，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特點2．1．1啟動前清洗直流鍋爐除了對給水品質(zhì)要求嚴(yán)格以外，啟動階段還要進(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，共40頁，2023年，2月20日，星期四2．1．2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(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（稱啟動流量），然后隨負(fù)荷的增加而增加。啟動流量的選擇，直接關(guān)系到直流鍋爐啟動過程的安全經(jīng)濟(jì)性。第12頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四2．1．3啟動前的工質(zhì)膨脹點火以后，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)定加熱過程中，中部某點工質(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鍋爐給水量，這種現(xiàn)象（稱工質(zhì)膨脹）將持續(xù)一段時間，直至出口為濕飽和蒸汽時為止。第13頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四如膨脹量過大，將使鍋爐內(nèi)的工質(zhì)壓力和啟動分離器水位都一時難以控制。影響工質(zhì)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(zhì)先達(dá)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；同時局部壓力升高快，因而瞬時的最大排出量也愈大。第14頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四2．2直流鍋爐的冷態(tài)啟動2．2．1鍋爐的啟動準(zhǔn)備2．2．2循環(huán)清洗點火前先進(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—啟動分離器—擴容器—疏水箱—凝汽器（或地溝）。含鐵量小于100ug/L時結(jié)束清洗，鍋爐點火。第15頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四2．2．3鍋爐點火、升溫升壓

維持啟動流量為35%MCR，鍋爐總風(fēng)量大于35%，高壓旁路控制方式置啟動位置，鍋爐可點火。零壓點火后，啟動分離器內(nèi)最初無壓，隨著燃料量的增加，當(dāng)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(nèi)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(nèi)外壁溫差控制直流鍋爐的升壓速度。第16頁，共40頁，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快、過大，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(zhì)膨脹時燃燒率已較高，分離器的產(chǎn)汽量超過沖轉(zhuǎn)所需要的耗汽量，故汽輪機沖轉(zhuǎn)在膨脹之前進(jìn)行（但熱態(tài)啟動仍是膨脹后沖轉(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，共40頁，2023年，2月20日，星期四2．2．5汽輪機沖轉(zhuǎn)、暖機帶初負(fù)荷當(dāng)汽壓、汽溫均達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)時便可沖轉(zhuǎn)汽輪機、并網(wǎng)、帶初負(fù)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(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。此時分離器完成從濕態(tài)至干態(tài)的轉(zhuǎn)變，成為一個微過熱蒸汽的通道。

第18頁，共40頁，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，這樣過熱器的進(jìn)口焓隨之上升，當(dāng)過熱器入口焓值上升到設(shè)定值時，隨燃料量的進(jìn)一步增加，中間點溫度控制參與調(diào)節(jié)使給水量增加，從而過渡到煤水比例調(diào)節(jié)，維持汽溫恒定。第19頁，共40頁，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)入純直流運行。自動控制由分離器水位控制轉(zhuǎn)變?yōu)楣べ|(zhì)溫度（中間點溫度）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)入超臨界壓力運行，直至MCR負(fù)荷，啟動過程結(jié)束。對外置式分離器系統(tǒng)，轉(zhuǎn)入純直流運行時要進(jìn)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(fù)荷至額定值。第20頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四所謂等焓切分，是指在切除分離器時應(yīng)該達(dá)到等焓條件，即低過出口的工質(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，引起過熱器出口溫度迅速降低。此時為恢復(fù)過熱汽溫勢必追加燃料量，容易使前屏等過熱器金屬超溫。等焓切分示意第21頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四2．3鍋爐的停運

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，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(jìn)一步減少燃料、降負(fù)荷過程中，包覆管出口工質(zhì)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(jìn)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。第22頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四停爐保護(hù)：（1）鍋爐停用時間少于2天，不采取任何保護(hù)方法；（2）鍋爐停用時間3~5天，對省煤器、水冷壁及汽水分離器采用加藥濕態(tài)保護(hù)，對過熱器部分采用干燥后充氮保護(hù)；（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(hù)，或充氣相緩蝕劑保護(hù)。第23頁，共40頁，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，對無法流通的部分應(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)不流動的存水徹底放盡。第24頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四2．4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，良好的燃燒更為重要。在升溫升壓過程中應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視汽水分離器和對流過熱器出口集箱的應(yīng)力余度不超過限額，特別在極態(tài)啟動時。應(yīng)加強對空氣預(yù)熱器的監(jiān)視，并堅持按規(guī)定對預(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，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。

第25頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

鍋爐在濕態(tài)與干態(tài)轉(zhuǎn)換區(qū)域運行時，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(zhuǎn)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(yīng)防止由啟動系統(tǒng)漏入空氣，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(dǎo)致水冷壁內(nèi)的水動力不穩(wěn)定，還會導(dǎo)致過熱器出口的蒸汽達(dá)不到額定參數(shù)，甚至出現(xiàn)蒸汽帶水，危及機組安全運行。第26頁，共40頁，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行到剛轉(zhuǎn)入純直流運行時是燃燒率控制的一個關(guān)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(yán)重。一旦分離器切除進(jìn)入純直流運行，如果燃料量不能立即與當(dāng)時的給水量相一致，即煤水比失調(diào)時，將造成主蒸汽溫度的較大變化。因此，當(dāng)啟動分離器切除后，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，共40頁，2023年，2月20日，星期四3．鍋爐啟停中的熱應(yīng)力控制

在機組啟停及加減負(fù)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(chǎn)生熱應(yīng)力，尤其是對一些厚壁部件，影響更大。過大的熱應(yīng)力會使部件產(chǎn)生變形、裂紋，以致?lián)p壞。所以對大機組來說，熱應(yīng)力的控制是非常重要的。

第28頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

對直流鍋爐來說，在啟停和變負(fù)荷過程中，最應(yīng)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(yīng)安裝內(nèi)外壁溫度測點，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。測量出金屬內(nèi)外壁的溫差，并以此代表其熱應(yīng)力。第29頁，共40頁，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）末級過熱器出口集箱；（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