CN103017133B - 带循环泵的直流锅炉启动系统及其启动方法 - Google Patents

Abstract

带循环泵的直流锅炉启动系统及启动方法，由于技术流派的不同启动系统的设计也各有不同。选择一种适合电站运行要求的启动系统对工程的一次投资以及电站日后的运行维护有较大的影响。一种带泵的直流锅炉启动系统的启动方法，启动初期给水泵以相当于5%BMCR的流量向锅炉给水以维持启动系统流过省煤器和水冷壁的最小质量流速，保证水冷壁系统不超温以及水动力稳定性；从分离器贮水箱建立稳定的正常水位到锅炉达到最小直流负荷：当锅炉达到最低直流负荷后，启动系统解列，启动系统转入热备用状态，启动循环泵事故解列时的锅炉启动。本方法及其设备用于直流锅炉启动系统。

Description

带循环泵的直流锅炉启动系统及其启动方法

技术领域：

本发明涉及一种带循环泵的直流锅炉启动系统。

背景技术：

直流锅炉的启动系统不管其形式如何变化,一般可分为内置式和外置式两种,而内置式启动系统又可分为扩容器式、疏水热交换式及循环泵式。超临界直流锅炉启动系统的主要任务是：1．建立启动压力和启动流量，保证给水连续地通过省煤器和水冷壁，尤其是保证水冷壁的足够冷却和水动力的稳定性。2．回收锅炉启动初期排出的热水，汽水混合物，饱和蒸汽以及过热度不足的过热蒸汽，以实现工质和热量的回收。3．在机组启动过程中实现锅炉各受热面之间和锅炉与汽机之间工质状态的配合。单元机组启动过程初期，汽机处于冷态，为了防止温度不高的蒸汽进入汽轮机后凝结成水滴，造成叶片的水击，启动系统应起到固定蒸发受热面终点，实现汽水分离的作用。从而使给水量调节、汽温调节和燃烧量调节相对独立，互不干扰。4．启动系统设置汽轮机旁路系统，保护再热器。由于技术流派的不同启动系统的设计也各有不同。选择一种适合电站运行要求的启动系统对工程的一次投资以及电站日后的运行维护有较大的影响。

现有的直流锅炉启动系统给水经炉膛加热后，工质流入汽水分离器，分离后的热态水通过循环泵进出口管道由循环泵重新送回省煤器。分离出的蒸汽进入锅炉顶棚、对流烟道侧包墙和尾部竖井包墙，然后依次流经低温过热器、屏式过热器、后屏过热器和末级过热器，最后由主汽管道引出。当机组负荷达到本生点以上时，启动系统将被关闭进入热备用状态，锅炉处于直流运行状态。启动过程中，当贮水箱的水位达到高水位时，水可由高水位控制管道流入疏水扩容器和疏水箱；当循环泵出口流量减小到循环泵最小流量，开启循环泵再循环控制阀，建立贮水箱和循环泵之间的再循环。

我国现有的超（超）临界直流锅炉，启动系统有很多种，哈锅自主开发的锅炉采用的启动系统与引进技术、国内其他厂家的启动技术在设计容量的选取和布置方面存在较大的差异，为哈锅特有的启动系统方式。

发明内容：

本发明的目的是提供一种带循环泵的直流锅炉启动系统及其启动方法，能回收更多的工质和热量，节约冲洗水量，保证水冷壁在各种工况下的安全性。

本发明的目的是这样实现的：

一种带循环泵的直流锅炉启动系统的启动方法：

1.启动初期给水泵以相当于5%BMCR的流量向锅炉给水以维持启动系统流过省煤器和水冷壁的最小质量流速，保证水冷壁系统不超温以及水动力稳定性；在此阶段，循环泵提供了其余的流量，在此期间利用分离器疏水调节阀WDC来控制分离器贮水箱WSDT内的水位并将多余的水排入冷凝器回收，所述的分离器疏水调节阀WDC的管道容量除考虑5%BMCR的疏水量外，还考虑启动初期水冷壁内出现的由于蒸发过程中比容的突然增大所导致的汽水膨胀，这种汽水膨胀能导致分离器贮水箱WSDT内水位的波动；

2.从分离器贮水箱WSDT建立稳定的正常水位到锅炉达到最小直流负荷：当分离器贮水箱WSDT已建立稳定水位后，分离器疏水调节阀WDC开始逐步关小，当锅炉出力达到5%BMCR的出力时，分离器疏水调节阀WDC应完全关闭；此后，再循环流量由装于循环泵出口管道上的再循环水量调节阀BR来调节，并随着锅炉蒸发量的逐渐增加而关小；

3.当锅炉达到最低直流负荷后，启动系统解列，启动系统转入热备用状态，此时通往冷凝器的分离器疏水支管上的两只疏水调节阀WDC和电动截止阀已全部关闭，随着直流工况运行时间的增加，为使管道保持在热备用状态，省煤器出口到分离器疏水调节阀WDC的加热管道上的截止阀始终开启着，因此可以用来加热分离器疏水调节阀WDC并有一路进入循环泵出口管道以加热循环泵及其管道及循环泵出口调节阀BR；另外，在锅炉转入直流运行时，分离器及分离器贮水箱WSDT已转入干态运行，考虑到时间一长，分离器和分离器贮水箱WSDT因冷凝作用可能积聚少量冷凝水，同时由于循环泵加热水系统在启动系统解列时还保持开启状态，因此分离器中的水位缓慢上升，此时可通过分离疏水管道上的支管上的热备用泄放阀将分离器贮水箱WSDT内积水送往过热器喷水减温器。

4．启动循环泵事故解列时的锅炉启动

启动系统包括循环泵解列后锅炉的启动，由于通往冷凝器的分离器疏水管道尺寸和管道上两只分离器疏水调节阀WDC的设计通流能力满足汽水膨胀阶段以及因循环泵事故运行时全部冲洗水量均可排疏水扩容器；因此，当循环泵解列时，锅炉仍可正常启动包括极热态、热态、温态和冷态启动直到锅炉达到最低直流负荷，完成锅炉由湿态运行模式转换成干态运行模式，在锅炉的上水和冷态水冲洗阶段，此时，给水泵的给水量增大至疏水管道排入扩容器的水量，而在汽水膨胀阶段给水量和排入扩容器水量相等，在渡过膨胀后的阶段以及热态冲洗阶段，其给水量为蒸汽产量与排入冷凝器水量之和；在整个启动过程中由于循环泵的解列，水冷壁系统的水循环动力改由给水泵提供所需压头。

一种带循环泵的直流锅炉启动系统，其组成包括:贮水箱，所述的贮水箱连接启动A分离器系统、启动B分离器系统和疏水管路，所述的疏水管路连接循环泵，所述的循环泵通过循环泵出口管道连接到省煤器入口管道，所述的疏水管路通过带有溢流阀的溢流管连接疏水扩容器系统，所述的疏水扩容器系统连接锅炉冷凝水箱，所述的锅炉冷凝水箱连接所述的疏水系统。

所述的带循环泵的直流锅炉启动系统，所述的循环泵连接有循环泵最小流量管、循环泵冷却水管路，所述的贮水箱下部疏水管路连接有来自省煤器入口的过冷管。

所述的带循环泵的直流锅炉启动系统，所述的启动A分离器系统包括启动A分离器放气管、启动A分离器进气管、启动A分离器平衡管，所述的启动A分离器放气管、所述的启动A分离器进气管、所述的启动A分离器平衡管均连接所述的贮水箱；所述的启动B分离器系统包括启动B分离器放气管、启动B分离器进气管、启动B分离器平衡管，所述的启动B分离器放气管、所述的启动B分离器进气管、所述的启动B分离器平衡管均连接所述的贮水箱。

所述的带循环泵的直流锅炉启动系统，所述的疏水扩容器系统包括扩容器，所述的扩容器顶部连接排气管，所述的扩容器两侧连接水位计，所述的扩容器底部连接溢流管路及泵入口管道，所述的扩容器分别连接冷却水管道、所述的溢流管，所述的溢流管连接暖线到贮水箱溢流管线，所述的U形管与所述的汽平衡管道均连接所述的锅炉冷凝水箱。

所述的带循环泵的直流锅炉启动系统，所述的输水系统包括一组疏水箱输水管路、疏水箱溢流管路，所述的一组疏水箱输水管路其中的两条疏水箱输水管路分别连接启动疏水泵，所述的启动疏水泵通过管路连接去冷凝器或循环水排水管，所述的管路连接所述的锅炉冷凝水箱。

一种带循环泵的直流锅炉启动系统的启动方法，来自水冷壁系统的工质通过管道切向进入分离器进行汽水分离；由所述的分离器分离来的水通过管道进入贮水箱，所述的贮水箱筒身上装有水位控制用管接头，其顶部装有放汽管；由所述的贮水箱底部引出的管道连接循环泵；所述的循环泵出口管道连接到给水管道完成给水循环；由所述的贮水箱去所述的循环泵入口的管道上引出去所述的冷凝器的疏水总管，再由此总管引出两根平行的疏水支管；自省煤器出口管道引出，一路送往所述的循环泵的出口管道，一路送往去所述的冷凝器的两根疏水管道；此外还设置有去所述的循环泵进口管道的冷却水管道、溢流管路、溢流阀去扩容器的疏水管道。

有益效果：

1.本发明启动系统在启动过程中能回收更多的工质和热量。节约冲洗水量。保证了水冷壁在各种工况下的安全性，同时摆脱了国外引进技术的限制。对于我国北方富煤缺水地区建立大型煤电基地具有重要意义。对于采用直流运行方式的超（超）临界锅炉而言，水冷壁内的工质流量与锅炉负荷成正比变化，当锅炉负荷升高时、质量流速升高，当锅炉负荷降低时、质量流速也随之降低。但当水冷壁内的工质流量降低到维持水循环安全性的最低流量时就不再随着锅炉负荷的降低而降低，而是保持最低质量流量不变,以保证水循环的安全性。此时锅炉的运行方式与汽包锅炉类似，采用再循环运行方式。设置启动系统的主要目的就是在锅炉启动、低负荷运行及停炉过程中，通过启动系统建立并维持炉膛内的最小流量，以保护炉膛水冷壁，同时满足机组启动及低负荷运行的要求。

2.本发明加快了启动速度。启动系统的实际运行状态良好，各项性能指标达到设计目标。

3.本发明直接的经济价值约为6000万元人民币，经济价值非常可观。

带循环泵的直流锅炉启动系统。

4.采用带循环泵的启动系统和不带循环泵的启动系统相比，可以用循环泵将启动初期分离出来的饱和水在打回到给水管道，与给水混合重新进入到省煤器-水冷壁系统进行再循环，因而不会导致工质和热量的损失，只有在水清洗阶段因水质不合格才排往大气扩容系统。

5.采用循环泵，可以采用较少的补水与再循环流量混合得到足够的冲洗水流量，获得较高的水速，以达到冲洗的目的，因此与不带循环泵的简易系统相比，节省了补水量。

6.在锅炉启动初期，渡过汽水膨胀期后，由于采用了循环泵，锅炉不需排水，节省了工质与热量。在启动过程中主汽温度容易得到控制。

7.循环泵的压头可以保证启动期间水冷壁系统水动力的稳定性和较小的温度偏差。对于经常启停的机组，采用循环泵可避免在热态或极热态启动时因进水温度较低而造成对水冷壁系统的热冲击而降低锅炉寿命。

8.对于经常启停的机组，采用循环泵可避免在热态或极热态启动时因进水温度较低而造成对水冷壁系统的热冲击而降低锅炉寿命。

9.在启动过程中主汽温度容易得到控制。

10.本发明如采用不带循环泵的简易系统，则启动初期的饱和水排入大气扩容器，造成大量工质的损失；而采用循环泵的系统可以用循环泵将分离出来的这部分饱和水在打回到给水管路，与给水混合重新进入到省煤器-水冷壁系统进行再循环，因而不会导致工质和热量的损失，只有在水清洗阶段因水质不合格才排往大气扩容系统。

11.本发明在启动过程中能回收更多的工质和热量;节约冲洗水量，保证了水冷壁在各种工况下的安全性，同时摆脱了国外引进技术的限制，对于我国北方富煤缺水地区建立大型煤电基地具有重要意义。

12.本发明投入运行时能够加快了启动速度；启动系统的实际运行状态良好，各项性能指标都能够达到设计目标；直接的经济价值约为6000万元人民币，经济价值非常可观。

附图说明：

附图1是启动系统组成。

实施例1：

1．一种带循环泵的直流锅炉启动系统的启动方法，其特征是：

1）启动初期给水泵以相当于5%BMCR的流量向锅炉给水以维持启动系统流过省煤器和水冷壁的最小质量流速，保证水冷壁系统不超温以及水动力稳定性；在此阶段，循环泵提供了其余的流量，在此期间利用分离器疏水调节阀WDC来控制分离器贮水箱内的水位并将多余的水排入冷凝器回收，所述的疏水调节阀的管道容量除考虑5%BMCR的疏水量外，还考虑启动初期水冷壁内出现的由于蒸发过程中比容的突然增大所导致的汽水膨胀，这种汽水膨胀能导致贮水箱内水位的波动；

2）从分离器贮水箱建立稳定的正常水位到锅炉达到最小直流负荷：当分离器贮水箱WSDT，已建立稳定水位后，WDC阀开始逐步关小，当锅炉出力达到5%BMCR的出力时，WDC阀应完全关闭；此后，再循环流量由装于循环泵出口管道上的再循环水量调节阀BR来调节，并随着锅炉蒸发量的逐渐增加而关小；

3）当锅炉达到最低直流负荷后，启动系统解列，启动系统转入热备用状态，此时通往冷凝器的分离器疏水支管上的两只疏水调节阀WDC和电动截止阀已全部关闭，随着直流工况运行时间的增加，为使管道保持在热备用状态，省煤器出口到WDC阀的加热管道上的截止阀始终开启着，因此可以用来加热WDC阀并有一路进入泵出口管道以加热循环泵及其管道及泵出口调节阀BR阀；另外，在锅炉转入直流运行时，分离器及贮水箱已转入干态运行，考虑到时间一长，分离器和贮水箱因冷凝作用可能积聚少量冷凝水，同时由于循环泵加热水系统在启动系统解列时还保持开启状态，因此分离器中的水位缓慢上升，此时可通过分离疏水管道上的支管上的热备用泄放阀将分离器贮水箱内积水送往过热器喷水减温器。

4）启动循环泵事故解列时的锅炉启动

该启动系统包括循环泵解列后锅炉的启动，由于通往冷凝器的分离器疏水管道尺寸和管道上两只水位调节阀WDC的设计通流能力满足汽水膨胀阶段以及因循环泵事故运行时全部冲洗水量均可排疏水扩容器；因此，当循环泵解列时，锅炉仍可正常启动包括极热态、热态、温态和冷态启动直到锅炉达到最低直流负荷，完成锅炉由湿态运行模式转换成干态运行模式，在锅炉的上水和冷态水冲洗阶段，此时，给水泵的给水量增大至疏水管道排入扩容器的水量，而在汽水膨胀阶段给水量和排入扩容器水量相等，在渡过膨胀后的阶段以及热态冲洗阶段，其给水量为蒸汽产量与排入冷凝器水量之和；在整个启动过程中由于循环泵的解列，水冷壁系统的水循环动力改由给水泵提供所需压头。

实施例2：

一种带循环泵的直流锅炉启动系统，其组成包括：带有贮水箱1的汽水分离器系统，所述的贮水箱底部连接立式离心式循环泵系统，所述的立式离心式循环泵系统连接来自省煤器管路系统，所述的贮水箱通过疏水管路连接扩容器系统，所述的扩容器系统连接锅炉冷凝水箱2，所述的锅炉冷凝水箱连接压差变压器3。

实施例3：

实施例1所述的带循环泵的直流锅炉启动系统,所述的汽水分离器系统包括所述的贮水箱，所述的贮水箱连接来自汽水分离器管路4、放气至汽水分离管路5、平衡管至汽水分离管路6和循环泵的最小流量管路7。

实施例4：

实施例1或2所述的带循环泵的直流锅炉启动系统,所述的立式离心式循环泵系统包括立式离心式循环泵8，所述的立式离心式循环泵连接冷却水出口9和冷却水入口10，所述的立式离心式循环泵通过到省煤器入口管路11连接所述的贮水箱，所述的立式离心式循环泵连接立式离心式循环泵放气管路12。

实施例5：

上述实施例所述的带循环泵的直流锅炉启动系统，所述的来自省煤器管路系统包括所述的到自省煤器入口管路，所述的到自省煤器入口管路连接带有WDC阀13的BCP加热暖管14，所述的BCP加热暖管连接来自省煤器出口管路15，所述的BCP加热暖管连接所述的扩容器系统，所述的到自省煤器入口管路连接来自省煤器入口的过冷管16和至锅炉疏水管路17，所述的到自省煤器入口管路连接所述的循环泵的最小流量管路。

实施例6：

上述所述的带循环泵的直流锅炉启动系统，所述的扩容器系统包括扩容器20，所述的扩容器连接冷却水管路18，所述的扩容器连接所述的WDC阀，所述的WDC阀连接所述的BCP加热暖管，所述的扩容器连接扩容器疏水管路19，所述的扩容器疏水管路连接所述的到自省煤器入口管路。

实施例7：

一种带循环泵的直流锅炉启动系统的启动方法,来自水冷壁系统的工质通过管路切向进入汽水分离器进行汽水分离；由汽水分离器分离来的水通过管路进入贮水箱，贮水箱筒身上装有水位控制用管接头，其顶部装有放气至汽水分离管路；由贮水箱底部引出的管路连接循环泵；循环泵出口管路连接到给水管路完成给水循环；由贮水箱去循环泵入口的管路上引出去冷凝器的疏水管路，再由此疏水管路引出两根平行的疏水支管；自省煤器出口管路引出，一路送往循环泵出口管路，一路送往去冷凝器的两根疏水管路，来自省煤器入口的过冷管和扩容器疏水管路。

实施例8：

上述所述的带循环泵的直流锅炉启动系统，启动循环泵事故解列时的锅炉启动；该启动系统的设计也考虑了循环泵解列后锅炉的启动，由于通往冷凝器的分离器疏水管道尺寸和管道上两只水位调节阀（WDC阀）的设计通流能力可以满足汽水膨胀阶段以及因再循环泵事故运行时全部冲洗水量均可排疏水扩容器。因此，当循环泵解列时，锅炉仍可正常启动包括极热态、热态、温态和冷态启动直到锅炉达到最低直流负荷，完成锅炉由湿态运行模式转换成干态运行模式，在锅炉的上水和冷态水冲洗阶段，此时，给水泵的给水量增大至疏水管道排入扩容器的水量，而在汽水膨胀阶段给水量和排入扩容器水量相等，在渡过膨胀后的阶段以及热态冲洗阶段，其给水量为蒸汽产量与排入冷凝器水量之和。在整个启动过程中由于再循环泵的解列，水冷壁系统的水循环动力（循环压头）改由给水泵提供所需压头。

Claims (1)

1.一种带循环泵的直流锅炉启动系统的启动方法，其特征是：

A.启动初期给水泵以相当于5%BMCR的流量向锅炉给水以维持启动系统流过省煤器和水冷壁的最小质量流速，保证水冷壁系统不超温以及水动力稳定性；在此阶段，循环泵提供了其余的流量，在此期间利用分离器疏水调节阀WDC来控制分离器贮水箱WSDT内的水位并将多余的水排入冷凝器回收，所述的分离器疏水调节阀WDC的管道容量除考虑5%BMCR的疏水量外，还考虑启动初期水冷壁内出现的由于蒸发过程中比容的突然增大所导致的汽水膨胀，这种汽水膨胀能导致分离器贮水箱WSDT内水位的波动；

B.从分离器贮水箱WSDT建立稳定的正常水位到锅炉达到最小直流负荷：当分离器贮水箱WSDT已建立稳定水位后，分离器疏水调节阀WDC开始逐步关小，当锅炉出力达到5%BMCR的出力时，分离器疏水调节阀WDC应完全关闭；此后，再循环流量由装于循环泵出口管道上的再循环水量调节阀BR来调节，并随着锅炉蒸发量的逐渐增加而关小；

C.当锅炉达到最低直流负荷后，启动系统解列，启动系统转入热备用状态，此时通往冷凝器的分离器疏水支管上的两只疏水调节阀WDC和电动截止阀已全部关闭，随着直流工况运行时间的增加，为使管道保持在热备用状态，省煤器出口到分离器疏水调节阀WDC的加热管道上的截止阀始终开启着，因此可以用来加热分离器疏水调节阀WDC并有一路进入循环泵出口管道以加热循环泵及其管道及循环泵出口调节阀BR；另外，在锅炉转入直流运行时，分离器及分离器贮水箱WSDT已转入干态运行，考虑到时间一长，分离器和分离器贮水箱WSDT因冷凝作用可能积聚少量冷凝水，同时由于循环泵加热水系统在启动系统解列时还保持开启状态，因此分离器中的水位缓慢上升，此时可通过分离疏水管道上的支管上的热备用泄放阀将分离器贮水箱WSDT内积水送往过热器喷水减温器；

D.启动循环泵事故解列时的锅炉启动：

启动系统包括循环泵解列后锅炉的启动，由于通往冷凝器的分离器疏水管道尺寸和管道上两只分离器疏水调节阀WDC的设计通流能力满足汽水膨胀阶段以及因循环泵事故运行时全部冲洗水量均可排疏水扩容器；因此，当循环泵解列时，锅炉仍可正常启动包括极热态、热态、温态和冷态启动直到锅炉达到最低直流负荷，完成锅炉由湿态运行模式转换成干态运行模式，在锅炉的上水和冷态水冲洗阶段，此时，给水泵的给水量增大至疏水管道排入扩容器的水量，而在汽水膨胀阶段给水量和排入扩容器水量相等，在渡过膨胀后的阶段以及热态冲洗阶段，其给水量为蒸汽产量与排入冷凝器水量之和；在整个启动过程中由于循环泵的解列，水冷壁系统的水循环动力改由给水泵提供所需压头。