CN109114539A - 一种锅炉系统及其失电保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锅炉系统及其失电保护方法，通过在锅炉系统设置小排量泄放阀及其连锁保护控制逻辑，当紧急失电事故发生时，当主蒸汽压力达到起跳压力值或水冷壁出口工质温度达到上限值时，小排量泄放阀自动开启；此时，如果主蒸汽压力达到PCV阀的整定压力，则手动操作PCV阀阻止其起跳；通过蒸汽泄放，使得主蒸汽压力持续下降；当主蒸汽压力降至回座压力且水冷壁工质出口温度低于设定上限时，小排量泄放阀自动关闭；持续上述起跳和关闭操作，直到恢复供电。泄放阀总额定排量为锅炉蒸发量的1％～6％。本发明通过小排量保护泄放阀的起跳和回座，间歇性泄放锅炉水冷壁内工质，控制水冷壁内压力及管壁温度，能够在较长时间内保证水冷壁的安全。
Description
技术领域
本发明涉及了一种锅炉系统及其失电保护方法，属于锅炉技术领域。
背景技术
循环流化床(CFB)锅炉因其自身结构的特点，在运行过程中锅炉主循环回路内存有大量的高温床料，同时为了防止受热面的磨损，其回路中还布置有大量防磨耐火材料，因此，当电厂发生紧急失电事故时，床料及耐火材料热惯性造成的危险可能更甚煤粉锅炉。超临界CFB机组由于其汽水系统采用直流型式，当发生紧急失电事故后，锅炉主给水泵将停止运转，导致给水中断。此外，锅炉一次风机、二次风机、引风机以及给煤机也将同时停机。此时，炉内燃烧虽然已经基本得到抑制，但炉内的高温灰渣、烟气、炉墙以及浇注料等还蓄积有大量热量，其将通过热辐射和热传导，继续将热量传递给各受热面，使受热管内工质持续升温升压。若不针对这一情况采取必要措施，很可能造成受热面烧损、爆管乃至爆炸等重大安全事故，带来巨大的人员和财产损失。据估计，对于350MW超临界CFB机组，一次全厂失电事故的修理费用及电量损失费用在1000万元以上。
目前国内已投运的超临界CFB机组主要为350MW等级，而该等级机组一般采用不带外置床换热器的布置形式，因此在电厂紧急失电条件下，锅炉水冷壁将取代外置床成为最有可能发生超温爆管的部件。
为了应对紧急失电可能导致的上述安全事故，部分投运的超临界CFB机组配备了紧急补给水系统，以保护锅炉的水冷壁和锥形阀。该系统的造价不菲，一般都在2000万元以上。除去庞大的初期投资之外，在电厂正常生产过程中，还需要对该系统定期进行检测，以保证事故时其投运的可靠性和快速性，运行维护成本亦很高。而与此相对的是，电厂发生紧急失电事故的概率很低，故在其整个使用寿命内，配备的紧急补给水系统也难有机会派上用场。
正是在这样的背景下，需要着眼于紧急失电事故条件下炉内物理过程的特点，结合电厂实际操作运行经验，减少压力控制阀(Pressure Control Valve，PCV)和安全阀的起跳次数，从而减少电厂高品质的蒸汽损失量的同时，延长了阀门的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对锅炉系统紧急失电事故的小排量泄放保护方法，尤其用来保证电厂失电事故条件下超临界CFB锅炉水冷壁的安全性，以补充或取代原有的紧急补给水系统并减少PCV阀和安全阀的动作次数，提高电厂的经济效益和竞争力。
本发明通过如下技术方案实现：
一种锅炉系统，包括锅炉主蒸汽管、设置在锅炉主蒸汽管的压力表、设置在锅炉主蒸汽管的PCV阀和安全阀，和设置在锅炉水冷壁出口的工质温度测量装置，以及与压力表、PCV阀、安全阀和工质温度测量装置之间设有I/O控制连接的DCS系统，其特征在于，所述锅炉系统还包括小排量泄放阀，所述小排量泄放阀设置在主蒸汽管上，所述小排量泄放阀与所述DCS系统之间设置有I/O控制连接。
上述技术方案中，所述DCS系统设有小排量泄放阀和主蒸汽压力以及小排量泄放阀和水冷壁出口的工质温度之间的连锁保护控制逻辑，且所述连锁保护控制逻辑分别设定有起跳压力值和工质温度上限值。
上述技术方案中，所述小排量泄放阀设置两组以上，且两组以上的小排量泄放阀的总额定排量小于所述PCV阀的总排量，为锅炉蒸发量的1％～6％。
上述技术方案中，所述两组以上小排量泄放阀并列布置。
上述技术方案中，所述每个小排量泄放阀出口均设置消音器，以降低蒸汽泄放时的噪音。
上述技术方案中，所述小排量泄放阀选用关断阀或调节阀。当使用关断阀时，小排量泄放阀排汽量由阀门两侧的压差决定；当使用调节阀时，可根据蒸汽压力和水冷壁出口温度的变化情况进行小排量泄放阀排汽流量的调整。
上述技术方案中，所述锅炉系统设置有两组以上所述小排量泄放阀，并且每一组所述小排量泄放阀包含两个以上串联设置的关断阀。
一种锅炉系统失电保护方法，所述方法包括：
锅炉系统紧急失电事故发生时，当主蒸汽压力达到小排量泄放阀起跳压力值或水冷壁出口工质温度达到工质温度上限值时，小排量泄放阀在连锁保护控制逻辑的驱动下自动开启；此时，如果主蒸汽压力达到PCV阀的整定压力，则手动操作PCV阀阻止其起跳；通过小排量泄放阀的蒸汽泄放，带走炉膛内的部分热量，保证锅炉受热面金属温度始终低于材料的允许使用温度，同时使得主蒸汽压力持续下降；
当主蒸汽压力降至设定的PCV阀回座压力且水冷壁工质出口温度低于设定上限时，通过连锁保护控制逻辑，使得小排量泄放阀自动关闭；
此时，如果锅炉主蒸汽压力又继续升高，达到小排量泄放阀起跳压力或水冷壁出口工质温度达到设定上限值，则小排量泄放阀重复上述的开启和关闭，直到锅炉系统恢复供电。
上述技术方案中，所述小排量泄放阀同时具有手动和自动启闭(电动或气动)功能，锅炉系统由于失电事故原因外导致的蒸汽压力升高达到PCV阀起跳压力时，应手动关闭小排量泄放阀，由PCV阀或者锅炉安全阀进行压力泄放，保证受热面的安全。
本发明具有以下优点及益处：采用在锅炉主蒸汽出口集箱上增加小排量泄放阀，通过蒸汽泄放带走炉膛内的热量，从而保证锅炉受热面的安全，避免了大排量的PCV阀及安全阀的反复动作，以保证其使用寿命，减少锅炉高品质蒸汽的损失；该方法可以取代初投资及运行成本较高的紧急补给水系统，极大地降低电厂的初期投资和运行成本。
附图说明
图1是本发明所涉及的其中一种实施方式的带小排量泄放阀的锅炉系统示意图。
图中：1―锅炉；2―过热器；3―工质温度测量装置；4―压力表；5―汽轮机；6―PCV阀；7―安全阀；8―小排量泄放阀；9―消音器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
如图1所示，一种锅炉系统，包括锅炉1、过热器2和汽轮机5，锅炉主蒸汽管连接在过热器2和汽轮机5之间。测量主蒸汽压力的压力表4设置在锅炉主蒸汽管上，锅炉1水冷壁出口设置有工质温度测量装置3。锅炉主蒸汽管上还依次设置有PCV阀6和安全阀7，分别用于锅炉超压时受热面的保护。电厂锅炉系统通过DCS(Distributed Control System)系统控制，DCS系统与压力表4、PCV阀6、安全阀7和工质温度测量装置3之间设有I/O控制连接。锅炉系统还包括小排量泄放阀8，小排量泄放阀8设置在主蒸汽管上，与PCV阀6和安全阀7呈并联设置。小排量泄放阀8与DCS系统之间设置有I/O控制连接，通过DCS系统能够对小排量泄放阀8进行启闭操作。
DCS系统设有小排量泄放阀8和主蒸汽压力以及小排量泄放阀8和水冷壁出口的工质温度之间的连锁保护控制逻辑，且连锁保护控制逻辑分别设定有起跳压力值和工质温度上限值。通常而言，小排量泄放阀8的起跳压力值与PCV阀6的起跳压力值一样，其整定压力值也同等设置。
根据锅炉蒸发量情况，小排量泄放阀8并列设置两组以上，每组至少设置一个小排量泄放阀8。且两组以上的小排量泄放阀8的总额定排量小于PCV阀6的总排量，为锅炉蒸发量的1％～6％。
每个小排量泄放阀8出口均设置消音器9，以降低蒸汽泄放时的噪音。
小排量泄放阀8选用关断阀或调节阀。当使用关断阀时，小排量泄放阀8排汽量由阀门两侧的压差决定；当使用调节阀时，可根据蒸汽压力和水冷壁出口温度的变化情况进行小排量泄放阀排汽流量的调整。此外，当使用关断阀时，优选设置两个关断阀串联为一组。当使用调节阀时，调节阀前后优选设置有截止阀。
一种锅炉系统紧急失电事故失电保护方法，所述方法包括：
锅炉系统紧急失电事故发生时，当主蒸汽压力达到小排量泄放阀8起跳压力值或水冷壁出口工质温度达到工质温度上限值时，小排量泄放阀8在连锁保护控制逻辑的驱动下自动开启；此时，如果主蒸汽压力达到PCV阀6的整定压力，则手动操作PCV阀阻止其起跳；通过小排量泄放阀8的蒸汽泄放，带走炉膛内的部分热量，保证锅炉受热面金属温度始终低于材料的允许使用温度，同时使得主蒸汽压力持续下降；
当主蒸汽压力降至设定的PCV阀6回座压力且水冷壁工质出口温度低于设定上限时，通过连锁保护控制逻辑，使得小排量泄放阀自动关闭；
此时，如果锅炉主蒸汽压力又继续升高，达到小排量泄放阀8起跳压力值或水冷壁出口工质温度达到设定上限值，则小排量泄放阀重复上述的开启和关闭，直到锅炉系统恢复供电。
小排量泄放阀8同时具有手动和自动启闭(电动或气动)功能，锅炉系统(尤其是电厂锅炉系统)由于紧急失电事故原因外导致的蒸汽压力升高达到PCV阀6起跳压力时，应手动关闭小排量泄放阀8，由PCV阀6或者锅炉安全阀7进行压力泄放，保证受热面的安全。
本发明所述锅炉系统尤指电厂锅炉系统，特别是超临界循环流化床锅炉系统。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种锅炉系统，包括锅炉主蒸汽管、设置在锅炉主蒸汽管的压力表(4)、依次设置在锅炉主蒸汽管的PCV阀(6)和安全阀(7)，和设置在锅炉水冷壁出口的工质温度测量装置(3)，以及与压力表(4)、PCV阀(6)、安全阀(7)和工质温度测量装置(3)之间设有I/O控制连接的DCS系统，其特征在于，所述锅炉系统还包括小排量泄放阀(8)，所述小排量泄放阀(8)设置在主蒸汽管上；所述小排量泄放阀(8)与所述DCS系统之间设置有I/O控制连接。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉系统，其特征在于，所述DCS系统设有小排量泄放阀(8)和主蒸汽压力以及小排量泄放阀(8)和水冷壁出口的工质温度之间的连锁保护控制逻辑，且所述连锁保护控制逻辑分别设定有起跳压力值和工质温度上限值。
3.根据权利要求1所述的一种锅炉系统，其特征在于：所述小排量泄放阀(8)设置两组以上，且两组以上的小排量泄放阀(8)的总额定排量小于所述PCV阀(6)的总排量，为锅炉蒸发量的1％～6％。
4.根据权利要求3所述的一种锅炉系统，其特征在于：所述两组以上的小排量泄放阀(8)并列布置。
5.根据权利要求3所述的一种锅炉系统，其特征在于：所述每个小排量泄放阀(8)出口均设置消音器(9)，以降低蒸汽泄放时的噪音。
6.根据权利要求1所述的一种锅炉系统，其特征在于：所述小排量泄放阀(8)选用关断阀或调节阀。
7.根据权利要求6所述的一种锅炉系统，其特征在于：所述锅炉系统设置有两组以上所述小排量泄放阀(8)，并且每一组所述小排量泄放阀(8)包含两个以上串联设置的关断阀。
8.一种锅炉系统失电保护方法，所述控制方法通过如权利要求1或6任一项所述的一种锅炉系统实现，其特征在于，所述方法包括：
锅炉系统紧急失电事故发生时，当主蒸汽压力达到起跳压力值或水冷壁出口工质温度达到工质温度上限值时，小排量泄放阀(8)在连锁保护控制逻辑的驱动下自动开启；此时，如果主蒸汽压力达到PCV阀(6)的整定压力，则手动操作PCV阀(6)阻止其起跳；通过小排量泄放阀(8)的蒸汽泄放，带走炉膛内的部分热量，保证锅炉受热面金属温度始终低于材料的允许使用温度，同时使得主蒸汽压力持续下降；
当主蒸汽压力降至设定的PCV阀(6)回座压力且水冷壁工质出口温度低于设定上限时，通过连锁保护控制逻辑，使得小排量泄放阀(8)自动关闭；
此时，如果锅炉主蒸汽压力又继续升高，达到小排量泄放阀(8)起跳压力或水冷壁出口工质温度达到设定上限值，则小排量泄放阀(8)重复开启和关闭，直到锅炉系统恢复供电。
9.根据权利要求8所述的一种锅炉系统失电保护方法，其特征在于：所述小排量泄放阀(8)同时具有手动和自动启闭功能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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