CN111981462A - 循环流化床锅炉失水保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明保护一种循环流化床锅炉失水保护系统，在锅炉过热器出口管路上设置有汽机旁路系统，该汽机旁路系统其包含连接于过热器出口管路的高压旁路和设置于该高压旁路上的高旁阀，该高压旁路的出口分为第一高压旁路支路和第二高压旁路支路，第二高压旁路支路连接辅汽联箱，高旁阀上还连接失水减温管路，该失水减温管路上设有失水减温水泵，失水减温管路的另一端连接独立水箱或连接机组内其他区块的水箱，本发明的失水保护系统结构简单、免维护、投资小，有效避免低温水进入锅炉受热面。

Description

循环流化床锅炉失水保护系统

技术领域

本发明属于循环流化床锅炉的设备安全保护领域，特别是一种失水事故发生时保护受热面不超温的系统。

背景技术

循环流化床锅炉因其燃料适应性广，可燃用低热值燃料等特殊燃料、污染物控制成本低等优点，在国内已得到了广泛应用。我国的循环流化床技术发展十分迅速，是世界上循环流化床锅炉投运台数最多的国家。近几年国内投运了数十个超临界参数的350MW等级CFB机组，目前世界上最大的超临界循环流化床机组是我国的白马二期600MW机组。

循环流化床锅炉与煤粉炉的重要区别之一，是在其炉膛内以气固两相流向受热面传热为主，炉膛内存在大量的循环物料固体颗粒，炉膛耐火材料用量大，具有很大的热惯性。因此锅炉失水时，存在水冷壁等受热面因床料不断向其放热而出现超温进而损坏的可能。因此，早期引进ALSTOM 型 CFB 锅炉时，紧急补水系统作为其必要配置之一同时被引进。

紧急补水系统是循环流化床锅炉的特有配置系统，由紧急补水泵和紧急补水箱等组成。它能够在给水失去时保护受热面，避免受热面烧坏。

由于紧急补水泵压头很高，流量较大，同时需配置独立的柴油发动机以应对全厂失电情况，由于配备柴油发动机的功率很大，一般需要进口，因此投资较大。

但是由于全厂失电等导致给水失去的概率极低，且紧急补水系统在失水事故发生后要立即投入使用，平常需定期试运行，因此日常运行维护费用较高。

发明内容

本发明所解决的技术问题即在超临界循环流化床锅炉发生失水情况时，通过汽机旁路系统，按照设定逻辑及时将受热面内的工质以受控速率泄放，从而防止受热面超温，起到保护受热面的目的。

本发明所采用的技术手段如下所述。

一种循环流化床锅炉失水保护系统，包含汽机旁路系统，其包含高压旁路和设置于该高压旁路上的高旁阀，该高压旁路的出口分为第一高压旁路支路和第二高压旁路支路，第二高压旁路支路连接辅汽联箱，所述高旁阀上还连接失水减温管路。

该失水减温管路上设有失水减温水泵，失水减温管路的另一端连接独立水箱或连接机组内其他区块的水箱。

所述失水减温水泵前后管路上均设置水泵关断阀。

所述高旁阀连接有给水泵出口母管，所述失水减温管路连接于该给水泵出口母管上。

所述第一高压旁路支路上设置第一关断阀、第二高压旁路支路上设置第二关断阀，所述高旁阀、失水减温水泵、第一关断阀和第二关断阀、水泵关断阀均接入保安电源。

所述高旁阀为自动控制打开且手动控制关闭，失水减温水泵、第一关断阀和第二关断阀、水泵关断阀均为自动控制。

所述高旁阀为液动控制或电动控制，所述失水减温水泵、第一关断阀和第二关断阀、水泵关断阀均为液动控制或气动控制或电动控制。

本发明的有益效果。

1、锅炉失水事故特别是全厂失电导致的锅炉失水事故发生后，可以将堆积床料及炉内浇注料等传递给受热面内工质的热量，以受控的质量流率带出锅炉本体，防止因热量不能及时带出锅炉引起受热面超温，同时不会引起过热器安全阀和PCV阀起跳，避免工质的浪费。本发明的系统主要利用机组的汽机旁路系统，投资很低，可完全代替常规紧急补水系统，节约大量初投资和运维费用，简化电厂的应急管理，减少了人力成本。

2、本发明的失水保护系统结构简单、免维护、投资小，有效避免低温水进入锅炉受热面。

3、现有的紧急补水系统不仅复杂，而且平常需定期试运行，但用到的机会很少，因此显得性价比极低。在失水发生后，会产生大量低温补水进入受热面反而会导致受热面损害。应用本发明的失水保护系统之后，通过高压旁路阀控制蒸汽通过旁路的流量，控制泄放速度，从而保护受热面。

4、本发明的失水保护系统可用于不同类型如超临界、亚临界、超超临界等其他参数的循环流化床锅炉，应用范围广。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

在锅炉的过热器3（或水冷壁）后为过热器出口管路1，在该出口管路1上设有汽机旁路系统。具体来说，其包含入口连接于过热器出口管路1上的高压旁路2，其上设置高旁阀3，该高旁阀3的另一出口连通给水泵出口母管4。高压旁路2的出口分为两路，即第一高压旁路支路21和第二高压旁路支路22，第一高压旁路支路21连接再热冷段管道6，第二高压旁路支路22连接辅汽联箱7，第一、第二高压旁路支路21、22上分别设置第一关断阀23、第二关断阀24。

为了应对全厂锅炉失水事故，在该给水泵出口母管4上连接失水减温管路5，该失水减温管路5上设置高压头小流量的失水减温水泵51，该失水减温水泵51的前后管路上均设置水泵关断阀53，失水减温管路5的另一端连接水箱52，该水箱52可为失水事故专用的独立水箱，也可以是从其他区块的水箱引水而来，其依照实际机组的布置结构而定。

上述高旁阀3采用液动控制或电动控制，同时也可通过手动方式控制启闭。除高旁阀3外的其他阀门均可根据实际需求采用液动、气动或电动控制方式之一，且均可为自动控制启闭。上述阀体均接入保安电源，以备失电状态下仍可实现工作。

锅炉失水事故发生后，特别是全厂失电导致的锅炉失水事故发生后，三大风机全停，循环物料迅速回落至布风板，此时循环物料及炉内浇注料等温度仍高达850℃左右，并以辐射和导热形式向炉膛水冷壁等受热面释放热量，工质水在水冷壁内不断吸热变为蒸汽，而汽机主汽门、中压缸进汽门全部关闭，蒸汽压力上升。炉内工质持续从水转化为蒸汽，蒸汽继续吸热压力和温度都上升。

上述失水事故发生后，第一关断阀23关闭，第二关断阀24打开。失水减温水泵51前后的水泵关断阀53均打开，失水减温水泵51启动，向高旁阀3提供减温水。当过热器内蒸汽上升达到既定压力A时，高旁阀3自动打开，蒸汽以受控质量流量通过高旁阀3，高温高压蒸汽与减温水混合减温减压后去往辅汽联箱7，向轴封等供汽。

当蒸汽压力下降至压力B后，高旁阀3手动关闭，锅炉水冷壁等受热面内工质继续吸热，蒸汽压力上升，达到压力A后，高旁阀3再次打开，此过程循环数次后，锅炉内床料、浇注料等的温度下降，向水冷壁等受热面内工质的传热速率下降，不会再使水变为蒸汽，也不会使蒸汽的压力和温度上升，从而保护受热面不会超温。过程中，高旁阀3的流量控制在35t/h左右，即可实现管壁不超温。

在全厂失电发生时，失水减温水泵51及上述液动阀门都由机组内常规设置的应急柴油发电机提供动力。

上述描述以各阀门为液动控制的方式为例进行说明。因失电事故概率很小，因此除高旁阀3外的其他阀门也可不采用液动，而是采用气动，并按以下逻辑动作。

2个水泵关断阀53在失电发生后，从关闭状态转换为打开状态。

第一关断阀23在失电发生后，从打开状态转换为关闭状态。

第二关断阀24在失电发生后，从关闭状态转换为打开状态。

因为高旁阀3需要反复动作，因此必须采用液动控制或电动控制，并可以手动控制关闭。

本发明中管路的连接以及相应阀门、泵的设置，可以依据需求进行调整，这是本领域技术人员都可以实现的。

Claims (7)

1.一种循环流化床锅炉失水保护系统，包含汽机旁路系统，其包含高压旁路（2）和设置于该高压旁路（2）上的高旁阀（3），其特征在于，该高压旁路（2）的出口分为第一高压旁路支路（21）和第二高压旁路支路（22），第二高压旁路支路（22）连接辅汽联箱（7），所述高旁阀（3）上还连接失水减温管路（5）。

2.如权利要求1所述的循环流化床锅炉失水保护系统，其特征在于，该失水减温管路（5）上设有失水减温水泵（51），失水减温管路（5）的另一端连接独立水箱（52）或连接机组内其他区块的水箱。

3.如权利要求2所述的循环流化床锅炉失水保护系统，其特征在于，所述失水减温水泵（51）前后管路上均设置水泵关断阀（53）。

4.如权利要求1所述的循环流化床锅炉失水保护系统，其特征在于，所述高旁阀（3）连接有给水泵出口母管（4），所述失水减温管路（5）连接于该给水泵出口母管（4）上。

5.如权利要求3所述的循环流化床锅炉失水保护系统，其特征在于，所述第一高压旁路支路（21）上设置第一关断阀（23）、第二高压旁路支路（22）上设置第二关断阀（24），所述高旁阀（3）、失水减温水泵（51）、第一关断阀（23）和第二关断阀（24）、水泵关断阀（53）均接入保安电源。

6.如权利要求3所述的循环流化床锅炉失水保护系统，其特征在于，所述高旁阀（3）为自动控制打开且手动控制关闭，失水减温水泵（51）、第一关断阀（23）和第二关断阀（24）、水泵关断阀（53）均为自动控制。

7.如权利要求3所述的循环流化床锅炉失水保护系统，其特征在于，所述高旁阀（3）为液动控制或电动控制，所述失水减温水泵（51）、第一关断阀（23）和第二关断阀（24）、水泵关断阀（53）均为液动控制或气动控制或电动控制。

Images