CN114459011B - 失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统及运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统及运行方法，包括汽动给水泵、过热器组、汽轮机、再热器组以及凝汽器，所述过热器组的出口管道分两路，一路经主汽管道与汽轮机相连，另一路与汽轮机高压旁路管道相连，在所述汽轮机高压旁路管道上设置有高压旁路减压阀和低压减温器，所述低压减温器与低压减温水泵相连；所述低压减温器与汽动给水泵应急供汽管道相连，所述汽动给水泵供汽管道与辅助汽源供汽管道相连。本发明通过采用辅助汽源或锅炉自身产生的蒸汽减温减压后作为汽动给水泵应急驱动蒸汽，提高汽动补水泵可靠性，可避免超临界循环流化床机组电厂发生失电事故时受热面管壁温度超温爆管等事故发生，保障机组的安全。

Description

失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统及运行方法
技术领域
本发明属于循环流化床锅炉技术领域，特别涉及一种失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统及运行方法。
背景技术
近年来，我国循环流化床发电技术得到了迅速发展，循环流化床机组参数已由亚临界提升至超(超)临界，大幅度得提高了循环流化床机组的供电效率和市场竞争力。目前，我国现存并大力发展的超临界循环流化床机组有350MW和660MW等级，未来正在向更高参数发展。
循环流化床锅炉在运行过程中，锅炉主循环回路内有大量的高温床料，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，当电厂发生失电事故时，床料及耐火材料的热惯性造成的危险比煤粉锅炉更大。对于超(超)临界循环流化床锅炉，水冷系统采用直流式，当发生失电事故后，锅炉主给水中断，受热面将无法得到补给水冷却。锅炉一次风机、二次风机、引风机以及给煤机也将同时停止。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，继续将热量传递给受热面，使受热面面临工质被蒸干，管壁温度超温等危险，从而带来巨大的设备损坏和财产损失。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够确保循环流化床锅炉机组在出现失电事故后，能及时向锅炉汽水系统进行补水，防止受热面管壁温度超温，保障机组安全的系统及运行方法。
本发明是通过下述技术方案来实现：失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统，包括汽动给水泵、过热器组、汽轮机、再热器组以及凝汽器，其特征在于：所述过热器组的出口管道分两路，一路经主汽管道与汽轮机相连，另一路与汽轮机高压旁路管道相连，在所述汽轮机高压旁路管道上设置有高压旁路减压阀和低压减温器，所述低压减温器与低压减温水泵相连；
所述低压减温器与汽动给水泵应急供汽管道相连，在所述汽动给水泵应急供汽管道上设置有减温减压装置，所述汽动给水泵应急供汽管道下游与汽动给水泵供汽管道相连，所述汽动给水泵供汽管道与辅助汽源供汽管道相连。
本发明所述的失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统，其在所述辅助汽源供汽管道上设置有气动截断阀，当循环流化床机组发生失电事故时，所述辅助汽源供汽管道用于对汽动给水泵进行补充供汽。
本发明所述的失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统，其所述低压减温器后的管道分两路，一路与再热器组相连，另一路与汽动给水泵应急供汽管道相连；
所述再热器组的出口管道分两路，一路与凝汽器相连，另一路与汽动给水泵应急供汽管道相连。
本发明所述的失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统，其在所述汽动给水泵应急供汽管道的支路上分别设置有气动截止阀，当循环流化床机组发生失电事故时，采用锅炉余热自身产生的蒸汽减温减压后对汽动给水泵进行供汽。
本发明所述的失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统，其还包括紧急补水泵，所述汽动给水泵和紧急补水泵为两路单独的供水系统，所述汽动给水泵和紧急补水泵的出口侧管路上分别设置有气动截止阀，当循环流化床机组发生失电事故时，由紧急补水泵向锅炉补水。
本发明所述的失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统，其所述紧急补水泵和低压减温水泵均由柴油机驱动。
失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统的运行方法，其特征在于：
循环流化床机组正常工作时，给水由汽动给水泵加压后依次经过省煤器、水冷壁、汽水分离器、低温过热器、中温过热器、高温过热器吸热后变成参数合格的蒸汽进入汽轮机，冲转汽轮机发电；
当循环流化床机组发生失电事故时，关闭汽轮机进口侧管道上的汽轮机主汽门以及汽动给水泵供汽管道上的气动截止阀，汽动给水泵供汽中断，采用辅助汽源供汽管道对汽动给水泵进行补充供汽；
和/或关闭汽轮机进口侧管道上的汽轮机主汽门以及汽动给水泵供汽管道上的气动截止阀，汽动给水泵供汽中断，采用锅炉余热自身产生的蒸汽减温减压后对汽动给水泵进行供汽。
本发明所述的失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统的运行方法，其当循环流化床机组发生失电事故时，优先选用辅助汽源供汽管道对汽动给水泵进行补充供汽，具体为：打开辅助汽源供汽管道上的气动截止阀，维持汽动给水泵继续运转，向锅炉省煤器补水，打开高压旁路减压阀，主蒸汽经过高压旁路减压阀减压和低压减温器减温后，依次进入低温再热器、高温再热器，最后进入凝汽器冷凝。
本发明所述的失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统的运行方法，其当循环流化床机组发生失电事故时，若辅助汽源不能满足汽动给水泵蒸汽进汽参数要求，则采用锅炉余热自身产生的蒸汽减温减压后对汽动给水泵进行供汽，具体为：打开高压旁路减压阀，主蒸汽经过高压旁路减压阀减压和低压减温器减温后，依次进入低温再热器、高温再热器，打开汽动给水泵应急供汽管道对应支路上气动截止阀及总管上气动截止阀，高温再热器出口蒸汽经汽动给水泵应急供汽管道上的减温减压装置进一步减温减压满足汽动给水泵进汽参数后，为汽动给水泵进行供汽，维持汽动给水泵继续运转，向锅炉省煤器补水，高温再热器出口多余的蒸汽排入凝汽器冷凝；
或打开高压旁路减压阀以及汽动给水泵应急供汽管道对应支路上气动截止阀及总管上气动截止阀，经过高压旁路减压阀减压和低压减温器减温后的蒸汽，直接进入汽动给水泵应急供汽管道经减温减压装置调整蒸汽参数满足汽动给水泵进汽参数后，为汽动给水泵进行供汽，维持汽动给水泵继续运转，向锅炉省煤器补水，做功后的乏汽经乏汽排汽管道排至凝汽器冷凝。
本发明所述的失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统的运行方法，其当辅助汽源及锅炉余热自身气源均不能满足汽动给水泵进汽需求时，停运汽动给水泵，启动紧急补水泵，紧急补水泵为柴油机驱动泵，打开紧急补水泵上气动截止阀，由紧急补水泵向锅炉省煤器补水，打开高压旁路减压阀，主蒸汽经过高压旁路减压阀减压和低压减温器减温后，依次进入低温再热器、高温再热器，最后进入凝汽器冷凝。
本发明通过采用辅助汽源或锅炉自身产生的蒸汽减温减压后作为汽动给水泵应急驱动蒸汽，提高汽动补水泵可靠性，延长失电事故发生后主给水泵运转时间，控制高压旁路阀排汽，设置紧急补水泵等手段，得到了控制超临界循环流化床锅炉发生失电事故后汽水系统不超温的方法，可避免超临界循环流化床机组电厂发生失电事故时受热面管壁温度超温爆管等事故发生，保障机组的安全。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图中：1为汽动给水泵，2为紧急补水泵，3为省煤器，4为水冷壁，5为汽水分离器，6为低温过热器，7为中温过热器，8为高温过热器，9为汽轮机，10为低温再热器，11为高温再热器，12为凝汽器，13为减温减压装置，17为汽轮机主汽门，18为高压旁路减压阀，31为汽动给水泵应急供汽管道，32为辅助汽源供汽管道，33为汽动给水泵供汽管道，34为乏汽排汽管道，35为低压减温水泵，36为低压减温器，14、15、20、21、23、24、26为气动截止阀，16、25为单向止回阀，19、22为气动调节阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统，包括汽动给水泵1、紧急补水泵2、省煤器3、水冷壁4、汽水分离器5、低温过热器6、中温过热器7、高温过热器8、汽轮机9、低温再热器10、高温再热器11以及凝汽器12。
具体地，所述汽动给水泵1和紧急补水泵2为两路单独的供水系统并与省煤器3进口相连，所述汽动给水泵1和紧急补水泵2的出口侧管路上分别设置有气动截止阀14、15，合并后省煤器3进口管道上设置单向止回阀16，省煤器3出口经管道依次与水冷壁4、汽水分离器5、低温过热器6、中温过热器7、高温过热器8相连，所述高温过热器8的出口管道分两路，一路经主汽管道与汽轮机9相连，管道上设置汽轮机主汽门17，另一路与汽轮机高压旁路管道相连，在所述汽轮机高压旁路管道上设置有高压旁路减压阀18和低压减温器36，所述低压减温器36与低压减温水泵35相连，低压减温水泵35可以为低压减温器36提供减温水，所述紧急补水泵2和低压减温水泵35均由柴油机驱动，所述低压减温器36后的管道分两路，一路与低温再热器10、高温再热器11相连，所述高温再热器11的出口管道分两路，一路与凝汽器12相连，连接管道上设置气动调节阀19，另一路与汽动给水泵应急供汽管道31相连，连接点位于减温减压装置13入口管道上，所述低压减温器36后的另一路与汽动给水泵应急供汽管道31相连，在所述汽动给水泵应急供汽管道31的支路上分别设置有气动截止阀20、21，在所述汽动给水泵应急供汽管道31上设置有减温减压装置13和气动调节阀22，所述汽动给水泵应急供汽管道31下游与汽动给水泵供汽管道33相连，汽动给水泵供汽管道33上设置气动截止阀26，汽动给水泵应急供汽管道31上的减温减压装置13出口管段上设置气动截止阀23，所述汽动给水泵供汽管道33与辅助汽源供汽管道32相连，辅助汽源为辅汽联箱或其他可作为汽动给水泵冲转汽源，所述辅助汽源供汽管道32上设置气动截止阀24，冲转汽动给水泵1后经乏汽排汽管道34排至凝汽器12，在该管道上设置单向止回阀25。
本发明还提供了一种失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统的运行方法，具体为：
循环流化床机组正常工作时，给水由汽动给水泵1加压后依次经过省煤器3、水冷壁4、汽水分离器5、低温过热器6、中温过热器7、高温过热器8吸热后变成参数合格的蒸汽进入汽轮机9，冲转汽轮机9发电。
当循环流化床机组发生失电事故时，关闭汽轮机9进口侧管道上的汽轮机主汽门17以及汽动给水泵1供汽管道上的气动截止阀26，汽动给水泵1供汽中断，采用辅助汽源供汽管道32对汽动给水泵1进行补充供汽。
当循环流化床机组发生失电事故时，关闭汽轮机9进口侧管道上的汽轮机主汽门17以及汽动给水泵1供汽管道上的气动截止阀26，汽动给水泵1供汽中断，采用锅炉余热自身产生的蒸汽减温减压后对汽动给水泵1进行供汽。
在本实施例中，当循环流化床机组发生失电事故时，优先选用辅助汽源供汽管道32对汽动给水泵1进行补充供汽，即采用辅助汽源作为汽动给水泵应急驱动蒸汽，提高汽动补水泵可靠性，具体为：打开辅助汽源供汽管道32上的气动截止阀24，维持汽动给水泵1继续运转，向锅炉省煤器补水，为防止汽水系统受热面超温超压，打开高压旁路减压阀18，主蒸汽经过高压旁路减压阀18减压和低压减温器36减温后，依次进入低温再热器10、高温再热器11，最后进入凝汽器12冷凝。
当循环流化床机组发生失电事故时，若辅助汽源不能满足汽动给水泵蒸汽进汽参数要求，则采用锅炉余热自身产生的蒸汽减温减压后对汽动给水泵进行供汽，提高汽动补水泵可靠性，维持汽动给水泵继续运转，向锅炉省煤器补水，为防止汽水系统受热面超温超压，具体为：打开高压旁路减压阀18，主蒸汽经过高压旁路减压阀18减压和低压减温器36减温后，依次进入低温再热器10、高温再热器11，打开汽动给水泵应急供汽管道31对应支路上的气动截止阀20及总管上气动截止阀23，高温再热器11出口蒸汽经汽动给水泵应急供汽管道31上的减温减压装置13进一步减温减压满足汽动给水泵进汽参数后，为汽动给水泵进行供汽，维持汽动给水泵继续运转，向锅炉省煤器补水，保证锅炉汽水系统受热面不超温超压，高温再热器11出口多余的蒸汽排入凝汽器12冷凝。
或者，当循环流化床机组发生失电事故时，打开高压旁路减压阀18以及汽动给水泵应急供汽管道31对应支路上的气动截止阀21及总管上气动截止阀23，经过高压旁路减压阀18减压和低压减温器36减温后的蒸汽，直接进入汽动给水泵应急供汽管道31经减温减压装置13调整蒸汽参数满足汽动给水泵进汽参数后，为汽动给水泵进行供汽，维持汽动给水泵继续运转，向锅炉省煤器补水，保证锅炉汽水系统受热面不超温超压，做功后的乏汽经乏汽排汽管道排至凝汽器冷凝。即高压旁路阀减压后分两路根据蒸汽参数及实际需求选择汽动给水泵应急管路。
当辅助汽源及锅炉余热自身气源均不能满足汽动给水泵进汽需求时，停运汽动给水泵，启动紧急补水泵，或者失电事故发生初期采用汽动给水泵供水，系统压力降低后采用紧急补水泵供水，可降低紧急补水泵压头，可从35MPa降低至20-25MPa，节约投资成本。紧急补水泵为柴油机驱动泵，打开紧急补水泵上气动截止阀，由紧急补水泵向锅炉省煤器补水，打开高压旁路减压阀，主蒸汽经过高压旁路减压阀减压和低压减温器减温后，依次进入低温再热器、高温再热器，最后进入凝汽器冷凝。
其中，系统所有控制阀门均采用气动阀，如选用电动阀则必须配备单独充电电源，确保机组失电后仍能正常工作。
以某350MW超临界循环流化床锅炉机组参数为例，表1列出了锅炉主蒸汽、再热蒸汽及汽动给水泵进排汽主要参数，由表中数据看出，汽动给水泵需要的进汽参数相比锅炉主蒸汽或再热蒸汽温度、压力要低的多，需要的蒸汽量也很少，因此在超临界循环流化床锅炉机组发生失电事故后，蓄热产生蒸汽只需要很少一部分减温减压后即可满足汽动给水泵进汽的需求，采用锅炉余热自身产生的蒸汽减温减压后对汽动给水泵进行供汽，维持汽动给水泵继续运转，向锅炉省煤器补水，保证锅炉汽水系统的有效冷却不超温。
表1蒸汽参数表
Figure BDA0003452573510000091
Figure BDA0003452573510000101
该系统通过多种技术方案确保循环流化床锅炉机组在出现失电事故后，能及时向锅炉汽水系统进行补水，防止受热面管壁温度超温，保障机组的安全。具体地，若无本系统，循环流化床锅炉机组发生失电事故后，水冷壁最高壁温超过630℃，采用该发明后，可使水冷壁壁温不超500℃，低于报警温度540℃；可使低温过热器最高壁温低于560℃，满足材料壁温要求；可使中温过热器最高壁温低于600℃，满足材料壁温要求；可使高温过热器最高壁温低于650℃，满足材料壁温要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统，包括汽动给水泵(1)、过热器组、汽轮机(9)、再热器组以及凝汽器(12)，其特征在于：所述过热器组的出口管道分两路，一路经主汽管道与汽轮机(9)相连，另一路与汽轮机高压旁路管道相连，在所述汽轮机高压旁路管道上设置有高压旁路减压阀(18)和低压减温器(36)，所述低压减温器(36)与低压减温水泵(35)相连；
所述低压减温器(36)与汽动给水泵应急供汽管道(31)相连，在所述汽动给水泵应急供汽管道(31)上设置有减温减压装置(13)，所述汽动给水泵应急供汽管道(31)下游与汽动给水泵供汽管道(33)相连，所述汽动给水泵供汽管道(33)与辅助汽源供汽管道(32)相连；
在所述汽动给水泵应急供汽管道(31)的支路上分别设置有气动截止阀，当循环流化床机组发生失电事故时，采用锅炉余热自身产生的蒸汽减温减压后对汽动给水泵(1)进行供汽，维持汽动给水泵(1)继续运转，向锅炉省煤器补水。
2.根据权利要求1所述的失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统，其特征在于：在所述辅助汽源供汽管道(32)上设置有气动截断阀，当循环流化床机组发生失电事故时，所述辅助汽源供汽管道(32)用于对汽动给水泵(1)进行补充供汽。
3.根据权利要求1所述的失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统，其特征在于：所述低压减温器(36)后的管道分两路，一路与再热器组相连，另一路与汽动给水泵应急供汽管道(31)相连；
所述再热器组的出口管道分两路，一路与凝汽器(12)相连，另一路与汽动给水泵应急供汽管道(31)相连。
4.根据权利要求1所述的失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统，其特征在于：还包括紧急补水泵(2)，所述汽动给水泵(1)和紧急补水泵(2)为两路单独的供水系统，所述汽动给水泵(1)和紧急补水泵(2)的出口侧管路上分别设置有气动截止阀，当循环流化床机组发生失电事故时，由紧急补水泵(2)向锅炉补水。
5.根据权利要求4所述的失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统，其特征在于：所述紧急补水泵(2)和低压减温水泵(35)均由柴油机驱动。
6.失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统的运行方法，其特征在于：
循环流化床机组正常工作时，给水由汽动给水泵加压后依次经过省煤器、水冷壁、汽水分离器、低温过热器、中温过热器、高温过热器吸热后变成参数合格的蒸汽进入汽轮机，冲转汽轮机发电；
当循环流化床机组发生失电事故时，关闭汽轮机进口侧管道上的汽轮机主汽门以及汽动给水泵供汽管道上的气动截止阀，汽动给水泵供汽中断，采用辅助汽源供汽管道对汽动给水泵进行补充供汽；
和/或关闭汽轮机进口侧管道上的汽轮机主汽门以及汽动给水泵供汽管道上的气动截止阀，汽动给水泵供汽中断，采用锅炉余热自身产生的蒸汽减温减压后对汽动给水泵进行供汽。
7.根据权利要求6所述的失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统的运行方法，其特征在于：当循环流化床机组发生失电事故时，优先选用辅助汽源供汽管道对汽动给水泵进行补充供汽，具体为：打开辅助汽源供汽管道上的气动截止阀，维持汽动给水泵继续运转，向锅炉省煤器补水，打开高压旁路减压阀，主蒸汽经过高压旁路减压阀减压和低压减温器减温后，依次进入低温再热器、高温再热器，最后进入凝汽器冷凝。
8.根据权利要求7所述的失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统的运行方法，其特征在于：当循环流化床机组发生失电事故时，若辅助汽源不能满足汽动给水泵蒸汽进汽参数要求，则采用锅炉余热自身产生的蒸汽减温减压后对汽动给水泵进行供汽，具体为：打开高压旁路减压阀，主蒸汽经过高压旁路减压阀减压和低压减温器减温后，依次进入低温再热器、高温再热器，打开汽动给水泵应急供汽管道对应支路上气动截止阀及总管上气动截止阀，高温再热器出口蒸汽经汽动给水泵应急供汽管道上的减温减压装置进一步减温减压满足汽动给水泵进汽参数后，为汽动给水泵进行供汽，维持汽动给水泵继续运转，向锅炉省煤器补水，高温再热器出口多余的蒸汽排入凝汽器冷凝；
或打开高压旁路减压阀以及汽动给水泵应急供汽管道对应支路上气动截止阀及总管上气动截止阀，经过高压旁路减压阀减压和低压减温器减温后的蒸汽，直接进入汽动给水泵应急供汽管道经减温减压装置调整蒸汽参数满足汽动给水泵进汽参数后，为汽动给水泵进行供汽，维持汽动给水泵继续运转，向锅炉省煤器补水，做功后的乏汽经乏汽排汽管道排至凝汽器冷凝。
9.根据权利要求8所述的失电后受热面安全的循环流化床锅炉汽水系统的运行方法，其特征在于：当辅助汽源及锅炉余热自身气源均不能满足汽动给水泵进汽需求时，停运汽动给水泵，启动紧急补水泵，紧急补水泵为柴油机驱动泵，打开紧急补水泵上气动截止阀，由紧急补水泵向锅炉省煤器补水，打开高压旁路减压阀，主蒸汽经过高压旁路减压阀减压和低压减温器减温后，依次进入低温再热器、高温再热器，最后进入凝汽器冷凝。
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