CN202188480U

CN202188480U - 配有中压扩容分离器的直流炉启动系统

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Publication number: CN202188480U
Application number: CN2010206167528U
Authority: CN
Inventors: 章礼道
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2020-11-22

Abstract

本实用新型涉及一种配有中压扩容分离器的直流炉启动系统。本实用新型配有中压扩容分离器，中压扩容分离器的进口经贮水箱水位调节阀、贮水箱出口截止阀与汽水分离器贮水箱的出口连接；中压扩容分离器的汽侧出口经中压扩容器高加截止阀与高压加热器汽侧进口连接；中压扩容分离器的汽侧出口另有一路经中压扩容器排汽调节阀、中压扩容器排汽截止阀与凝汽器的低压旁路进口连接；中压扩容分离器的水侧出口经中压扩容器疏水调节阀、中压扩容器疏水逆止阀与除氧器的锅炉启动疏水进口连接。在各种启动工况下均可以全面回收工质和大部分热量，达到有启动炉水循环泵的直流炉启动系统全面回收工质和热量的效果。

Description

配有中压扩容分离器的直流炉启动系统

(一)技术领域：

本实用新型配有中压扩容分离器的直流炉启动系统涉及一种电站超临界直流炉使用的无启动炉水循环泵可以全面回收工质和部分热量的直流炉启动系统。

(二)背景技术：

现有技术的电站超临界直流炉启动系统是电站超临界直流锅炉的一个重要组成部分，设置启动系统的目的是在直流炉启动、低负荷运行及停炉过程中，通过启动系统建立并维持水冷壁内的最小质量流量，以保护水冷壁安全；同时满足机组安全、经济启停；机组低负荷运行及快速地进行事故处理，并尽可能实现工质和热量回收的要求。

现有技术的电站直流炉启动系统常用的有4种：

A有启动炉水循环泵，有大气式扩容器、疏水箱、疏水泵的直流炉启动系统见图1。

B有启动炉水循环泵，锅炉启动疏水直排凝汽器的直流炉启动系统见图2。

C无启动炉水循环泵，有大气式扩容器、疏水箱、疏水泵的直流炉启动系统见图3。

D无启动炉水循环泵，锅炉启动疏水直排凝汽器的直流炉启动系统见图4。

A种直流炉启动系统在启动炉水循环泵正常工作时，一般认为，除直流炉水冷壁渡膨胀期的几分钟以外，可以全面回收工质和热量，但实际上为了使贮水箱水位调节阀以及相应的管道、阀门免遭过大的热冲击，从直流炉点火开始一直有约20％的启动流量被送入大气式扩容器，这部分工质和热量基本都损失掉了；在启动炉水循环泵故障时仍然能够安全启动直流炉，但已退化为C种直流炉启动系统。

B种直流炉启动系统在启动炉水循环泵正常工作时，一般认为，除直流炉渡膨胀期的几分钟以外，可以全面回收工质和热量，但实际上为了使贮水箱水位调节阀以及相应的管道免遭过大的热冲击，从直流炉点火开始一直有约20％的启动流量被送入凝汽器，这部分工质被回收，热量损失掉了；在启动炉水循环泵故障时仍然能够安全启动直流炉，但已退化为D种直流炉启动系统。

C种直流炉启动系统在配有液位控制旁路阀时，少部分工况可以回收工质和热量；锅炉启动疏水进入大气式扩容器时，会受到严重铁污染，此时不仅热量不能回收而且工质也不宜回收；由于大气式扩容器一般布置在锅炉构架内或附近，大气式扩容器出口以后的管道均为低压管道，易于布置、易于支吊，使A种与C种直流炉启动系统一度得到较多采用；由于顾虑除氧器超压，配有液位控制旁路阀的A种与C种直流炉启动系统数量很少。

D种直流炉启动系统在配有液位控制旁路阀时，少部分工况可以回收工质和热量；锅炉启动疏水直排凝汽器无铁污染，可回收全部工质，不能回收热量。B种与D种直流炉启动系统近年得到较多的采用；由于顾虑除氧器超压，配有液位控制旁路阀的B种与D种直流炉启动系统数量很少。

C种和D种直流炉启动系统在配有液位控制旁路阀时，少部分工况可以回收工质和热量，液位控制旁路阀允许打开的条件是除氧器压力不高于0.5MPa、汽水分离器压力不高于11.0MPa、汽水分离器水位不低于2.7m三个条件同时满足，以确保除氧器安全。

(三)发明内容：

本实用新型所要解决的技术问题：

本实用新型的目的是提供一种配有中压扩容分离器的直流炉启动系统可以大幅度降低基建投资，如上所述，A种和B种配有启动炉水循环泵的直流炉启动系统可以全面回收工质和热量，但为使启动炉水循环泵系统正常工作，需要设置启动炉水循环泵再循环子系统、启动炉水循环泵暖泵子系统、启动炉水循环泵入口过冷水子系统、启动炉水循环泵高压冲洗及补水子系统、启动炉水循环泵低压冷却水子系统、6kV厂用供电系统、DCS控制系统；启动炉水循环泵需要在超临界压力和高温条件下工作，国内尚不能生产，2台1000MW级机组设置启动炉水循环泵及其附属系统，电站投资约增加2000万元，另外每年还要投入上百万的检查、维护、检修费用。

另外，配有炉水循环泵的启动系统从锅炉点火开始，直到水冷壁渡膨胀结束一直有约20％的启动流量被送入大气式扩容器或者凝汽器，这部分工质的热量并不能回收。

因此，能够找到一种不用启动炉水循环泵又能全面回收工质和热量的直流炉启动系统有重大经济效益，是电站直流炉启动系统领域的重大技术进步。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案：

本实用新型配有中压扩容分离器的直流炉启动系统与前述A种、B种、C种和D种直流炉启动系统不同，配有中压扩容分离器37，中压扩容分离器37的进口经贮水箱水位调节阀31、贮水箱出口截止阀41与汽水分离器贮水箱7的出口连接；中压扩容分离器37的汽侧出口经中压扩容器高加截止阀36与高压加热器12汽侧进口连接；中压扩容分离器37的汽侧出口另有一路经中压扩容器排汽调节阀39、中压扩容器排汽截止阀42与凝汽器25的低压旁路进口连接；中压扩容分离器37的水侧出口经中压扩容器疏水调节阀38、中压扩容器疏水逆止阀43与除氧器22的锅炉启动疏水进口连接；汽水分离器6、汽水分离器贮水箱7、中压扩容分离器37、除氧器22、贮水箱出口截止阀41、贮水箱水位调节阀31、高加进汽截止阀30、中压扩容器高加截止阀36、中压扩容器排汽截止阀42、中压扩容器排汽调节阀39、中压扩容器疏水调节阀38与机组DCS分布式控制系统连接。

中压扩容分离器是本实用新型的核心知识产权，中压是指该中压扩容分离器的工作压力介于除氧器压力和汽水分离器压力之间，近除氧器压力，随滑压运行的除氧器压力的变化而变化，中压扩容分离器的工作压力比除氧器压力高0.3至0.5MPa，在水冷壁渡膨胀期间允许高1MPa。由汽水分离器贮水箱来的饱和水进入中压扩容分离器后，被扩容分离成中压扩容分离器压力下的饱和水与饱和汽，该饱和水经调节阀、逆止阀进除氧器，回收工质和热量；该饱和汽的一部分引入2号高压加热器汽侧，在2号高压加热器汽侧凝结，用以加热给水泵出口的高压给水，回收工质和热量；该饱和汽的另一部分经调节阀、截止阀引入凝汽器的低压旁路进口，适当打开中压扩容分离器的汽侧至凝汽器调节阀可以控制中压扩容分离器的压力在目标值，确保中压扩容分离器和除氧器的安全运行，这部分汽，工质回收，热量损失。中压扩容分离器使进入除氧器的启动疏水焓值显著降低，内置式除氧器的采用又显著提高了除氧器的承压能力，无论冷态启动、温态启动、热态启动、极热态启动，本实用新型配有中压扩容分离器的直流炉启动系统均可以全面回收电站超临界直流炉启动过程中的工质和大部分热量。

本实用新型以中压扩容分离器为核心，在电站超临界直流炉启动过程中调用汽轮机侧的回热系统、除氧系统、给水系统、旁路系统、凝汽器系统和锅炉侧的启动系统一起，在机组DCS(分布式控制系统)的协调控制下安全、经济地完成直流炉启动过程，在启动过程中各种工况均可以全面回收工质和热量，达到不差于有启动炉水循环泵的直流炉启动系统的全面回收工质和热量的效果。

本实用新型可用于设计新一代的电站超临界直流炉启动系统，也可用于对现有技术在役电站超临界直流炉启动系统的改造。

采用本实用新型的效益在于：

·冷态启动、温态启动、热态启动、极热态启动均可以全面回收电站超临界直流炉启动过程中的工质和大部分热量。

·从锅炉点火开始，水冷壁渡膨胀直到启动过程结束均可以全面回收电站超临界直流炉启动过程中的工质和大部分热量。

·无启动炉水循环泵及其子系统，大幅度降低基建投资。

·无启动炉水循环泵，节省厂用电。

·无启动炉水循环泵，检修、维护工作量小，保有费用低。

·运行简单、安全、可靠，热备用能耗低。

(四)附图说明：

图1为有炉水循环泵大气式疏水扩容器疏水泵的直流炉启动系统结构图。

图1中未画出炉水循环泵需要的各子系统，以避免系统结构图过于繁杂。炉水循环泵8在直流炉启动过程的绝大部分时间内，对启动疏水增压经炉水循环泵出口阀9压入省煤器5以回收工质和热量；但在直流炉渡膨胀期的几分钟，炉水循环泵8无法将脉冲式出现的大量启动疏水全部送回省煤器5，打开贮水箱水位调节阀31和贮水箱疏水阀32可以控制汽水分离器6内的水位在正常范围。从直流炉点火到水冷壁渡膨胀本系统会损失部分工质和热量。

为更容易理解直流炉启动系统的功能，在图1中不仅画出了直流炉启动系统的主要部套也简要画出了直流炉的主要部套和汽轮机及其辅助系统的部分主要部套。

图2为有炉水循环泵启动疏水直排凝汽器的直流炉启动系统结构图。

图2中未画出炉水循环泵需要的各子系统，以避免系统结构图过于繁杂。炉水循环泵8在直流炉启动过程的绝大部分时间内，对启动疏水增压经炉水循环泵出口阀9压入省煤器5以回收工质和热量；但在直流炉渡膨胀期的几分钟，炉水循环泵8无法将脉冲式出现的大量启动疏水全部送回省煤器5，打开贮水箱水位调节阀31和启动疏水回收阀21经背包式减温减压器40排入凝汽器25可以控制汽水分离器6内的水位在正常范围。从直流炉点火到水冷壁渡膨胀本系统会损失部分热量。

为更容易理解直流炉启动系统的功能，在图2中不仅画出了直流炉启动系统的主要部套也简要画出了直流炉的主要部套和汽轮机及其辅助系统的部分主要部套。

图3为无炉水循环泵有大气式疏水扩容器疏水泵的直流炉启动系统结构图。

在直流炉整个启动过程中，包括渡膨胀期的几分钟，汽水分离器6内的水位由贮水箱水位旁路调节阀18、贮水箱水位调节阀31和贮水箱疏水阀32组合调节；启动疏水经由贮水箱水位旁路调节阀18进入除氧器22部分热量可以回收，经贮水箱水位调节阀31和贮水箱疏水阀32进入大气式疏水扩容器33部分启动疏水不仅热量损失，由于严重的铁污染也不宜回收工质。

为更容易理解直流炉启动系统的功能，在图3中不仅画出了直流炉启动系统的主要部套也简要画出了直流炉的主要部套和汽轮机及其辅助系统的部分主要部套。

图4为无炉水循环泵启动疏水直排凝汽器的直流炉启动系统结构图。

在直流炉整个启动过程中，包括渡膨胀期的几分钟，汽水分离器6内的水位由贮水箱水位调节阀31控制，启动疏水经启动疏水回收阀21和背包式减温减压器40在凝汽器25回收，启动疏水的热量损失。

为更容易理解直流炉启动系统的功能，在图4中不仅画出了直流炉启动系统的主要部套也简要画出了直流炉的主要部套和汽轮机及其辅助系统的部分主要部套。

图5为配有中压扩容分离器的直流炉启动系统。

本实用新型的核心知识产权是在直流炉启动系统中引入了中压扩容分离器37。

汽水分离器贮水箱7出来的启动疏水经贮水箱出口截止阀41、贮水箱水位调节阀31进入中压扩容分离器37，扩容分离出来的蒸汽经中压扩容器高加截止阀36进入高压加热器12加热给水；扩容分离出来的另一路蒸汽经中压扩容器排汽调节阀39中压扩容器排汽截止阀42排入凝汽器25的低压旁路进口，用于控制中压扩容分离器37的压力；扩容分离出来的焓值较低的中压饱和水经中压扩容器疏水调节阀38、中压扩容器疏水逆止阀43进入除氧器22；在直流炉整个启动过程中，包括渡膨胀期的几分钟，本实用新型配有中压扩容分离器的直流炉启动系统可以回收全部合格工质和大部分热量。

为更容易理解直流炉启动系统的功能，在图5中不仅画出了直流炉启动系统的主要部套也简要画出了直流炉的主要部套和汽轮机及其辅助系统的部分主要部套。高压加热器一般有3台，图5中只画了有连接关系的一台。在图5中未画出机组DCS分布式控制系统以免图过于复杂。

在图1、图2、图3、图4、图5中的附图标记：

1 高温过热器、 2 屏式过热器、 3 低温过热器、

4 水冷壁、 5 省煤器、 6 汽水分离器、

7 汽水分离器贮水箱、 8 炉水循环泵、 9 炉水循环泵出口阀、

10 高温再热器、 11 低温再热器、 12 高压加热器、

13 高压旁路阀、 14 给水泵出口阀、 15 给水泵、

16 高压主汽门、 17 高压缸、 18 贮水箱水位旁路调节阀、

19 中压联合汽门、 20 中压缸、 21 启动疏水回收阀、

22 除氧器、 23 低压旁路阀、 24 低压缸、

25 凝汽器、 26 凝结水泵、 27 排污阀、

28 低压加热器、 29 高加进汽逆止阀、 30 高加进汽截止阀、

31 贮水箱水位调节阀、 32 贮水箱疏水阀、 33 大气式疏水扩容器、

34 疏水箱、 35 疏水泵、 36 中压扩容器高加截止阀、

37 中压扩容分离器、 38 中压扩容器疏水调节阀、 39 中压扩容器排汽调节阀、

40 背包式减温减压器、 41 贮水箱出口截止阀、 42 中压扩容器排汽截止阀、

43 中压扩容器疏水逆止阀。

(五)具体实施方式：

以下以一台1000MW等级的电站超临界直流炉为例，结合图5，进一步说明本实用新型配有中压扩容分离器的直流炉启动系统：

本实用新型配有中压扩容分离器37，中压扩容分离器37的进口经贮水箱水位调节阀31、贮水箱出口截止阀41与汽水分离器贮水箱7的出口连接；中压扩容分离器37的汽侧出口经中压扩容器高加截止阀36与高压加热器12汽侧进口连接；中压扩容分离器37的汽侧出口另有一路经中压扩容器排汽调节阀39、中压扩容器排汽截止阀42与凝汽器25的低压旁路进口连接；中压扩容分离器37的水侧出口经中压扩容器疏水调节阀38、中压扩容器疏水逆止阀43与除氧器22的锅炉启动疏水进口连接；汽水分离器6、汽水分离器贮水箱7、中压扩容分离器37、除氧器22、贮水箱出口截止阀41、贮水箱水位调节阀31、高加进汽截止阀30、中压扩容器高加截止阀36、中压扩容器排汽截止阀42、中压扩容器排汽调节阀39、中压扩容器疏水调节阀38与机组DCS分布式控制系统连接。

中压扩容分离器37的有效扩容分离容积30m³，设计承压4.0MPa，工作压力2.0MPa，设计温度310℃，工作温度210℃，分离器主体为直立圆筒形内径3m高4.3m，半球形封头，上、下半球形封头分别设置排汽和排水出口，启动疏水由直立圆筒的上部切向喷入，下半球形封头设置有阻旋十字板，上半球形封头排汽出口设置有水滴分离器。中压扩容分离器37的预暖采用0.8至1.3MPa厂用辅助蒸汽，贮水箱出口截止阀41关闭后自动投入。

汽水分离器贮水箱7的出口连接有具有能可靠隔离超临界压力的贮水箱出口截止阀41，贮水箱出口截止阀41打开的条件是：汽水分离器压力不高于9.0MPa、高加进汽截止阀30关闭、中压扩容器高加截止阀36打开、中压扩容器排汽截止阀42打开、中压扩容器排汽调节阀39位于起始开度、中压扩容器疏水调节阀38位于起始开度，与逻辑。

贮水箱水位调节阀31为一笼式平衡阀芯调节阀，其Cv值应能满足直流炉各种工况渡膨胀期的排水需要。

中压扩容器排汽调节阀39为一笼式平衡阀芯调节阀，其Cv值应能满足直流炉在极热态启动时能控制中压扩容分离器37的压力比除氧器22的压力高0.5MPa，调节的过渡过程中不高于1.0MPa。

中压扩容器疏水调节阀38为一笼式平衡阀芯调节阀，其Cv值应能满足直流炉各种工况渡膨胀期中压扩容分离器37向除氧器22排水的需要。

除氧器22是内置式除氧器，最高允许运行压力2.0MPa，机组满负荷除氧器运行压力1.1MPa，直流炉在极热态启动时除氧器压力不高于1.5MPa；除氧器22设置有接受中压扩容分离器37排水的接口。

高压加热器12为2号高压加热器，3台高压加热器中2号高压加热器的换热面积最大，对双列布置的高压加热器(50％×2)只需连接其中一列的2号高压加热器。

汽水分离器6、汽水分离器贮水箱7、中压扩容分离器37、除氧器22、贮水箱出口截止阀41、贮水箱水位调节阀31、高加进汽截止阀30、中压扩容器高加截止阀36、中压扩容器排汽截止阀42、中压扩容器排汽调节阀39、中压扩容器疏水调节阀38均在机组DCS(分布式控制系统)的协调控制下安全、经济地完成直流炉启动过程。

Claims

1.一种配有中压扩容分离器的直流炉启动系统，其特征在于：配有中压扩容分离器(37)，中压扩容分离器(37)的进口经贮水箱水位调节阀(31)、贮水箱出口截止阀(41)与汽水分离器贮水箱(7)的出口连接；中压扩容分离器(37)的汽侧出口经中压扩容器高加截止阀(36)与高压加热器(12)汽侧进口连接；中压扩容分离器(37)的汽侧出口另有一路经中压扩容器排汽调节阀(39)、中压扩容器排汽截止阀(42)与凝汽器(25)的低压旁路进口连接；中压扩容分离器(37)的水侧出口经中压扩容器疏水调节阀(38)、中压扩容器疏水逆止阀(43)与除氧器(22)的锅炉启动疏水进口连接；汽水分离器(6)、汽水分离器贮水箱(7)、中压扩容分离器(37)、除氧器(22)、贮水箱出口截止阀(41)、贮水箱水位调节阀(31)、高加进汽截止阀(30)、中压扩容器高加截止阀(36)、中压扩容器排汽截止阀(42)、中压扩容器排汽调节阀(39)、中压扩容器疏水调节阀(38)与机组DCS分布式控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的配有中压扩容分离器的直流炉启动系统，其特征是所述的中压扩容分离器(37)主体为直立圆筒形内径3m高4.3m，半球形封头，上、下半球形封头分别设置排汽和排水出口，启动疏水由直立圆筒的上部切向喷入，下半球形封头设置有阻旋十字板，上半球形封头排汽出口设置有水滴分离器。

3.根据权利要求1所述的配有中压扩容分离器的直流炉启动系统，其特征是所述的汽水分离器贮水箱(7)的出口连接有具有能可靠隔离超临界压力的贮水箱出口截止阀(41)。

4.根据权利要求1所述的配有中压扩容分离器的直流炉启动系统，其特征是所述的贮水箱水位调节阀(31)为一笼式平衡阀芯调节阀。

5.根据权利要求1所述的配有中压扩容分离器的直流炉启动系统，其特征是所述的中压扩容器排汽调节阀(39)为一笼式平衡阀芯调节阀。

6.根据权利要求1所述的配有中压扩容分离器的直流炉启动系统，其特征是所述的中压扩容器疏水调节阀(38)为一笼式平衡阀芯调节阀。

7.根据权利要求1所述的配有中压扩容分离器的直流炉启动系统，其特征是所述的除氧器(22)是内置式除氧器，除氧器(22)设置有接受中压扩容分离器(37)排水的接口。