CN203744209U - 一种应用于火力发电厂的节能型快速启动系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应用于火力发电厂的节能型快速启动系统，用于超临界机组或超超临界机组，包括，与辅汽调节阀连接的含除氧水箱的除氧器，与暖泵门连接的给水泵，高压加热器，锅炉，省煤器进口阀，省煤器，水冷壁，汽水分离器，汽水分离器疏水箱，第一调节阀，大气式扩容器及疏水箱，过热器，再热器，高压缸，中压缸，低压缸，发电机和凝汽器，系统还包括连接所述高压缸进出口的高压旁路调节阀，连接所述中压缸入口和所述凝汽器的低压旁路调节阀，其特征在于，还包括连接所述高压加热器的它源加热蒸汽管路及管路上的它源加热蒸汽调节阀，还包括连接在所述汽水分离器疏水箱和所述除氧器之间的管路及设置在管路上的第二调节阀，以回收给水工质及热量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应用于火力发电厂的节能型快速启动系统，用于超临界机组或超超临界机组，属于火力燃煤发电机组领域。
背景技术
随着燃煤电厂技术的日益成熟，以及节能减排等环保要求的不断提高，大型火电机组已普遍采用超临界和超超临界参数。目前这些机组的启动方法，主要有以下两种：疏水扩容式和带炉水循环泵式。在这两种启动方法中，锅炉进水前需要除氧器加热投入，将给水加热至锅炉要求的上水温度(一般在105℃左右，不同锅炉厂商对此有不同的规定)，然后向锅炉上水；在锅炉上水同时对锅炉进行冷态冲洗；当锅炉水质合格后启动风烟系统，在锅炉满足点火条件后启动燃油系统进行点火，点火完成后锅炉进行升温升压；当水冷壁达到一定温度后(一般为150-190℃，不同锅炉厂商对此有不同的规定)，锅炉进行热态清洗。当锅炉水质合格后，加大燃料量，锅炉再次进行升温升压，直到蒸汽品质合格且达到一定参数要求后，进行暖阀操作，暖阀完成后，待主蒸汽、再热蒸汽的温度和压力达到汽轮机冲转要求，进行冲转。
在上述传统的启动系统中，点火前锅炉进水温度低，使得启动初期锅炉各部件温差会较大，导致热应力较大。为此，只能缓慢增加燃料量的投入、限制炉膛的热负荷，而风机的启动存在最小风量(一般为30％)，在炉膛热量本身有限的情况下，风会带走大量热量，再加上省煤器、水冷壁本身巨大的蓄热量，因而锅炉升温升压过程很慢。另外，在启动初期，由于给水温度低，过热器、再热器内尚无蒸汽流动，处于“干烧”状态，即使当水冷壁温度超过100℃后，由于炉膛热负荷受限制，产生的蒸汽流量也较少，为保护过热器和再热器，锅炉燃料加载速率也进一步受到限 制。而当水冷壁缓慢升温达到锅炉热态清洗条件时，该过程也会耗时较长，再加之后续的暖阀过程等，所有这些，都导致了机组采用传统启动方法的时间较长，因此，燃料量及厂用电的消耗也会较大。
并且，上述传统启动的系统，在点火后，较低的给水温度造成了省煤器变成了巨大的“冷却器”，排烟在省煤器内被冷却而造成一、二次风不能在空气预热器得到有效加热，从而恶化了燃烧条件，由于一、二次风温较低，不易满足投粉条件，对传统点火方式来说，这势必导致助燃油量增加，使得启动成本进一步上升。
为了减少锅炉启动燃油等的消耗，降低成本，很多电厂已经开始尝试各种新型锅炉点火方式来达到启动时少用油甚至不用油的目的，如采用等离子点火方式和小油枪点火方式。但是，采用等离子或小油枪燃烧器后，并未缩短机组启动时间，只是以燃煤替代了一定的燃油，但同时也带来了一系列安全问题，诸如煤粉燃烬率低，从而危及锅炉尾部空预器等设备的安全；火焰燃程长，直接冲刷受热面，而尚无蒸汽流动的过热器、再热器处于“干烧”状态，极易造成这些受热面的永久性伤害等问题。
通常大型超(超)临界机组冷态启动从点火到并网需要8-10小时左右，启动中所消耗的煤、燃油、厂用电较大。以某发电公司的900MW超临界机组为例，一次启动所消耗的燃油、燃煤及厂用电数量如表1所示。
表1900MW超临界机组冷态启动各项消耗量
中国专利ZL200710046959.9及ZL200710046960.1提供了“疏水扩容启动直流锅炉邻汽加热锅炉的启动方法”和“带炉水循环泵直流锅炉邻汽加热锅炉的启动方法”，在待启动机组的高压加热器上连通一路有可接收它源加热蒸汽的蒸汽管道，用来加热锅炉的给水，间接加热锅炉受热面，在受热面金属温度达到与所述它源蒸汽的饱和温度的温差小于规定值(所述规定值是规程中规定的)时，加大给水流量 至最低点火流量以上，启动锅炉的风烟系统，锅炉点火，当一、二次风温满足投粉条件时启动制粉系统，当汽水品质合格后，蒸汽温度和压力满足冲转条件，机组冲转。
常磊等人披露了汽轮机的高压旁路系统在冷态启动时的一种运行方式：锅炉点火前，高压旁路调节阀预置一个最小开度Ymin(20％左右)，保证锅炉产生的蒸汽能够流过过热器和再热器(超临界直流锅炉启动系统和汽轮机旁路系统的研究，《电站系统工程》，2005年第21卷第1期)。实际上，若不采用邻汽加热方式，在锅炉点火初期，由于水冷壁内的工质温度较低，锅炉各部件的热应力较大；此时过热器、再热器依然会处于“干烧”状态，为了减少锅炉各部件的热应力及降低“干烧”对锅炉造成的损害，锅炉升温升压速度依然只能很慢，所以采用该方法启动时，机组启动所用的时间依然很长，燃料、厂用电消耗量依然巨大。
因此，本领域中现有的火电机组启动方法还有待于在安全性、节能降耗、启动速度等方面做进一步改善。
实用新型内容
鉴于现有机组启动技术的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种可靠性高、启动时间短、成本低的节能型快速启动系统。
本实用新型提供的一种应用于火力发电厂的节能型快速启动系统，用于超临界机组或超超临界机组，包括，与辅汽调节阀连接的含除氧水箱的除氧器，与暖泵门连接的给水泵，高压加热器，锅炉，省煤器进口阀，省煤器，水冷壁，汽水分离器，汽水分离器疏水箱，第一调节阀，大气式扩容器及疏水箱，过热器，再热器，高压缸，中压缸，低压缸，发电机和凝汽器，所述除氧器的给水通过所述给水泵进入所述高压加热器，所述给水进一步通过所述省煤器进口阀从所述高压加热器进入所述锅炉的省煤器，吸收烟气热量后再至所述水冷壁，给水在所述水冷壁中经过加热后进入所述汽水分离器，在所述汽水分离器中，分离出的蒸汽至所述过热器进一步加热，变成过热蒸汽，再至所述高压缸作功，作功后的高压缸排汽则回至所述再热器吸收热量，然后再至所述中压缸作功，所述中压缸排汽则进一步至所述低压缸作功， 所作功带动所述发电机，而低压缸排汽则回至所述凝汽器，同时，在汽水分离器中，分离出的水进入所述汽水分离器疏水箱，通过所述第一调节阀进入所述大气式扩容器及疏水箱，系统还包括连接所述高压缸进出口的高压旁路调节阀，连接所述中压缸入口和所述凝汽器的低压旁路调节阀，其特征在于，还包括连接所述高压加热器的它源加热蒸汽管路及管路上的它源加热蒸汽调节阀，还包括连接在所述汽水分离器疏水箱和所述除氧器之间的管路及设置在管路上的第二调节阀，以回收给水工质及热量。
本实用新型提供的一种应用于火力发电厂的节能型快速启动系统，具有如下优点：
1、锅炉点火前阶段。以给水作为热量载体，通过它源蒸汽加热给水，将锅炉均匀加热到较高温度，相当于使锅炉的汽水系统由冷态启动转为热态启动，将常规启动方法中锅炉点火初期的升温升压过程提到锅炉点火前完成，从而大大节省了该阶段的启动时间；然后利用省煤器进口阀对进入锅炉的高温给水进行节流使之成为汽-液两相流，由于两相流对金属表面污垢的冲刷和清洗作用远远优于单相水流，因此实际的清洗效果将远优于传统的热态清洗方式，即将常规启动方法中锅炉的热态冲洗环节提到锅炉点火前完成，故又相对节省了该环节的启动时间，由于两相流的冲洗效果好，还可缩短冲洗时间，相对节约循环清洗水量；与此同时，汽－液两相流在汽水分离器进行分离，分离出的蒸汽进入过热器和再热器，避免了这些对流受热面的“干烧”，有利于设备安全性及加速燃料量的投入；另外，锅炉受热面在点火前阶段已均匀达到较高温度，因而在点火时可减少锅炉启动时受热面的热应力，并且，水冷壁入口的欠焓被消除，水动力问题也迎刃而解。
对于常规的启动方式，即使是极热态启动，由于进水温度仅105℃左右，使省煤器成了硕大的“烟气冷却器”，使流出省煤器的烟气温度大大降低，也使点火初期空预器的出口风温大大降低，极大地恶化了低负荷阶段的炉膛稳燃性能。而采用本启动方式后，在点火前开启送、引风机进行炉膛吹扫时，已被蒸汽和高温热水加热的过热器、再热器和省煤器，成为了硕大无比的暖风器，反向加热了流出炉膛的空气，此热风在空预器中又加热了进风，从而形成良性循环，在锅炉点火时就在炉 膛内形成了热风、热炉的热环境，极大地改善了燃烧条件。所有这些都为后续锅炉点火阶段燃料加载速率的提升打下了基础。
2、锅炉点火阶段。由于在锅炉点火前阶段就已消除诸如锅炉热应力大、水动力性差、对流受热面内无蒸汽或蒸汽流量少等限制锅炉热负荷快速上升的因素，因此，该阶段可快速提升锅炉受热面的温升速率，在点火初期，通过燃油来提升锅炉热负荷，由于给水在暖炉时就已先加热了过热器、再热器和省煤器，使之成为巨大的“暖风器”，排烟依次经过过热器、再热器和省煤器受热，并通过空预器加热了一次风、二次风，因而，短时间内即可满足投粉条件，大大缩短了投油时间，节省了燃油量，并极大地改善了锅炉的点火和稳燃条件，提高了启动安全性。随后，在锅炉升温升压过程中，为确保既快速又安全，通过调节汽轮机旁路阀门的开度，控制主蒸汽和再热蒸汽的流量和升温升压速率，使其尽可能接近甚至达到锅炉厂家的限定值，当主蒸汽和再热蒸汽温度大于汽轮机暖阀温度时，便始暖阀，使主机较早满足冲转条件。
综上，本实用新型提供的一种应用于火力发电厂的节能型快速启动系统可大幅度缩短机组启动时间、从而降低启动过程中燃料、厂用电等消耗，减少机组启动成本。并且还可大大提高机组启动及设备安全性。
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本实用新型的原理示意图。
图2是本实用新型的具体实施例示意图。
其中，1-辅汽调节阀；2-除氧器；3-暖泵门；4-给水泵；5-它源加热蒸汽调节阀；6-高压加热器；7-省煤器进口阀；8-省煤器；9-再热器；10-过热器；11-锅炉；12-水冷壁；13-汽水分离器；14-汽水分离器疏水箱；15-第一调节阀；16-大气式扩容器及疏水箱；17-高压旁路调节阀；18-低压旁路调节阀；19-高压缸；20-中压缸；21-低压缸；22-凝汽器；23-发电机；24-第二调节阀。
具体实施方式
下面以某采用一次再热、疏水扩容式的超超临界机组作为具体实施例，具体描述本实用新型的应用于火力发电厂的节能型快速启动系统(本实用新型专利的节能型快速启动系统同样适用于采用二次再热、炉水循环泵式的机组，此处不再单独列出，但应都在本实用新型专利保护范围内)。这里的超(超)临界机组是本行业的惯用称呼，用于表示超临界机组和超超临界机组。
在该具体实施例中，如图1和2所示，它源蒸汽压力为6MPa。
一种应用于火力发电厂的节能型快速启动系统，用于超临界机组或超超临界机组，包括，与辅汽调节阀1连接的含除氧水箱的除氧器2，与暖泵门3连接的给水泵4，高压加热器6，锅炉11，省煤器进口阀7，省煤器8，水冷壁12，汽水分离器13，汽水分离器疏水箱14，第一调节阀15，大气式扩容器及疏水箱16，过热器10，再热器9，高压缸19，中压缸20，低压缸21，发电机23和凝汽器22，所述除氧器2的给水通过所述给水泵4进入所述高压加热器6，所述给水进一步通过所述省煤器进口阀7从所述高压加热器6进入所述锅炉11的省煤器8，吸收烟气热量后再至所述水冷壁12，给水在所述水冷壁12中经过加热后进入所述汽水分离器13，在所述汽水分离器中，分离出的蒸汽至所述过热器10进一步加热，变成过热蒸汽，再至所述高压缸19作功，作功后的高压缸排汽则回至所述再热器9吸收热量，然后再至所述中压缸20作功，所述中压缸排汽则进一步至所述低压缸21作功，所作功带动所述发电机23，而低压缸排汽则回至所述凝汽器22，同时，在汽水分离器中，分离出的水进入所述汽水分离器疏水箱14，通过所述第一调节阀15进入所述大气式扩容器及疏水箱16，系统还包括连接所述高压缸进出口的高压旁路调节阀17，连接所述中压缸入口和所述凝汽器22的低压旁路调节阀18，其特征在于，还包括连接所述高压加热器6的它源加热蒸汽管路及管路上的它源加热蒸汽调节阀5，还包括连接在所述汽水分离器疏水箱14和所述除氧器2之间的管路及设置在管路上的第二调节阀24，以回收给水工质及热量。
其具体启动方法包括以下步骤：
步骤一、含除氧水箱的除氧器2进水后，开启辅汽调节阀1利用辅汽加热除氧器2中的给水；同时，开启给泵暖泵门3，对给水泵4进行暖泵；
步骤二、当给水泵4满足启动条件后，启动给水泵4，开启它源加热蒸汽调节阀5加热高压加热器6中的给水；当给水温度接近250℃时，维持该温度并适量开启省煤器进口阀7进行锅炉11上水并对锅炉进行加热,使得高温给水经过省煤器进口阀的节流和降压作用形成汽-液两相流，利用汽-液两相流对金属壁面的强烈冲刷作用，在对锅炉进行加热的同时完成热态清洗过程；
步骤三、当给水温度接近它源蒸汽压力对应的饱和温度，在本具体实施方式中为250℃，且水冷壁出口达到一定压力时，加大给水流量至最低点火流量以上，启动所述锅炉11的风烟系统，待吹扫程序完成后即可进行锅炉燃油点火，由于水冷壁入口已无欠焓，即无水动力之忧，燃油点火后可迅速将大部分油枪投入。而后开启一次风机，当一次风温满足投粉条件时即启动制粉系统，快速增加燃煤热负荷，在燃煤热负荷高于最低断油热负荷时切断燃油；
步骤四、调节汽轮机高压旁路调节阀17、低压旁路调节阀18的开度，实现锅炉升温升压速率的控制，使其贴近锅炉规定的速率限值，当主蒸汽和再热蒸汽温度大于汽轮机规定的暖阀温度时便开始暖阀，使主机较早满足冲转条件。
较佳地，其中所述步骤(b)之前，采用锅炉静压上水方式，即利用除氧器内的压力能及其本身位能，不启动给水泵，完成锅炉上水过程，由于除氧器内的饱和水温远高于冷态清洗温度，清洗效果会远优于冷态清洗，这可替代部分热态清洗过程。另外，步骤b可通过调节它源蒸汽进入高压加热器的压力、流量，以满足锅炉水冷壁等受热面温升速率的要求。
较佳地，步骤d通过控制汽轮机旁路阀门开度来控制主蒸汽和再热蒸汽的流量和升温升压速率，使其尽可能接近甚至达到锅炉厂家的限定值。
较佳地，当待启动机组启动完毕后，自身机组正常工作抽汽的压力达到它源加热蒸汽压力时，可停止它源加热蒸汽，恢复正常用汽。
其中当所述待启动机组为冷态、温态启动时，依次执行上述步骤。
其中当所述待启动机组为热态启动时，步骤a、b可同时进行，然后再依 次执行步骤c、d。
当待启动机组为极热态启动时，所述方法还包括在所述锅炉炉膛吹扫、锅炉受热面降温的同时，利用它源蒸汽在高压加热器中加热给水，待水冷壁与给水温度温差小于规定值时，再依次执行步骤c、d。
本实用新型中提到的“它源加热蒸汽”是指来自邻近的另一台机组或者蒸汽发生装置。通常容量大于50MW机组都有蒸汽压力约为3.7MPa-6MPa的抽汽(其对应饱和温度约为245℃-275℃)，用此压力的抽汽能把给水加热至240℃以上，这就能大大提高启动阶段的给水温度。
采用本实用新型的启动系统后，某电厂1000MW机组的三次冷态启动中各项消耗值如表2所示。
表2采用节能型快速启动系统后机组冷态启动时的各项消耗值
表3给出了采用本实用新型节能型快速启动系统前后各项参数的比较，从中可以看出，采用本实用新型的快速启动系统后，机组的节能、降耗效果是非常明显的。
表31000MW机组采用节能型快速启动系统与900MW机组传统启动系统的比较
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (1)
1.一种应用于火力发电厂的节能型快速启动系统，用于超临界机组或超超临界机组，所述节能型快速启动系统包括，与辅汽调节阀连接的含除氧水箱的除氧器，与暖泵门连接的给水泵，高压加热器，锅炉，省煤器进口阀，省煤器，水冷壁，汽水分离器，汽水分离器疏水箱，第一调节阀，大气式扩容器及疏水箱，过热器，再热器，高压缸，中压缸，低压缸，发电机和凝汽器，所述节能型快速启动系统还包括连接所述高压缸进出口的高压旁路调节阀，连接所述中压缸入口和所述凝汽器的低压旁路调节阀，其特征在于，还包括连接所述高压加热器的它源加热蒸汽管路及管路上的它源加热蒸汽调节阀，还包括连接在所述汽水分离器疏水箱和所述除氧器之间的管路及设置在管路上的第二调节阀。
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| CN104913325A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-09-16 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 锅炉的燃烧控制方法 |
| CN104913325B (zh) * | 2015-06-30 | 2017-10-27 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 锅炉的燃烧控制方法 |
| CN108665991A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-10-16 | 西安热工研究院有限公司 | 一种高温气冷堆核电机组极热态启动的系统和方法 |
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