CN204922929U - 循环流化床锅炉再热器紧急保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，所述循环流化床锅炉设置有汽机高压旁路，汽机高压旁路并联布置于汽轮机高压缸入口至高压缸出口，高压缸出口与锅炉再热器系统连接，所述再热器紧急保护系统包括减温水箱，减温水泵和减温水泵驱动装置，所述减温水泵的出口经流量控制阀与汽机高压旁路的减温水入口连接，减温水泵的进口可以与减温水箱，或除氧器的出口，或除氧水箱的出口连接，能向汽机高压旁路提供足够的备用减温水，对过热蒸汽进行减温减压后用于冷却锅炉再热器受热面，其设计容量、设备出力均远远小于常规紧急补水系统，初始投资成本低。

Description

循环流化床锅炉再热器紧急保护系统

技术领域

本实用新型涉及循环流化床锅炉技术领域，尤其是一种循环流化床锅炉再热器安全运行保障设备。

背景技术

循环流化床锅炉炉内主循环回路存在大量蓄热的循环固体颗粒，且主循环回路中为防止磨损敷设了大量蓄热能力较强的耐火耐磨料，因此在全厂失电给水中断的情况下，电厂为防止因炉内大量蓄热造成锅炉受热面干烧导致金属壁温过高发生受热面管子烧坏的情况，通常会要求设置一套紧急补水系统，用于提供锅炉给水、减温水等各种紧急用水。

现有的循环流化床锅炉紧急补水系统的基本配置至少包括：一个大容量水箱、高压头紧急给水泵、一个大功率柴油机及柴油箱等附属设备、润滑油系统等及其他的一些传动设备、阀门管路系统及控制系统等，整个初投资、运行维护费用非常高。

根据电厂实践运行表明，电厂发生全厂失电给水中断的几率非常低，并且即使发生了全厂失电给水中断的情况，经核算，对于锅炉一次汽侧来说，省煤器系统、锅筒、水冷壁系统的总存水量足以用于冷却水冷壁及过热器系统。因此从电厂初投资和运行经济性的角度考虑，采用现有的紧急补水系统得不偿失。

但对于循环流化床锅炉再热器系统，尤其是设置在主循环回路中的再热器受热面等高温级再热器受热面，在全厂失电时，若不采用紧急保护系统，则会因锅炉过热器系统出来的过热蒸汽无法减温减压后送入锅炉再热器系统对再热器受热面进行冷却，再热器即使采用更高等级的材料也会因干烧造成受热面管子烧坏等情况，无法得到更好的保护。因此，迫切需要考虑一种优化的循环流化床锅炉紧急补水系统，既能保证再热器系统安全，又能克服现有系统投资高、运行维护费用高的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能保证再热器系统安全且投资成本更小的循环流化床锅炉再热器紧急保护系统。本实用新型是基于以下分析提出的。

一般带再热器的循环流化床锅炉均设置了两级串联旁路系统，分为汽机高压旁路和汽机低压旁路两部分，汽机高压旁路并联布置于汽轮机高压缸入口至高压缸出口、汽机低压旁路并联布置于汽轮机中压缸入口至凝汽器。该旁路系统的其中一个作用就是在各种工况下向锅炉再热器受热面通入蒸汽，冷却再热器，防止超温损坏。

在全厂失电等事故情况下，对于循环流化床锅炉，存在下述情况：第一，外部电源仅余备用电源，也即保安电源；第二，不能投运任何辅机；第三：炉内床料及耐火耐磨材料大量蓄热释放缓慢。因此，在全厂失电时，汽轮机高压缸入口的主汽调阀和中压缸入口的再热蒸汽调阀均处于关闭状态，汽机高压旁路和汽机低压旁路也需要开启保安电源才能动作，锅炉过热器系统出口和锅炉再热器系统出口的处于额定温度和额定压力的蒸汽在汽机高压旁路和汽机低压旁路无法运作时，只能在炉内憋压待超压后从安全泄压装置排出。蒸汽损失后会造成锅炉受热面中的蒸汽减少，受热面在高温环境中佷容易被烧坏。

对于过热器侧：以蒸发量为1025t/h的300MW亚临界等级循环流化床锅炉为例，在没有设置紧急补水系统时，锅炉在满负荷工况运行时突遇给水中断的情况，过热蒸汽损失量计算如下：失电后最初的30s内损失的蒸汽量为蒸发量的50%，即512.5t/h；随后的20min内损失的蒸汽量为蒸发量的5%，即51.25t/h；随后的2.5h内损失的蒸汽量为蒸发量的3%，即30.75t/h；总量约98t。而此时，水冷系统水容积约143.1m³，锅筒水容积约24.5m³，省煤器水容积约81m³，根据系统运行温度压力得出实际存水质量约为154t，因此这154t的存水足以用于补充失电后损失的98t的过热蒸汽量。因此从以上数据分析，在全厂失电给水中断时，锅炉本身的存水量足以用于冷却过热器系统，不需要设置紧急补水系统。如果要按现有常规设计来设紧急补水系统，则紧急补水系统的设计容量为（98+10）×1.5＝162（t），其中，10t为紧急补水系统向汽机高压旁路提供的备用减温水量，1.5为考虑设计余量的安全系数，紧急补水系统容量大、设备选型出力大、初投资大。

对于再热器侧：若不设置再热器紧急保护系统，再热器系统在再热蒸汽损失之后因汽机高压旁路无法投入运行而没有及时补充进来的冷却蒸汽，可能会导致再热器受热面尤其是高温级再热器受热面干烧而损坏的情况出现，因此再热器侧需要设置一套紧急保护系统。以蒸发量为1025t/h的300MW亚临界等级循环流化床锅炉为例，在全厂失电时，为保护再热器受热面，需要从锅炉过热器出口引一部分蒸汽经汽机高压旁路减温减压后引入锅炉再热器系统对再热器受热面进行冷却。根据计算，在失电后2～3小时内，从锅炉过热器引出的过热蒸汽量约为60t即可。再热器紧急保护系统所提供的备用减温水用于对流经汽机高压旁路的过热蒸汽降温，即所需备用减温水量为约10t，考虑余量后，再热器紧急保护系统的出力可以按15t进行系统配置，约为常规紧急补水系统的10%左右。

综上，相比于常规紧急补水系统，本实用新型提出以下的循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，其根据锅炉具体情况的不同，可以考虑设置专用减温水箱，或者直接从除氧器或者除盐水箱引出水作为减温水，在紧急失电情况下使用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案之一是：循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，所述循环流化床锅炉设置有汽机高压旁路，汽机高压旁路并联布置于汽轮机高压缸入口至高压缸出口，高压缸出口与锅炉再热器系统连接，所述再热器紧急保护系统包括减温水箱，减温水泵和减温水泵驱动装置，所述减温水泵的出口经流量控制阀与汽机高压旁路的减温水入口连接。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案之二是：循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，所述循环流化床锅炉设置有除氧器和汽机高压旁路，汽机高压旁路并联布置于汽轮机高压缸入口至高压缸出口，高压缸出口与锅炉再热器系统连接，所述再热器紧急保护系统包括减温水泵和减温水泵驱动装置，所述减温水泵的入口与除氧器的出口连接，所述减温水泵的出口经流量控制阀与汽机高压旁路的减温水入口连接。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案之三是：循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，所述循环流化床锅炉设置有除盐水箱和汽机高压旁路，汽机高压旁路并联布置于汽轮机高压缸入口至高压缸出口，高压缸出口与锅炉再热器系统连接，所述再热器紧急保护系统包括减温水泵和减温水泵驱动装置，所述减温水泵的入口与除盐水箱的出口连接，所述减温水泵的出口经流量控制阀与汽机高压旁路的减温水入口连接。

减温水泵驱动装置及流量控制阀配有自启动控制器并接入保安电源，所述自启动控制器在循环流化床锅炉系统常规电源断电时，启动减温水泵驱动装置并打开流量控制阀。

减温水泵驱动装置为柴油机。

本实用新型提出的循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，在全厂失电的情况下，需立即开启保安电源带动汽机高压旁路减温减压装置，同时立即启用汽机高压旁路备用减温水系统，向汽机高压旁路减温减压装置提供足够的减温水，以对过热蒸汽进行减温减压后用于冷却锅炉再热器受热面。

本实用新型的有益效果是：能提供足够的备用减温水，对过热蒸汽进行减温减压后用于冷却锅炉再热器受热面，但仅用于向汽机高压旁路提供备用减温水，其设计容量、设备出力均远远小于常规紧急补水系统，水箱容积相比常规紧急补水系统的水箱容积大大减小，甚至可以考虑不设水箱，直接从锅炉的除氧器引出一路除盐水作为备用减温水，减温水泵的压头也远小于常规紧急补水系统的减温水泵，减温水泵的驱动方式可采用一套小型柴油机，也可以采用电驱或者其他驱动方式，其出力远小于常规紧急补水系统，更减少了投资成本，因此整个再热器紧急保护系统的初投资远远低于常规紧急补水系统。当然，是否以本实用新型替换常规紧急补水系统，建议根据锅炉系统设计进行估算后确定，以保证使用安全。

附图说明

图1是常规循环流化床锅炉紧急保护系统的示意图（减温水供应系统未画出）。

图2是本实用新型循环流化床锅炉再热器紧急保护系统的示意图。

图中标记为：1-汽机高压旁路，2-汽机低压旁路，3-减温水泵，4-减温水泵驱动装置，5-锅炉过热器系统，6-锅炉再热器系统，7-汽机高压缸，8-汽机中压缸，9-汽机高压缸入口主汽调门，10-汽机中压缸入口再热蒸汽调门，11-减温水箱，12-流量控制阀，13-冷凝器。

图2中未示出自启动控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图2所示，本实用新型的循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，所述循环流化床锅炉设置有除氧器和汽机高压旁路1，汽机高压旁路1并联布置于汽轮机高压缸入口至汽轮机高压缸出口，汽轮机高压缸出口与锅炉再热器系统6连接，所述再热器紧急保护系统包括减温水泵3和减温水泵驱动装置4，所述减温水泵3的入口与锅炉的除氧器或者除盐水箱的出口连接，所述减温水泵3的出口经流量控制阀12与汽机高压旁路1的减温水入口连接，减温水泵驱动装置4采用柴油机，以便在失电情况下可靠地立即启动。

从最不利角度考虑，当循环流化床锅炉正在BMCR（最大连续蒸发量）工况正常运行时，突然遭遇全厂失电的情况，汽机高压缸入口主汽调门9和汽机中压缸入口再热蒸汽调门10立即处于关闭状态，汽机高压旁路1和汽机低压旁路2也处于瘫痪状态，旁路需开启保安电源才能运作。此时，从锅炉过热器系统5出来的过热蒸汽和从锅炉再热器系统6出来的再热蒸汽只能在炉内憋压待超压后从安全泄压装置排出。为避免大量蒸汽损失，并且使得有足够的过热蒸汽经汽机高压旁路1减温减压后进入锅炉再热器系统6对再热器受热面进行有效冷却，此时，应及时开启保安电源使汽机高压旁路1投入运行，同时应立即启动锅炉再热器紧急保护系统，即立即启动减温水泵驱动装置4发电带动减温水泵3动作，使来自除盐水箱或者来自除氧器的水作为备用减温水立即送入汽机高压旁路1。在汽机高压旁路1中，从锅炉过热器系统5过来的过热蒸汽经过减温减压后被送入锅炉再热器系统6，对锅炉再热器受热面进行有效冷却，避免锅炉再热器受热面因没有足够的冷却蒸汽而发生干烧造成受热面损坏的情况发生。

实施例：

如图2所示，循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，所述循环流化床锅炉设置有汽机高压旁路1，汽机高压旁路1并联布置于汽轮机高压缸入口至汽轮机高压缸出口，汽轮机高压缸出口与锅炉再热器系统6连接，其特征是：所述再热器紧急保护系统包括减温水箱11，减温水泵3和减温水泵驱动装置4，所述减温水泵3的出口经流量控制阀12与汽机高压旁路1的减温水入口连接，减温水泵驱动装置4及流量控制阀12配有自启动控制器（图中未示出）并接入保安电源。循环流化床锅炉系统正常工作时，减温水泵驱动装置4为停止状态，流量控制阀12为关闭状态。在循环流化床锅炉系统常规电源断电时，所述自启动控制器启动减温水泵驱动装置4并打开流量控制阀12。

Claims (9)

1.循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，所述循环流化床锅炉设置有汽机高压旁路（1），汽机高压旁路（1）并联布置于汽轮机高压缸入口至汽轮机高压缸出口，汽轮机高压缸出口与锅炉再热器系统（6）连接，其特征是：所述再热器紧急保护系统包括减温水箱（11），减温水泵（3）和减温水泵驱动装置（4），所述减温水泵（3）的出口经流量控制阀（12）与汽机高压旁路（1）的减温水入口连接。

2.如权利要求1所述的循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，其特征是：减温水泵驱动装置（4）及流量控制阀（12）配有自启动控制器并接入保安电源，所述自启动控制器在循环流化床锅炉系统常规电源断电时，启动减温水泵驱动装置（4）并打开流量控制阀（12）。

3.如权利要求1所述的循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，其特征是：减温水泵驱动装置（4）为柴油机。

4.循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，所述循环流化床锅炉设置有除氧器和汽机高压旁路（1），汽机高压旁路（1）并联布置于汽轮机高压缸入口至汽轮机高压缸出口，汽轮机高压缸出口与锅炉再热器系统（6）连接，其特征是：所述再热器紧急保护系统包括减温水泵（3）和减温水泵驱动装置（4），所述减温水泵（3）的入口与除氧器的出口连接，所述减温水泵（3）的出口经流量控制阀（12）与汽机高压旁路（1）的减温水入口连接。

5.如权利要求4所述的循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，其特征是：减温水泵驱动装置（4）及流量控制阀（12）配有自启动控制器并接入保安电源，所述自启动控制器在循环流化床锅炉系统常规电源断电时，启动减温水泵驱动装置（4）并打开流量控制阀（12）。

6.如权利要求4所述的循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，其特征是：减温水泵驱动装置（4）为柴油机。

7.循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，所述循环流化床锅炉设置有除盐水箱和汽机高压旁路（1），汽机高压旁路（1）并联布置于汽轮机高压缸入口至汽轮机高压缸出口，汽轮机高压缸出口与锅炉再热器系统（6）连接，其特征是：所述再热器紧急保护系统包括减温水泵（3）和减温水泵驱动装置（4），所述减温水泵（3）的入口与除盐水箱的出口连接，所述减温水泵（3）的出口经流量控制阀（12）与汽机高压旁路（1）的减温水入口连接。

8.如权利要求7所述的循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，其特征是：减温水泵驱动装置（4）及流量控制阀（12）配有自启动控制器并接入保安电源，所述自启动控制器在循环流化床锅炉系统常规电源断电时，启动减温水泵驱动装置（4）并打开流量控制阀（12）。

9.如权利要求7所述的循环流化床锅炉再热器紧急保护系统，其特征是：减温水泵驱动装置（4）为柴油机。