600 MW 超临界锅炉启动系统的技术分析
樊泉桂, 　裴跃辉
(华北电力大学, 河北保定071003)
关键词: 　超临界锅炉; 启动系统; 再循环泵; 运行方式; 控制技术
摘　要: 　国产化600 MW超临界直流锅炉采用带有循环泵的启动系统,其主要特点是采用给水泵与循环泵并联运行的方式,提高了水冷壁在低负荷下运行的可靠性和经济性以及机组对负荷变化的跟踪性能。采用新一代启动系统可以对超临界直流锅炉启动过程中的循环流量调节、给水泵流量调节、储水箱水位调节、水冷壁由控制循环转为直流运行工况等复杂过程灵活控制。对启动系统的运行特点和本生点的技术选择问题进行了比较详细的分析。
中图分类号: 　TK229. 2 　　　　　文献标识码: 　A

1 　前　言
　　新一代超临界机组的启动系统多数采用内置式分离器和带有循环泵的启动系统。采用内置式分离器的最大优势是汽水分离器串连在汽水管道上,减少了分离器进出口的高压阀门数量。机组启动时,分离器起汽水分离的作用; 启动系统解列时,分离器不起汽水分离作用,而是充当蒸汽连通管道。
根据快速起停和灵活的机组负荷跟踪性能的需要,启动系统可采用不同的形式:即扩容器和带有再循环泵等形式。带有扩容器的启动系统初投资比较低,启动操作比较简单;而采用引进技术国产化的新一代600 MW 超临界机组多数采用带有再循环泵的启动系统。该系统对提高机组快速启停性能和保证水冷壁在30 %～35%MCR 以下范围内的运行安全性具有良好的性能和比较成熟的技术。本文重点针对带有再循环泵的启动系统进行分析。
2 　超临界600 MW 机组的启动系统
　　启动系统由启动分离器、再循环泵、贮水箱、水位控制阀、截止阀、管道及附件等组成。启动系统的主要管道包括:过冷水管道(383) ,循环泵入口管道(380) ,循环泵出口管道(381) ,高水位控制管道(341) ,循环泵旁路管道(382) 及暖管系

图1 　带有循环泵的超临界直流锅炉启动系统

统管道(384) 等。启动系统中设置有循环泵,通过循环泵建立蒸发系统的工质循环,保证水冷壁在低负荷下有良好冷却效果所需的最小流量。
给水经省煤器和水冷壁加热后,形成汽水混合物,流入汽水分离器,经汽水分离后的热水被循环泵重新送入省煤器。采用循环泵可减少工质流失及热量损失,提高机组的启动速度和对跟踪负荷变化的适应性能,节省启动燃料,提高电厂的经济性,同时可减少启动时对锅炉的热冲击。
超临界600 MW 机组的启动系统采用2 个启动分离器,在锅炉启动过程中和低负荷运行时可进行有效的汽水分离。启动分离器为直立式布置,其结构型式为圆柱形筒体、球形封头、筒体及封头材料均为SA - 335P91 。
贮水箱为圆柱形结构,内径为732. 9 mm ,长度约为22. 5 m ,具有足够的水容积和汽扩散空间。贮水箱上设置有水位测点、压力测点、温度测点、放气、疏水接头等。
3 　循环泵的投运条件和工作特点
　　为了保证机组正常启动,避免启动系统的误动作,锅炉循环泵由运行人员启动。
循环泵启动允许条件为循环泵冷却水正常,循环泵出口至分离器储水箱之间的再循环阀(382) 开启。
当负荷低于29 %BMCR 时,为保证水冷壁系统的正常冷却,循环泵投入运行。如果此时循环泵处于自动状态,并且循环泵启动条件满足时,循环泵将自动复位。
当机组负荷高于31 %BMCR 时,锅炉进入纯直流运行工况,循环泵应关闭。
当贮水箱中压力过高、水位过低、入口静压头过低及过冷水量较低时,循环泵处于超压、入口汽化及冷却不良等不安全的运行工况,此时循环泵将跳闸。
4 　启动系统的功能及控制方式
4. 1 设置省煤器排气功能
　　锅炉上水时,为避免流动的不稳定或流量分配不均以及防止受热面的氧腐蚀,必须排放掉省煤器中的空气,故应开启省煤器放气阀(30221 ,30222) 。当MF T 复位时,省煤器放气阀连锁关闭,避免运行过程中因阀门开放而引起水冷壁缺水干烧事故。这一功能与亚临界锅炉启动排气的功能一致。
4. 2 贮水箱水位控制功能
　　当系统处于直流运行状态时,循环泵停止运行,通过387 阀门来控制贮水箱中的水位,避免贮水箱满水或缺水,它类似于汽包水位控制。为了能够随时根据负荷变化启动循环泵,专门设置的暖管系统应投入运行,以保证循环泵系统处于热备用状态。
当循环泵处于运行状态或减温器关断阀关闭时,387 阀连锁关闭。
4. 3 专门设置的循环泵过冷水调节功能为循环泵安全运行提供必要条件
　　由于循环泵处于饱和水状态,一旦压力降低,就有汽化的危险。因此由给水泵出口至储水箱的过冷水系统将少量未经高压加热器加热的给水送至贮水箱,为冷却循环泵提供过冷水,并保证循环泵入口净压头,防止循环泵入口的水发生汽化,同时也避免省煤器沸腾。
当炉水达到要求的质量后,建立了正常的循环,准备点火前,应开启383 阀门,调节过冷水流量,使其满足循环泵入口静压头的要求。
当再循环管路的381 阀门即将关闭时, 由383 阀门将过冷水流量减至0 。当贮水箱水位达到高水位时,383 阀门连锁关闭。
4. 4 专门设置暖管系统使启动系统随时处于热备用状态
　　暖管系统的作用是当锅炉处于直流运行,启动系统处于停运状态时,从省煤器出口引出少量温度较高的水至循环泵管路和高水位控制管路,使启动系统一直处于热备用状态。一旦机组负荷降低,启动系统投运时,可减少工质对启动系统的热冲击,尤其是减少对循环泵的热冲击。
4. 5 贮水箱高水位控制可防止分离器带水运行
　　当循环泵未投运时,341 阀用来控制贮水箱的高水位,并且当381 阀与387 阀同时控制贮水箱水位时,优先采用341 阀控制贮水箱高水位。
当水位达到L2’时,34121 和34122 全开,水位为L2 时,2 阀全关。锅炉点火后不久,炉膛中的水被加热,产生气泡,并迅速膨胀,储水箱水位将迅速上升,此时341 阀应有预动作,以保证汽水膨胀时能迅速开启。
当341 阀需要开启或机组负荷< 30 % ,阀341B21 及341B22 应连锁开启。
贮水箱水位控制方式如图2 所示。


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