超临界直流锅炉的启动系统及启动特点
何振东 ，王岩
(1．哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040；2．中国华电集团哈尔滨发电有限公司，黑龙江哈尔滨1500,10)摘要：阐述了超临界直流锅炉启动系统的种类和启动特点，并对各种启动系统进行了比较，强调带循环泵的内置式分离器启动系统在锅炉启动过程中能回收工质和热量，适用于频繁启停和低负荷运行的机组，具有明显的经济性。
关键词：超临界直流锅炉；启动系统；型式；启动特点
中图分类号：TK229 5 4 文献标识码：A 文章编号：1002—1663(2004)06—0411一o4
Start—up system and its characteristics of super—critical pressure onec——through flow boiler HE Zhendong ，W ANG Yan (1．Harbin Boiler Company Ltd，Harbin 150040，China；2．Harbin Power Generation Co．，Ltd，Harbin 150040，China)Abstract：The start—up system and its characteristics of super—critical pressure once—through boiler are described in the paper。it is stressed that the separator in start—up system with aid of circulating pump can recover working medium and heat energy during the period of start —up，which is suitable for generating unit that starts up and shuts down frequently and operates with lower loads，which demonstrates efectiveness in economy，after analyzed and compared the one with another kinks of start —up systems．Key W ords：super—critical pressure onec—through flow boiler；start—up system ；types；start—up charac·teristies
随着直流锅炉的发展和机组在电网中带负荷情况，其启动系统出现了多种型式，其目的都是为了改善启动条件，尽可能减少启动损失。
超临界直流锅炉的启动系统主要有内置式和外置式启动分离器两种。在超临界锅炉发展初期，基本上采用外置式启动分离系统；随着锅炉超临界技术的发展，目前大型超临界锅炉均采用内置式启动分离器系统。
外置式启动分离器系统仅在机组启动和停运过程中投入运行，而在机组正常运行时解列于系统之外。
内置式启动分离器系统在锅炉启停及正常运行过程中，汽水分离器均投入运行，所不同的是在锅炉启停及低负荷运行期间，汽水分离器呈湿态运行，起汽水分离作用；而在锅炉正常运行期间，汽水分离器只作为蒸汽通道使用。
1 外置式启动分离器系统
外置式启动分离器系统在亚临界直流锅炉广泛应用，我国125 MW 和300 MW 亚临界机组锅炉均采用外置式启动分离器系统。美国的超临界锅炉也采用外置式启动分离器系统。
外置式启动分离器系统的分离器属于中压容器(一般压力为7 MPa)，设计制造简单，投资成本低，适于定压运行的基本负荷机组。其主要缺点就是在启动系统解列或投运前后过热蒸汽温度波动较大，难以控制，对汽轮机运行不利；切除或投运分离器时操作比较复杂，不适应快速启停的要求；机组正常运行时，外置式分离器处于冷态，在停炉进行到一定阶段要投入分离器时，就必然要对分离器产生较大的热冲击；系统复杂，阀门多，维修工作量大。因此，欧洲国家、日本及我国运行的超临界锅炉均未采用外置式启动分离器系统。

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3．4 启动过程
对于采用滑参数启动的超临界直流锅炉，在整个启动过程中锅炉受压元件经历了一个从低压、高压、超高压到亚临界，再到超临界的过程。
锅炉水冷壁送出去的工质开始是热水，然后是汽水混合物、饱和蒸汽，最后为过热蒸汽。从启动开始到临界点，工质经过加热、蒸发、过热3个阶段。
当达到临界点(压力22．12 MPa，温度374．15 c【=)时，工质的汽化潜热为零，汽水重度差为零，锅炉水冷壁内水被全部汽化。随着机组负荷继续增加，机组进人超临界压力范围内运行，在超临界状态下工质只经过加热和过热2个阶段，呈单相介质流动。
工质在临界点附近，存在着相变点或称之为最大比热区，这时汽水性质发生剧变，在相变点比容会急剧增加，工质热焓迅速增加，定压比热会达到最大值。
3．5 启动速度
在机组启动过程中，从机组点火到汽机冲转之前，机组的启动时间主要取决于锅炉侧蒸汽的升温速度。亚临界自然循环和强制循环锅炉汽包的直径、长度和厚度都较大，在锅炉启动升温、停炉降温过程中要保证汽包各部分加热、冷却均匀，就必然限制了升温和降温速度。直流锅炉没有汽包，受热部件中厚壁部件较少，承压部件大部分由小直径薄壁管组成，即便是内置式启动分离器，其直径、壁厚比汽包小得多，如600 MW 级超临界锅炉内置式启动分离器壁厚比亚临界锅炉汽包壁厚小1／2。因此，在直流锅炉启、停过程中，工质元件受热、冷却容易达到均匀，升温、冷却速度可加速，与汽包炉相比将大大缩短启、停时间。
4 结论
综上所述，超临界直流锅炉带循环泵的内置式分离器启动系统具有明显的优点，在锅炉启动过程中能回收工质和热量，对于频繁启停的机组或事故状态下低负荷运行的机组具有明显的经济性。为了解决循环泵在故障时不影响机组启停，可以与汽机辅机联合考虑，将启动系统设计成为带泵启动或不带泵启动均可的系统，使机组在任何状态下均能启动。