600 MW超临界锅炉带循环泵启动系统的控制设计与运行通用版

安全管理编号：YTO-FS-PD447

600 MW超临界锅炉带循环泵启动系统的控制设计与运行通用版

In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities.

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Authoritative And Practical Standards

600 MW超临界锅炉带循环泵启动

系统的控制设计与运行通用版

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综观世界锅炉制造商,直流锅炉的启动系统不管其形式如何变化,一般可分为内置式和外置式两种,而内置式启动系统又可分为扩容器式、疏水热交换式及循环泵式,对于带循环泵启动系统,就其布置形式有并联和串联两种。本文主要介绍600 MW超临界参数锅炉所带循环泵启动系统,而且循环泵与给水泵为串联布置的启动系统的工作原理、控制思想及运行特点,锅炉最低直流负荷不大于30 %BMCR。

锅炉的主要设计参数(锅炉型

号:SG1953P25.402M95X) 见表1。

1 带循环泵启动系统的组成

在锅炉的启动及低负荷运行阶段,炉水循环确保了在锅炉达到最低直流负荷之前的炉膛水冷壁的安全性。当锅炉负荷大于最低直流负荷时,一次通过的炉膛水冷壁质量流速能够对水冷壁进行足够的冷却。在炉水循环中,由分离器分离出来的水往下流到锅炉启动循环泵的入口,通过泵提高压力来克服系统的流动阻力和省煤器最小流量控制阀(V2507)

的压降,水冷壁的最小流量是通过省煤器最小流量控制阀来实现控制的,即使当一次通过的蒸汽量小于此数值时,炉膛水冷壁的质量流速也不能低于此数值。炉水再循环提供了锅炉启动和低负荷时所需的最小流量,选用的循环泵能提供锅炉冷态和热态启动时所需的体积流量,在启动过程中,并不需要像简单疏水扩容器系统那样往扩容器进行连续的排水,循环泵的设计必须提供足够的压头来建立冷态和热态启动时循环所需的最小流量。从控制阀出来的水通过省煤器,再进入炉膛水冷壁,总体流程见图1。在循环中,有部分的水蒸汽产生,然后此汽水混合物进入分离器,分离器布置靠近炉顶,这样可以提供循环泵在任何工况下(包括冷态启动和热态再启动) 所需要的净吸压头,分离器的较高的位置同样也提供了在锅炉初始启动阶段汽水膨胀时疏水所需要的静压头。

在图1 启动系统中,循环泵和给水泵是串联布置,这样的布置具有以下优点:

(1) 进入循环泵的水来自下降管或锅炉给水泵或同时从这两者中来。这样的布置使得在各个启动过程中,总是有水流过循环泵,泵的流量恒定,无须设置任何最小流量的循环回路及其必须的控制设备。

(2) 锅炉给水的欠焓可增加循环泵的净吸压头。当分离器由湿态转向干态时,疏水流量为零,但此时循环泵能从给水管道中得到足够的流量,可保证分离器平滑地从干态转向湿

态,无须在此时进行循环泵的关停操作。 2 带循环泵系统的优点

与简单疏水扩容启动系统相比,带再循环泵系统具有如下优点:

(1) 可降低给水泵在启动和低负荷运行的功率。

(2) 启动和低负荷运行时,不但能回收全部工质,还可100 %回收疏水热量。

(3) 由于带再循环泵系统分离器的水位控制是通过与汽机蒸汽流量相关的给水控制来完成的,在通常情况下,不需要使用启动系统的排放阀门,这样可以减小系统的热量和工质的损失。

(4) 带泵的启动系统与简单疏水型启动系统相比,能够回收更多的热量,同时也可减小工质损失,炉水再循环确保了炉水本身所带的热量都回到炉膛水冷壁,在启动的大部分时间内,几乎没有什么热损失和工质损失。带泵的启动系统与疏水型启动系统在排放水量上有巨大区别,后者在锅炉整个启动过程中,从炉膛水冷壁来的水被连续地排放导致了大量的热损失和工质损失,与此相比,带泵的启动系统只需要在锅炉启动的早期汽水膨胀阶段排水到扩容器中,在此时间段,由于排放的水是处于大气压力下的饱和水,所以热损失很小,而且排放水的焓值也较低,不会有工质在扩容器中被蒸发掉。

简单疏水型启动系统是通过给水泵来提供必须的水冷壁最小流量,而带泵的启动系统则是通过循环泵来实现的,对于疏水型的启动过程,所有最小流量的水都在炉膛中被加热,没有蒸发成水蒸气的部分则携带着从炉膛吸收的热量被排到扩容器中,带泵的启动系统由于很小的排放水量,其热损失也很小,其启动过程中总的热损失约为疏水型启动系统的

3 %。由于带循环泵的启动系统在启动的整个过程中能100 %吸收疏水热量,可有效缩短冷态和温态启动时间,相比于简单疏水扩容启动系统,当冷态启动时,点火至汽机冲转时间可缩短70～80min ;温态启动可缩短10～20 min ,该系统更适合于频繁启动、带循环负荷和二班制运行机组。

循环系统采用1 台湿式马达启动泵,型式与常规亚临界控制循环的炉水循环泵基本相同,但泵只有一个出口(控制循环泵有两个出口) ,泵的扬程也要比控制循环泵高的多。

3 锅炉循环泵启动系统的控制

当锅炉最初启动没有蒸汽产生时,给水泵可以不带负荷,此时进入省煤器和蒸发器的水完全来自分离器的疏水;一旦有蒸汽产生,分离器中的水位开始下降,给水泵需启动补充给水,控制原理见图2 ,以维持分离器水位,而此时进入省煤器和蒸发系统的流量发生变化由纯粹的疏水变成给水和疏水的

混合物,这样的状态一直要维持到最低直流负荷,在该负荷以上锅炉进入直流运行方式,进入蒸发器的水全部变成蒸汽,而省煤器和蒸发器的流量完全来自于给水。

3. 1 启动系统运行方式

在湿态运行状态下,给水是通过分离器的水位和蒸汽量来控制,其控制方法类同亚临界控制循环锅炉,分离器的水位需要连续地监视。为了防止启动初期阶段汽水膨胀时分离器水位过高,饱和水进入过热器,除了给水控制水位外,还设置了大气扩容式系统,在扩容器进口设置有两个高水位调节阀(HWL21P2) ,其功能与简单疏水启动系统相同,另外当循环泵发生故障时,该系统也能启动锅炉,只是工质和热量损失较多。从水位控制到温度控制的切换过程在维持省煤器和蒸发器最小流量的同时,对于燃烧率的控制也是很重要的,在湿态运行期间,省煤器和蒸发器中的流量保持恒定值,此时燃烧率要渐渐地增长以满足产汽量的要求。当负荷增长时,为了维持分离器中的压力,燃烧率也要相应增长,在整个湿态运行过程中,分离器中的压力需要一直监视,而燃烧率的增长通过分离器的温度来体现。

最低直流负荷是启动系统的隔离点和锅炉进入干态运行的起始点,在此负荷以下,当燃烧率增长的时候,省煤器和蒸发器中的流量却是固定不变的。在最低直流负荷点,燃烧率和给水量达到一个预先设定的点。