直流锅炉的启动系统介绍

收稿日期： #))+ % )I % &$ 作者简介： 孙 浩 （ &(I( % ） ， 男， 助 理 工 程 师。 从 事 电 站 锅 炉 新 技 术 研 究， 锅炉安装服务 #))& 年 毕 业 于 江 苏 理 工 大 学 热 能 工 程 专 业， 及性能调试工作。
・ !) ・ 在临界压力下水和蒸汽的密度相等。
&
概念介绍
直 流 锅 炉 有 几 种 型 式 的 设 计， 哈锅公司引
进的 ,- 超临界锅炉是基于西门 子的本 生 锅 炉 设 计。本生点或本生流量是指锅炉在这个点或这个 流量下由再循 环 运 行 方 式 转 变 成 直 流 运 行 方 式， 实际值通常在 $) J 和 ’) J -,!K 之 间， 由设计人 员确定， 垂直管 圈 水 冷 壁 的 锅 炉 有 可 能 将 本 生 流 量降低到 #+ J -,!K， 本 文 假 定 本 生 流 量 为 $+ J -,!K。 超临界锅炉 能 够 在 水 的 临 界 压 力 以 上 运 行，
图0
暖管管路
& " 流量是不控制的。 （如上图中 2） 控制暖管流量。 ! " 一只开关阀 用一只调节阀。 #"
图# 初始循环， 燃烧器点燃， 膨胀水已排出， 蒸发量升高到 # ) 以上
水流从循环 流 量 控 制 阀 进 口 处 加 入， 在泵停 运时该阀是关着的。水流逆向通过循环泵流入贮 水箱。 ! "$ 过冷水管路 循环泵运行 时， 要求有一个最小净正吸入压 头 （ 3456） 以 防 止 水 泵 中 产 生 汽 蚀。 锅 炉 启 动 期 间水是冷的时 候， 锅炉的布置设计保证了循环泵 的压头不低于 3456。随着锅炉加热， 循环泵进口 处水的密度降低， 为了防 止 压 力 降 到 3456 以 下， 设置了一条安 全 的 最 小 过 冷 水 管 路， 从省煤器进 口接到泵的进口处， 由一只 “开 7 关” 阀 （图 中 8） 控 制。此时， 贮水箱中是饱和水， 而省煤器入口的水 相对是冷的。 控制逻辑中 测 量 循 环 水 的 温 度， 如果水温升 高到距贮水箱饱 和 温 度 !’ ( 之 内， 过冷控制阀 8 开启。当 循 环 水 温 度 降 到 低 于 贮 水 箱 饱 和 温 度 过 冷 水 控 制 阀 8 关 闭。贮 水 箱 饱 和 #’ ( 以 上 时， 温度是贮水箱压力的函数。贮水箱中布置有压力 测点。
)
引
言
对于直流方式运行后的直流锅炉和传统的汽 包 炉 而 言， 主 要 的 调 节 控 制 回 路 通 常 是 相 同 的。 锅炉的基本控制都相同会给锅炉运行和试验带来 很大的便利， 然而直流锅炉的启动系统却与传统 的汽包炉有着 明 显 的 不 同， 要求控制系统有较大 的变化。 直流锅炉以 直 流 方 式 运 行， 给水在省煤器中 加热， 进入炉膛水冷壁入口集箱， 然后在水冷壁中 上升， 最终转化成蒸汽从分离器进入过热器， 水冷 壁中的水量等 于 进 入 锅 炉 的 给 水 流 量， 亦即仅仅 一次通过。表 & 为直流锅炉与自然循环汽包 炉 之 间的主要差别。
有汽 包， 汽 包 低 位 阀， 下降 管和上升管 没有启动循环泵 无暖管和过冷水管路 垂直管水冷壁 过热 器 出 口 蒸 汽 压 力 约 !(%&’ 二级减温器温降是固定的
但需要采用 ! 直流锅炉也可能采用垂直管圈水冷壁的 设 计， 特殊的内螺纹管。
给水 流 量 是 从 给 水 泵 出 来 进 入 省 煤 器 的 流 量， 给水流量不一定与给水泵流量相等， 如果泵以 再循环方式运行时， 它可以是比较大的。
第&期 #))* 年 $ 月
锅 炉 制 造 -LM:NK ,O"PQO!.PKM"R
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超临界直流锅炉启动系统介绍
孙 浩，Leabharlann Baidu杨文贵， 周福贵
（哈尔滨锅炉厂有限责任公司， 黑龙江 哈尔滨 &+))’*） 摘 通过与传统的汽包锅炉的比较， 详细 地 阐 述 了 超 临 界 直 流 要： 介绍哈锅公司引进的 ,- 超临界直流锅炉，
表! 直流锅炉与自然循环汽包炉的主要差别
直流锅炉 没有汽包 和 下 降 管， 但有分 离器和贮 水 箱， 贮水箱有溢 流阀 通常有启动循环泵 有暖管和过冷水管路 冷灰斗和下炉膛螺旋管圈 水冷壁 ! 过热 器 出 口 蒸 汽 压 力 约 "# $ #%&’ 喷水设计成是锅炉负荷的 一个固定 百 分 比， 因此二级 减温器温降随负荷变化 自然循环汽包锅炉
"
启动系统简介
与传统的锅炉一样， 给水从给水泵来， 经给水
调节阀， 流量孔板进入省煤器， 水冷壁。直流锅炉 启动系统 由 分 离 器 （ 各 图 中 所 示 的 仅 为 一 个， 但 更大容量的锅炉可以更 )** %+ 锅炉可以是四个， 多） ， 贮水箱， 循环泵， 循环流量孔板和循环流量控 制阀所组成。由水冷壁来的汽水混合物进入分离 器， 分离出来的蒸汽像传统锅炉一样进入过热器， 分离出来的水返回贮水箱。 下面利用典型的启动程序来说明启动系统的 功能。 启动系统初始 循 环 如 图 ! 所 " $! 锅炉未点火时， 示。
锅炉启动系统的运行工作原理。 关键词： 直流锅炉； 本生负荷； 贮水箱； 溢流阀 中图分类号： ./##’ 文献标识码： -
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图! 初始循环， 未点火
为造成水位 提 高 的 唯 一 因 素。同 时， 燃烧器加热 蒸发产生一 些 蒸 汽 并 达 到 相 当 于 , - 蒸 发 量， 此 时两只溢流阀关闭， 系 统 仍 然 保 持 ,# - 的 循 环 流 量。
当锅炉准备 启 动 时， 省 煤 器 进 口， 省 煤 器， 省 煤器 出 口， 省 煤 器 下 降 管 和 供 水 管， 炉 膛 水 冷 壁，
第&期
孙浩， 等： 超临界直流锅炉启动系统介绍
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进入扩容器的总的 膨 胀 水 量 ! " # 在冷态启动时， # 。这些水中的 一般约为 #$%（随 锅 炉 容 量 变 化 ） 一些闪蒸， 其 余 &’’ ( 的 水 进 入 锅 炉 疏 水 箱 并 泵 入凝汽器。此阶段启动系统如图 # 所示。
（编 辑： 陈青云）
锅
炉
制
造
总第 !22 期
折焰 角 下 降 管， 折 焰 角 回 路， 循 环 泵， 去省煤器的 再循环管等回路充满水。所有其它的回路尽可能 保持干燥。 分离器引出管和分离器可以不充满水。贮水 箱应上水至本生 水 位 （在 这 个 水 位 下 循 环 水 量 设 定为本生流量， 本例中为 ,# - ） 。 一旦循环泵启动并且达到了本生流量 （ ,# " $" 燃烧器逐步点火。 .%/0） 循环泵提 供 ,# - .%/0 的 流 量， 给水泵不供 给省煤器流量。 实际的给水 流 量 在 控 制 系 统 中 不 使 用， 因为 要精确地测 量 小 流 量 （, - ） 是 很 困 难 的。 控 制 系 统使用省煤器 进 口 流 量， 它由给水泵流量和循环 流量构成， 总 是 至 少 为 ,# （本 生 流 量） ， 因此很 容易精确测量。 如果省煤器设计要求有一个最小强制流量以 防止汽化 （典 型 为 , - ） ， 那么 （或 给 水 控 制 阀） 在 第一只燃烧器点火之后省煤器的流量通过给水泵 被调整到为 ,( （ ,# - 的 循 环 流 量 加 , - 的 给 水 流量） 。第一只 燃 烧 器 点 燃 后 启 动 系 统 如 图 " 所 示。
图"
初始循环， 第一只燃烧器点燃， 溢流阀工作
循环泵提 供 ,# - .%/0 的 流 量， 给水泵提供 , - .%/0 的 流 量 去 强 迫 冷 却 省 煤 器 和 防 止 省 煤 器汽化。 由于循环水 加 热 膨 胀 引 起 贮 水 箱 水 位 升 高， 为了防止 , - 的给水流量也引起贮水箱水位升高， 启动初期汽水 膨 胀 造 成 过 热 器 和 汽 轮 机 进 水， 必 须通过溢流阀排水。 模块 1 和 . 代 表 溢 流 阀， 由 于 膨 胀， 水被排 出， 水位开始下 降， 直 到 , - .%/0 的 给 水 流 量 成
分离器的蒸发量 ) 循环流量 ) 给水流量 )
进入汽轮机的蒸汽流量等于分离器来的蒸汽 量加上过热器的喷水量。 ! "0 暖管管路 一旦达到正 常 负 荷 溢 流 阀 关 闭， 相关的隔离 阀联锁关闭。用一条暖管管路来保持这些阀门和 通往贮水箱的管路温热。暖管管路的热水取自省 煤器出口， 供给到接近溢流阀处， 加热阀并流入贮 水箱， 如图 0 中 黑 线 所 示。 暖 管 管 路 用 一 个 限 流 孔圈去限制流量， 除此之外没有其它的控制手段。 在循环泵停 运 期 间， 从省煤器出口来的水还 被用来暖泵， 其流量控制有三种选择：
表! 各阶段锅炉蒸发量、 循环流量和给水流量的变化
省煤器流量 循环流量 . 给水流量 ’ # &’ !’ #’ #$ 0’ 1’ /’ &’’ #$ #$ !$ &$ $ ’ ’ ’ ’ ’ # # &’ !’ #’ #$ 0’ 1’ /’ &’’ #/ #/ #$ #$ #$ #$ 0’ 1’ /’ &’’
随着蒸发量 的 增 加 贮 水 箱 的 水 位 水 量 减 少， 水位下降。随着水位的下降溢流阀开始关闭。当 水位开始降至 本 生 水 位 以 下 时 循 环 流 量 降 低， 给 水流量增加以 维 持 保 护 水 冷 壁 所 需 的 #$ ) *+,的最小流量。表 ! 所示为锅炉从启动到满负 荷 运 行过程中各阶段汽水流量的变化。