600MW机组锅炉启动系统

600MW机组锅炉启动系统

施晶

一、概述

直流锅炉靠给水泵的压力，使锅炉中的水、汽水混合物和蒸汽一次通过全部受热面。超临界直流锅炉在启动前必须由锅炉给水泵建立一定的启动流量和启动压力，强迫工质流经受热面。由于直流锅炉没有汽包作为汽水分离的分界点，水在锅炉管中加热、蒸发和过热后直接向汽轮机供汽。因此，直流锅炉必须设置一套特有的启动系统，以保证锅炉启、停过程中或低负荷运行过程中水冷壁的安全和正常供汽。

1、启动压力

直流锅炉的启动压力指锅炉启动前在水冷壁系统中建立的初始压力，它的选取与下列因素有关：

(1)、受热面的水动力特性。随着压力的提高，能改善或避免水动力不稳定，减轻消除管间脉动。

(2)、汽水膨胀现象。启动压力越高，汽水比体积差越小，汽水膨胀越小，可以缩小启动分离器的容量。

(3)、给水泵的电耗。启动压力越高，启动过程中给水泵的电耗越大。

为了水动力稳定，避免脉动，希望启动压力高，但从减少给水泵电耗方面考虑，启动压力又不宜过高。由于我厂锅炉采用了螺旋管圈水冷壁，启动压力对水动力影响很小，因此可选用零压力启动。我厂锅炉启动系统采用了足够容量的排放阀(3A阀)，可满足汽水膨胀时的排放控制。

2、启动流量

直流锅炉的启动流量直接影响锅炉启动的安全性和经济性。启动流量越大，工质流经受热面的质量流速越共，对受热面的冷却，改善水动力特性有利，但工质损失及热量损失也相应增加，同时启动系统的设计容量也要加大。但流量过小，受热面冷却和水动力稳定就得不到保证，因此，选用启动流量的原则是在保证受热面得到可靠冷却和工质流动稳定的条件下，尽可能选择得小一些。我厂锅炉启动流量为35%BMCR。

3、汽水膨胀现象

直流锅炉的启动过程中工质加热、蒸发和过热三个区段是逐步形成的。启动初期，分离器前的受热面都起加热水的作用，水温逐渐升高，而工质相态没有发生变化，锅炉出来的是加热水，其体积流量基本等于给水流量。随着燃料量的增加，炉膛温度提高，换热增强，当水冷壁内某点工质温度达到饱和温度时，开始产生蒸汽，但在开始蒸发点到水冷壁出口的受热面中的工质仍然是水。由于蒸汽体积比水大很多，引起局部压力升高，将这一段水冷壁管中的水向出口处挤压，使出口工质流量大大超过给水流量，这种现象称为工质的汽水膨胀现象。

4、启动过程中的相变过程

变压运行直流锅炉在启动过程中，锅炉压力经历了从低压、高压、超高压、亚临界，再到超临界的过程，工质经历了从水、汽水混合物、饱和蒸汽到过热蒸汽的过程。从启动开始到临界点，工质经过加热、蒸发和过热三个阶段；机组进入超临界范围内运行，工质只经过加热和过热两个阶段，呈单相流体变化。

5、启停速度

直流锅炉没有汽包，壁厚部件少，因此，锅炉启停过程中部件受热、冷却容

易达到均匀，升温和冷却速度可加快，可大大缩短锅炉启停时间。

二、锅炉启动系统流程

我厂600MW机组锅炉启动系统是SUIZER公司的典型设计，采用带扩容器式炉水回收启动系统。在锅炉负荷小于35%BMCR时湿态运行，包括机组启、停过程中能回收汽水分离器疏水和热量至除氧器和凝汽器。

锅炉启动系统由汽水分离器、AA阀、AN阀、ANB阀、除氧器、大气扩容箱、炉水回收箱、炉水回收泵A、B、炉水回收泵出口总门BD004、锅炉疏水至凝汽器热井隔绝门BD005、锅炉疏水至凝汽器喉部隔绝门BD006、凝汽器等组成。机组启、停过程中分离器水位由ANB、AN、AA阀顺序控制。随着锅炉热负荷增加，分离器水位降低， ANB、AN、AA阀逐渐关闭，锅炉转为干态（纯直流）运行时，ANB、AN、AA阀全关。

直流锅炉的汽水膨胀是一个较复杂的问题。我厂锅炉冷态启动时的膨胀一般出现在投第二层重油之后，这时的分离器压力约5—7bar，锅炉水温达到饱和温

度出现膨胀。通过锅炉启动系统ANB、AN、AA阀的自动控制，分离器的汽水膨胀能很平稳地渡过，分离器水位变化很小。

三、系统功能及3A伐功能

1、在锅炉启动清洗过程过程中，将不合格的炉水（汽水分离器出口水含铁量＞200μg/L）通过锅炉启动系统排放至炉水坑。

2、炉水水质合格后（汽水分离器出口水含铁量＜200μg/L），通过锅炉启动系统对炉水进行回收。

3、在机组事故情况下确保分离器不会满水（使给水进入过热器）。

ANB阀的功能：

1、回收工质和热量，在冷态启动工况下，只要水质合格和满足ANB的开启条

件，可以通过ANB使分离器疏水进入除氧器水箱回收部分热量。

2、保持汽水分离器最低水位。

AN阀的功能：

1、在冷态和温态启动时，辅助ANB、AA阀排放汽水分离器的疏水。

2、当AA阀关闭后，由ANB阀和AN阀共同负担排除汽水分离器疏水，并控制

汽水分离器水位。

AA阀的功能：

1、锅炉启动水质不合格时及启动过程中，锅炉发生汽水膨胀现象进入汽水分

离器的大量疏水排至大气扩容箱。

2、在锅炉启动时，使汽水分离器水位不超过最高水位以防汽水分离器满水，

以致水冲击过热器，危及过热器甚至汽机安全。

3A阀的主要性能参数：

ANB AN AA

工作介质饱和水饱和水饱和水

设计压力（bar）299 299 299

设计温度(℃) 375 375 375

最大流量(t/h) 470 212 2230

四、分离器的水位控制

汽水分离器的水位是通过SUIZER公司生产的AV-6液压控制系统实现对ANB、AN、AA阀控制的。信号取自汽水分离器的二套水位计的液位信号。

汽水分离器在湿态运行时，ANB阀一般能自动维持水位，当汽水分离器水位高于ANB阀调节范围（如：锅炉汽水膨胀、给水量过大）时，AN阀、AA阀将参与调节，以维持汽水分离器水位。当汽水分离器水位降低时AA阀先行关闭，然后AN阀关闭，最后由ANB阀维持汽水分离器的水位，直至汽水分离器干态ANB 阀关闭，锅炉转为纯直流运行。