直流锅炉的启动

第四章直流锅炉的启动第一节直流锅炉启动的特点一、启动流量和启动压力启动流量：启动时的最低给水流量，由水冷壁安全质量流速决定。一交上升型：25-30%MCR螺旋管圈：再循环流量+5%MCR给水流量启动压力：锅炉启动时的压力，直流锅炉受热面中工质的稳定流动必须靠具有一定压头的给水水冷壁安全启动、给水泵压头、系统各阀门性能外置启动分离器一次上升型直流锅炉：启动压力：6.68MPa，启动后逐级升压11.76MPa、16.66MPa内置启动分离器螺旋管圈直流锅炉：零压点火；高压旁路最小开度20%，再热器通汽；8MPa汽轮机冲转；高压旁路调节汽压升负荷至35%MCR；24.79MPa，负荷升至89%MCR汽包锅炉、直流锅炉锅炉类型启动压力水冷壁启动质量流量自然循环零压，燃烧加热水冷壁产汽升压点火后逐渐建立循环流量控制循环零压，燃烧加热水冷壁产汽升压锅水循环泵建立循环流量螺旋管圈内置分离器直流锅炉零压，燃烧加热水冷壁产汽升压给水泵建立启动流量螺旋管圈内置分离器有辅助循环泵直流锅炉零压，燃烧加热水冷壁产汽升压给水泵、辅助循环泵建立启动流量一次上升型直流锅炉给水泵建立启动压力给水泵建立启动流量二、升温速度允许温升速度：自然循环＜直流锅炉＜控制循环锅炉直流锅炉：无汽包、水冷壁并联管流量分配合理、工质流速快、允许温升速度＞自然循环锅炉；厚壁部件（联箱、混合器、汽水分离器）、允许温升速度＜控制循环锅炉350MW控制循环锅炉，单泵：炉水循环流量354%MCR，双泵：615%MCR；直流锅炉启动流量：25~30%MCR名称允许升温速度（℃/min）自然循环锅炉1~1.5直流锅炉2.5控制循环锅炉3.7直流锅炉无汽包排污，水质要求高直流锅炉给水杂质沉积在受热面内壁；汽轮机通流部分；凝汽器管道、锅炉本体内的沉积物、氧化物管道、锅炉本体冷、热态循环清洗三、启动水工况1.给水品质给水：凝结水＋补充水2.省煤器进口水品质循环清洗：炉前给水系统（凝汽器－除氧器）3.蒸发受热面出口水品质循环清洗：锅炉本体系统（给水泵－汽水分离器）4.点火后的水质控制热态清洗：蒸发受热面出口水含铁量超标，限制水温288℃四、受热面区段变化与工质膨胀第一阶段：热水，锅炉排出质量流量＝给水质量流量第二阶段：汽水混合物，水的加热、水的汽化工质膨胀（锅炉排出质量流量＞＞给水质量流量）→锅炉排出质量流量＝给水质量流量第三阶段：水加热、水汽化、蒸汽过热汽包锅炉工质膨胀→汽包空间压力、水位上升膨胀强度：直流锅炉工质膨胀过程中，单位时间排出的水量。工质膨胀量：直流锅炉工质膨胀过程中排出的总水量。五、热量与工质回收启动过程损失的工质、热量：①冷态循环清洗②热态循环清洗③启动给水流量＞启动流量④汽轮机冲转后排放汽轮机多余蒸汽量回收：除氧器，加热器，凝汽器第二节直流锅炉启动旁路系统过热器旁路系统过热器旁路系统是针对直流锅炉单元机组的启动特点而设置的汽轮机旁路系统汽包锅炉受热面旁路系统（过热器旁路）汽轮机旁路系统一、启动旁路系统的功能和种类直流锅炉单元机组启动旁路系统功能：1.辅助锅炉启动2.协调机、炉工况3.工质与热量回收4.安全保护1、辅助锅炉启动①辅助建立冷态与热态循环清洗工况。②辅助建立启动压力和启动流量，或建立水冷壁质量流速。③辅助工质膨胀。④辅助管道系统暖管。2、协调机炉工况①满足直流锅炉启动过程自身要求的工质流量与工质压力等。②满足汽轮机启动过程需要的蒸汽流量、蒸汽压力与蒸汽温度。3.工质与热量回收借助启动旁路系统回收启动过程锅炉排放的工质和热量。4.安全保护辅助锅炉、汽轮机安全启动溢流保护功能：机组甩负荷保护、带厂用电运行、停机不停炉过热器旁路系统外置式分离器启动系统ESSS(EXTERNALSEPARATORSTART-UPSYSTEM)内置式分离器启动系统ISSS(INTERNALSEPARATORSTART-UPSYSTEM)直流锅炉启动系统种类二、外置式分离器启动系统(ESSS)外置式分离器似一个中压或低压分离器，它只是在机组启动及停运过程中使用，正常运行时与系统隔绝，处于备用状态，故又称启动分离器。过热器隔绝阀A、启动分离器进口调节阀B、启动分离器出口隔绝阀C、节流管束J、汽回收阀D、水回收阀E启动分离器：扩容、产汽、汽水分离，是蒸发受热面、过热受热面的界限，同汽包蒸发受热面保持较高的启动压力，启动分离器处于低压、中压状态投运、切除启动分离器，启停复杂与内置式分离器比较，压力低，设计制造方便，运行要求较低回收工质与热量三、启动分离器结构，扩容器入口：工质出口：蒸汽出口、蒸汽回收（除氧器、凝汽器）、安全阀、向空排汽、水回收（除氧器、凝汽器）1．启动分离器容量与压力启动分离器容量：(25％～30％)MCR启动流量确定。工质膨胀量大的锅炉应适当放大启动分离器容量。启动分离器压力确定原则：从热量回收角度看，饱和蒸汽焓值在压力2.5～4.0MPa范围内最高，启动分离器压力在这个范围内热量回收率最大。启动分离器要有排放必须的蒸汽流量和水流量的能力，还要注意满足工质膨胀时的大流量排放。在一定的设备条件下，启动分离器压力越高，排放能力越大。汽轮机冲转、升速与并网时用的蒸汽来自启动分离器，为此，启动分离器压力还要满足汽轮机的进汽要求。2．启动分离器在系统中的位置3．启动分离器与锅炉连接a.简单联接系统系统简单，B阀压力降大，阀振动、噪声，切除启动分离器困难b.有节流管束联接系统节流管束承担B阀部分压降，改善B阀工作条件c.等焓切分联接系统低温过热器进出口各有一路接到启动分离器切除启动分离器时调整低温过热器出口工质焓值＝启动分离器出口蒸汽焓值d.三级压力系统过热器有两级隔绝阀系统压力降分配合理：锅炉本体、一级过热器、二级过热器处于不同压力四、内置式分离器启动系统(ISSS)螺旋管圈型直流锅炉都配置ISSS系统。分离器与水冷壁、过热器之间的连接无任何阀门。负荷＜35％～37％MCR，水冷壁进入分离器的为汽水混合物，在分离器内进行汽水分离，分离器出口蒸汽直接送入过热器，疏水通过疏水系统回收工质和热量或排放大气、地沟。负荷＞35％～37％MCR，水冷壁进入分离器的工质为干蒸汽，分离器只起联箱的作用，蒸汽通过分离器直接进入过热器。1、分离器上部分两层设有四只成水平切向布置的蒸汽引出管的管座，2、四个水冷壁出口集箱来的汽水混合物(启动时)或微过热蒸汽(正常运行时)切向引入分离器3、疏水管出口分离器疏水系统CE-Sulzerl900AA：保证工质膨胀峰值流量排放AN：辅助AA排放疏水，AA关闭，AN与ANB共同控制分离器水位。ANB：疏水排入除氧器，回收工质和热量。扩容型CE-Sulzerl900超临界压力螺旋管圈型直流锅炉－内置式分离器扩容型启动系统分离器疏水系统AA、AN与ANB三个控制阀分离器疏水品质合格：ANB→除氧器，回收工质与热量，随负荷增加，除氧器抽汽增加，除氧器热量饱和ANB进入量减少至零分离器疏水品质不合格、大流量：AA、AN→大气式扩容器，扩容器疏水回收至凝汽器、排放地沟回收部分工质、部分热量疏水热交换器型分离器疏水→热交换器，回收热量合格疏水→除氧器、凝汽器（除氧器热量饱和）不合格疏水→凝汽器疏水热交换器旁路：工质膨胀峰值回收全部工质、部分热量辅助循环泵型分离器疏水品质合格：辅助循环泵→给水系统给水流量较小分离器疏水品质不合格、大流量：大气扩容器→排掉、凝汽器回收工质、热量第三节直流锅炉启动停运基本程序外置分离器直流锅炉启动外置分离器直流锅炉停运内置分离器直流锅炉启动内置分离器直流锅炉停运一、外置分离器直流锅炉启动基本程序冷态启动锅炉进水，循环清洗；建立启动压力和启动流量；锅炉点火，建立初始燃料量，升温、升压，回收工质和热量；配合汽轮机冲转、升速、并网、升负荷；工质进行膨胀；切除启动分离器，开过热器隔绝阀；直流运行升压升负荷。热态启动与冷态启动基本相同区别：(1)停机时间短，可不进行冷热态清洗；(2)汽轮机金属温度较高，为了获得较高的冲转蒸汽温度，工质膨胀在汽轮机冲转前进行。启动流量二、外置分离器直流锅炉停运基本程序投用启动分离器（检修停运）不投用启动分离器（热备用停运）投用启动分离器停运：①锅炉降压、机组降负荷②负荷降至与启动分离器容量相适应时投入启动分离器③锅炉本体压力保持不变，降低启动分离器压力降负荷④锅炉熄火、汽轮发电机解列三、内置分离器直流锅炉启动基本程序螺旋管圈型直流锅炉内置分离器启动锅炉零压点火，随后升压、升温，负荷至35~37%MCR分离器湿态转干态冷态启动：分离器金属温度＜100℃温态启动：停运至再次启动的时间间隔＞5小时，分离器金属温度＞100℃热态启动：机组停运至再启动时间间隔＜5小时、分离器压力＞4MPa热态、温态启动循环清洗一般省略，燃烧、负荷应快速到达机组金属温度水平相应的工况，要防止金属部件被工质冷却降温≈10%MCR并网启动流量≈35~37%MCR分离器温态转干态600MW机组内置式分离器直流锅炉①负荷＜37%MCR，汽水混合物进入汽水分离器进行汽水分离，汽水分离器形成水位，湿态运行②负荷＞37%MCR，饱和蒸汽、过热蒸汽进入汽水分离器，汽水分离器水位消失，干态运行两态转化过程三个阶段：①启动流量35%MCR，燃料量↑→分离器出口饱和蒸汽流量↑→疏水量↓→过热器入口蒸汽含湿量↓→分离器无水，疏水阀关，分离器通道作用②保持流量35%MCR，燃料量↑→分离器、过热器入口蒸汽过热③直流运行，燃料量/给水流量比例调节四、内置分离器直流锅炉停运基本程序600MW直流锅炉停运主蒸汽温度、再热汽温度基本不变，降压降负荷36％MCR，分离器压力10MPa，汽轮发电机快速减负荷停机、锅炉熄火①＜8小时短期停机，维持给水流量10％MCR使分离器水位升至AN阀打开位置，再停止给水泵②＞8小时长期停机，停止给水泵停机后可采用一些冷却措施，如强迫通风等第四节直流锅炉启动工况分析外置分离器一次上升型直流锅炉与内置分离器螺旋管圈型直流锅炉启动工况的共性与特性外置式全压启动内置式零压启动一、锅炉进水进水速度－温度变化－热应力①300MW机组外置分离器一次上升型直流锅炉进水系统各受热面出口温度变化＜10℃/min②内置分离器螺旋管圈型直流锅炉进水系统高压加热器的温升速度进水温度：冷进水：除氧器不加热、辅助化学除氧①300MW外置式：启动流量30%MCR；包覆受热面出口水温＜200℃，6.86MPa；水温＞200℃，15.7MPa②600MW内置式：进水水位1.2m，ANB阀打开，给水流量至10%MCR进行循环（分离器→ANB→除氧器→给水泵→高加→省煤器），分离器零压二、冷热态循环清洗冷态循环清洗：点火前热态循环清洗：点火后循环清洗原则：先低压后高压、后段清洗包括已清洗前段循环清洗流量：启动流量①300MW外置式低压冷态循环清洗：给水泵前高压冷态循环清洗：给水泵后包括锅炉本体高压热态循环清洗：末期有一个几分钟的流量突增②600MW内置式低压冷态循环清洗：给水泵前凝汽器循环清洗、低加循环清洗、除氧器循环清洗高压冷态循环清洗：给水泵后包括锅炉本体高压热态循环清洗三、启动给水流量①300MW外置式启动给水流量为30％MCR②600MW内置式启动给水流量为35％MCR锅炉在启动给水流量下进行点火，锅炉负荷达到启动给水流量后，给水流量随负荷上升而增加四、锅炉压力温度控制300MW外置式：包覆受热面出口压力为锅炉压力、出口温度为锅炉温度启动过程锅炉压力与温度的三个阶段：I.工质膨胀之前，锅炉温度＜饱和温度，锅炉压力与温度分别控制。温度←燃料量；压力通过给水泵压头和系统中各调节阀门的压力降分配确定。II.工质膨胀之后，锅炉温度＝饱和温度，锅炉压力不变，锅炉温度也不变，增加燃料量→锅炉出口工质含汽量增大。III.该阶段在切除启动分离器后，锅炉温度已是过热温度，其值由给水流量／燃料量比例调节。对锅炉温度控制锅炉温度