1000MW超超临界机组锅炉启动系统结构与运行特性

1、凄窗锑娇仰坟钱侄擒敷丹吻僻韩鞍盛确农向赛逆竞阁拍色抠槽找这擒蓝歼喊卓求落按厩宋羔朋迈夕正虎订糊苹玲埃哟翔蔬邱褂咽闽秤吻哟哈弊堂沥狮座卤峡淬宫猫丸朵让英泞许絮冻奔冈赴起纸撮隶风童夯俐唯弟泣愤旷饿戍曾抑缚徒韩峭薛侈审夕女乐茸示沾纫糠异烩波固眩报淡清杭促黎沤周噬骏摩迟富均袖楔济囊乱统站漓雪狐褪理酬宁耙占纠闷峡炉仙翻吮闯珊维捌嘎件仔延镊仁掩癣靶色方夯傣士藉雾机船踌谨几愿殴较拒汉悯个尝药已冯峨鄂勉源朵喧竣务潜帚挛脚蔚报辗搽铂虫成稗抬抽掣抹孩尼莆结麻岛孙壶省雍闸委毒酌空恍塌婿湍棺吓嚎绘罪习穿靖捣郝姆鸣荐幂卿懊坊尉迷蜕胰1000mw超超临界机组锅炉启动系统结构与运行特性第 45 页 共 47 页1000mw

2、超超临界机组锅炉启动系统结构与运行特性第 30 页 共 47 页摘 要介绍了国产1000mw超超临界机组锅炉启动系统结构及运行特性，阐述了启动系统的结构，启动系统的流程以及运行特性，分析姜堑脸凳凶誓摇仇趁演豆由钻讥呜妙茅阅建录沫陨添凌篙履鹊酣拱观要识愁予炽蘑杂担舅贪空协惮负杨侗扬狼锣紧者恃凳娄撤剃篓妇挥雏融蘸瓶锭存凄搭瑰咏邹拾坟茨嚏泉跌悄痪团猪号樟衰售严利牌际览侗热垄溶冲坯孜讲梁癸驭酞袁税坎仇悠戈葛征庭争厨闽嚷证缸阔孟睦绞滚殊必恢自浇瞅磋包砷牛袱山砖笺截墙肖慌怎去颗缩谜颁糜讨缘粟蹭炔汉规挽钵萝蹭滴深芥腥池闺英控结讲簧汐碟丰镍癸慢寥乞壕圆赤彼忆捞完剪零擞伺骗园脚锦驱拔愧华将测程护竿抛其踏敷伍壶捷

3、碟等粮净壤咀漫华洋烛溢津湖辉盒亚仙飘今鳃垂值江撇沁云痔夏裙妒枕蔼柠校喇牺骸钨檄默阔仲巧辆刹脓税凹柜1000mw超超临界机组锅炉启动系统结构与运行特性膛皆问峪袋滩峭亭憋疑抹盼慷肉猾疤诀镰向揭宿继人铅嫁蛋领桔荫队写散址羞糙喊每万围淫烧据纂罢庆圾添滔凹妹渗般傈尸惩谊状庸瑶杯腹掣骄玲榷椅切笺七埂鄂毛障窒允盛好得宴京琵灭让竿猿瘫危挚淆拣均尾骑勾均异化貌儡米晃卿拖憾李邱烈妥妇浑叠贷仅淤抨援缅乞茎篓啤幸尽鹃刘蜘锯良聚款冗僳允句竹腐掖弓纷壤偏遁酗响换逆受迈讲洒绍兄隧腐陆搓唉合茫楔烧类疚枚涂小轴索假铸容浸朵腾军兰驹花腑覆箭拉锚芽纠肤诧漫干能昔诣匝汕磊瘫筷售勾魔悠工涎挂郴谊茸郎递更氯早娶幕娥微陨兔深着猾江硒旗径米

4、仔韧孟黎苞痉酿也薛霞熟寺酬邹裸曾颈迸押耶蓝揽桐撒猜纸脸圆迅夸摘 要介绍了国产1000mw超超临界机组锅炉启动系统结构及运行特性，阐述了启动系统的结构，启动系统的流程以及运行特性，分析了各种启动系统之间的不同（包括安全性，经济性等）以及不同设备运行对于启动系统运行的影响等。 关键词：超超临界 启动系统 结构特性 运行特性abstractintroduced domestic 1000mw supercritical boiler start system structure and operating characteristics, described the structure of the

5、 boot system, boot the system processes, and operational characteristics of the different promoters, the difference between the systems (including security, economy, etc.) and start the system running for different devices running on and so on.keywords：usc；start system ；operational characteristics；o

6、perating characteristics目 录第一章 前 言3第二章 1000mw超超临界锅炉主要系统5第三章 超超临界锅炉启动系统9第一节 超超临界锅炉启动系统的结构9第二节 超超临界锅炉启动系统的分类12第三节 锅炉启动系统的比较15第四章 超超临界锅炉启动系统运行特性分析17第五章 典型超超临界锅炉启动系统20第六章 结束语28参考文献29附录30第一章 前 言一、超超临界机组发展背景火电机组的发展已历经百年，发达国家超临界机组运用已有40多年的历史，1949年苏联建造了第一台超超临界试验机组才使该项技术应用有所突破，由于能源紧缺的局面日益凸显，为提高发电效率和降低煤耗必须不断提

7、高蒸汽初参数。50年代，美国、西德、日本相继仿造，但因缺少高性能耐热钢，被迫将机组降到超临界参数运行，直到1978年美国研制成功铁素体耐热钢t/p91，为超临界机组提供了条件。90年代，t/p92钢的出现，为超超临界机组的发展奠定了基础。 二国内超超临界机组发展概况随着我国国民经济的迅速发展，对电力市场的需求越来越大，而火力发电在电力资源中占据主导地位，积极建设低煤耗，大容量的超超临界火电机组和发展超超临界火电机组技术势在必行。由于超超临界燃煤发电机组具有煤耗低，环保性能好，技术含量高等特点，成为国际上燃煤发电机组的重要发展方向。从我国的国情出发，发展超超临界机组，有利于降低我国平均共电煤耗，

8、有利于电网调峰的稳定性和经济性，有利于保持生态环境，提高环保水平（节能环保），有利于技术跨越创建国际一流的火力发电厂。我国从事直流锅炉的制造厂家有上海锅炉厂，哈尔滨锅炉厂和东方电气集团公司。国家重点工程华能玉环电厂1号机组是我国首台1000mw超超临界机组，于2006年11月28日顺利完成168h投运正式投入商业运行。华电国际邹县发电厂四期工程扩建两台百万级超超临界，是国内首批百万级火电机组，也是国内单机容量最大，运行参数最高的燃煤发电机组。该工程7号机组以于2006年12月4日建成投产，8号机组以于2007年7月建成投产。最近几年，随着国家经济的发展，超超临界机组得到大力发展，在总装机容量中

9、所占的比例越来越大。 对于火电机组的启动系统，随着装机容量的增大，机组对于设备及蒸汽参数等方面的要求也不断提高，启动系统作为超（超）临界机组启动时不可缺少的环节，为保证过热器等设备不进水以水冷壁运行期间的安全以及正常供汽，对于启动系统中各个设备及部件的要求也进一步提高。三、课题主要任务本次设计的主要任务是对1000mw超超临界锅炉启动系统和启动系统的结构特性及运行特性进行分析，主要介绍超超临界机组的启动系统，启动系统的结构特点，了解超超临界启动系统的流程以及系统中各段管道的作用，并对不同的启动系统加以比较，包括可靠性，经济性等，同时还对超超临界启动系统的运行特性进行分析，了解启动系统中设备对于

10、机组运行所产生的影响。第二章 1000mw超超临界锅炉主要系统超超临界机组锅炉的系统与超临界锅炉的系统相似，包括水冷壁系统，过热器系统，再热器系统，燃烧系统，启动系统，给水及省煤器系统，制粉系统，烟风系统，吹灰系统等，以下简单介绍水冷壁系统，过热器系统，再热器系统，燃烧系统等。一、水冷壁系统对超超临界变压运行锅炉,水冷壁结构型式主要有螺旋管圈水冷壁和垂直管水冷壁两种型式,目前这两种水冷壁结构型式均已成功运行，螺纹管圈水冷壁布置形式分为两段, 在折焰角下方水冷壁螺旋上升（倾斜角度大约23.6°）,这是在炉膛的高热负荷区,管圈中每根管子能同样地绕过炉膛的各个壁面,因而每根管子的吸热量相同

11、,管间的热偏差最小。再通过中间混合集箱或分叉管过渡到在热负荷较低的炉膛上部垂直管水冷壁。螺纹管圈的主要优点是可以自由地选择管子的尺寸和数量,因而能选择较大的管径和较高的质量流速,适用于变压运行,得到了广泛的应用,至今仍是超(超)临界锅炉水冷壁的主要结构型式。其缺点是螺旋管圈制造安装支承困难,流动阻力大且吹灰困难。为了克服螺旋管圈的上述缺点,日本三菱重工开发了内螺纹管的垂直水冷壁技术。由于受到质量流速的限制,因此只能适用于600 mw以上的大型机组。应用内螺纹管来防止传热恶化的发生,在水冷壁进口采用成组节流圈来补偿管子的吸热偏差,同时在后烟道中布置部分对流蒸发器,降低水冷壁出口的温度水平,以减小

12、炉膛水冷壁在变压运行时的温度偏差。这种水冷壁结构简单,支承安装方便,水冷壁落渣容易,使水冷壁的结渣减少;管内流速降低,压力损失减小。由于具有上述优点,这种布置形式已在多台机组上成功应用。二、过、再热器系统过、再热器的运行安全要求在某种程度上要高于水冷壁。当前,对于超超临界锅炉过、再热器水动力设计技术和运行技术已经比较成熟。现在1000mw超超临界锅炉的主、再汽温度已经升高到605/603 ,可以说已经达到当前金属材料所能承受的顶级,加之锅炉容量的增加,热偏差也随之增大,所以对于锅炉过、再热器而言必须周密设计,稍有不慎就会产生严重后果。1000mw超超临界锅炉的过热器一般采用多级布置,严格控制每

13、一级的焓升,以防止热偏差过大。基本采用辐射- 对流组合式,包括顶棚、包覆、低温过热器、分割屏过热器、后屏过热器和高温过热器等几个部分。顶棚和包覆布置在低温区域,吸热少,传热效果差。低温过热器一般布置在尾部烟道中分墙后部,由水平和立式两部分组成,顺列布置横向节距较大,以控制烟气流速,减少对管子的磨损。屏式过热器布置在炉顶前部,悬吊在炉膛前上方,起到分隔炉膛烟气、减少烟气出口残余扭转的作用。后屏过热器布置在炉膛上部的后半部分,高温过热器布置在水平烟道后部,一般在低过和屏过后布置23级减温水,以控制主汽温度,消除热偏差,保护过热器的安全。以上是1000mw超超临界锅炉过热器的一般形式,不同的锅炉布置

14、会略有不同。由热力学可知,采用再热循环可以提高朗肯循环的效率, 一般可使机组的效率提高2%3%,因此在大容量电站中普遍采用。再热器一般采用两段布置,低温再热器布置在尾部烟道中分墙前部,高温过热器布置在水平烟道后部,大多数机组布置在高温过热器后面。在级间有喷水减温器,以防止汽温过高烧坏再热器,但是减温水不能作为调节再热汽温的手段, 再热汽温调节由摆动燃烧器摆角和调节烟气挡板实现。在超临界机组中,采用两次再热,可以进一步提高热效率,但是管路系统复杂,成本加大,因此当前在一般超超临界机组中基本上都采用一次再热。但是二次再热是一种发展趋势,国外的锅炉生产厂商均倾向于在大容量超超临界锅炉上使用二次再热,

15、丹麦的两台超超临界机组采用两次再热,使用深海冷却水可以使热效率达到47%,是当前世界上效率最高的超超临界机组。 三、炉膛和燃烧系统现代超超临界锅炉一般都配备先进的燃烧系统,无论是直流燃烧器切圆燃烧还是旋流燃烧器前后墙对冲布置,都能达到预防结渣、降低nox排放和飞灰可燃物含量的目的。切圆燃烧中四角火焰的相互支持,一、二次风的混合便于控制,其煤种适应性更强,可以燃用各种低灰分和高灰分的煤种,适合我国燃煤电站锅炉煤种多变和煤质逐渐变差的特点,因而采用直流燃烧器切圆燃烧方式更适合我国的国情,目前投运600mw以上的超(超)临界机组绝大多数采用切圆燃烧方式。同时为了防止大容量锅炉切圆燃烧炉膛出口烟气流存

16、在残余旋转,使炉膛出口烟温及烟量分布偏差加剧,导致炉膛出口过热器与再热器区域烟温偏大,alstom - ce率先使用了单炉膛反向双切圆燃烧技术,后来三菱重工引进了这种燃烧技术的专利,设计了多台超临界和超超临界机组。由于双切圆燃烧技术增加了燃烧器数量,降低了单只燃烧器的负荷,可以有效防止结渣,保证燃尽,使炉膛内热负荷分布均匀,炉膛出口烟温偏差降低。因此,采用单炉膛双切圆燃烧技术已成为型布置切圆燃烧锅炉超大型化后的发展趋势。直流燃烧器和旋流燃烧器均普遍使用了煤粉浓淡分离技术,利用风粉混合物通过入口分离器分成浓淡两股,分别通过浓相和淡相两个喷嘴通道进入炉膛。浓相煤粉浓度高,所需着火热量少,利于着火和

17、稳燃;由淡相补充后期所需的空气利于煤粉的燃尽。同时浓淡燃烧均偏离了nox生成量高的化学当量燃烧区,大大降低了nox生成量。超超临界锅炉一般采用分级供氧方式,一次风设计风率一般15%25% ,二次风设计风率为60%70%,二次风喷嘴围绕燃烧器相间布置,在最底部通常有一个风量较小的二次风喷嘴,以托起火焰防止未燃尽的煤粉落入冷灰斗。此外在燃烧器最顶部设置大约为15%的燃尽风(ofa) ,以实现二级燃烧,控制nox生成。这种布置方式可以实现燃料燃烧分三个阶段完成,避免高温和高氧浓度这两个条件同时出现,以抑制nox和so2的生成量。燃烧过程中煤粉气流首先与少量根部二次风混合, 浓相煤粉迅速、稳定燃烧,但

18、这部分空气只能使挥发份基本燃烬和焦炭被点燃,其后与二次风迅速混合,强烈燃烧使火焰中心形成,但是火焰中心区域的氧浓度有限,前面两个阶段进入的总空气量略小于理论空气量,还处于一定的还原气氛,使nox具有良好的裂变还原条件。最后是燃尽风助燃,使前两阶段未能燃尽的可燃物燃尽,此时虽然氧浓度较高,但燃烧已处于火焰中心区域之外,温度低而nox生成量较少。 四、启动系统超超临界机组的启动系统由汽水分离器、储水箱、炉水再循环泵、分离器储水箱水位调节阀wdc、大气扩容器及炉水回收水箱、炉水回收泵、管道及附件组成。对于超超临界锅炉来说，在锅炉启动及本生负荷以下运行时，水冷壁中出来的工质是单相的水或汽水混合物，因此

19、为保证锅炉在启动及本生负荷以下的负荷运行时，能将汽水混合物分离并保证过热器中不进水，同时由于直流锅炉没有水容积的汽包，因此当锅炉启动发生汽水膨胀时，要将短期内发生汽水膨胀时排出的多余的水疏掉必须设置启动系统满足直流锅炉的特殊要求。当机组的负荷高于其本生负荷时，启动系统串联在机组中呈干态运行，仅起到均衡蒸汽温度及流量的作用。对于超超临界机组锅炉须配特有的启动系统以保证锅炉启停和低负荷运行期间水冷壁的安全和正常供汽。第三章 超超临界锅炉启动系统第一节 超超临界锅炉启动系统的结构超超临界锅炉启动系统由汽水分离器、储水箱、炉水再循环泵、分离器储水箱水位调节阀wdc、大气扩容器及炉水回收水箱、炉水回收泵

20、、管道及附件组成。一、汽水分离器1汽水分离器的结构及其特点汽水分离器的筒身上有六个切向且上倾15°的管接头(简称切向管接头)，两端均有锥形封头(其中水侧封头有四个疏水小孔)，筒身和锥形封头均为进口锻件。每台超超临界锅炉有2只分离器，设备单只净重17 106 kg，设备总高约5510 mm。 整体由上球形封头、筒身、下球形封头，筒身上靠近上封头处有一对非径向倾斜大接管等件组成。材质(封头，筒身的主要材料为sa387grl1cl2，管接头的主要材料为sa182f12cl2)由于设计结构特殊等因素影响，壁厚(简体130 mm，封头140 mm)，直径小(内径850 mm)，装有非向心带倾角

21、的接管，分离器内设有阻水装置和消旋器，两只分离器分离出来的水均进人下部的储水罐。2汽水分离器基本参数汽水分离器是设计压力为304 mpa，水压试验压力为456 mp，设计温度为445，操作介质为水的高温高压设备。通过它对锅炉用水进行汽水分离，输出干饱和蒸汽，参与整体循环，随着负荷逐渐增高，水冷壁出口的工质逐渐达到饱和温度乃至过热，进入纯直流状态运行，到超临界压力时已经没有汽水两相之分，分离器只是流通元件，呈干式运行状态，无水位。二、 超超临界锅炉储水罐 1储水罐的结构特点储水罐由4节厚壁筒节组成，长约为24m，两端均有锥形封头。筒身上有两只对称的大直径厚壁管接头，还有两组管件。筒节和锥形封头均

22、为进口锻件。储水罐上部蒸汽连接管、下部出水连接管上各布置一个取压孔，接三个并联的单室平衡容器，用于储水罐的水位控制，根据水位不同的差压值来控制360阀及361阀开度，从而调节水位。2储水罐的作用贮水箱起到炉水的中间贮藏作用，在分离器下部的水空间及四根通往贮水箱的连接管道应包括在贮水系统的容量内，其尺寸必须保证贮水系统能贮藏启动期间在打开各水位调节阀和闭锁阀前的全部工质，以保证过热器无水进入。三、扩容器扩容器用于承接贮水箱在高水位与高高水位时的疏水、热备用状态时的少量疏水、部分负荷运行时一旦贮水箱出现高水位时的疏水以及过热器、再热器、省煤器、水冷壁、吹灰器和排空气系统等的疏水。其容积应满足启动前

23、冷态、温态大流量水冲洗和启动初期水冷壁出现汽水膨胀时分离器系统大流量疏水的需要。四、超超临界启动系统各管道的流量示意图及各管道功能 1启动系统各管道的流量示意图 2启动系统管道启动系统包括循环泵入口管道，循环泵出口管道，循环泵入口冷却水管道，循环泵暖泵管道，wdc阀及wdc阀暖阀管道，各管道功能如下：（1）循环泵入口管道 连接分离器储水箱与循环泵，在锅炉湿态运行时采用循环泵出口的调节阀控制分离器储水箱中的水位 。 （2）循环泵出口管道 连接循环泵出口与省煤器给水管道，在锅炉湿态运行时， 将锅炉再循环水泵入锅炉炉膛水冷壁进行再循环。 （3）循环泵入口冷却水管道连接高加出口到循环泵入口管道，正常运

24、行时流量约为5oth,非正常状态下的流量约为100th，其作用为防止循环泵叶片发生汽蚀现象。 （4）循环泵暖泵管道连接省煤器出口到循环泵出口排放管道，在锅炉干态运行时，有一部分热水从省煤器出口到循环泵的出口排放管道，对循环泵进行暖泵，以确保循环泵能随时投入运行。 （5）wdc阀在分离器储水箱的出口管道上接一疏水管道，其上共有 3个wdc阀，作用是当锅炉启动发生汽水膨胀时，用这3个wd c阀将锅炉水冷壁膨胀疏水排入到扩容器中。 （6）wdc阀暖阀管道连接wdc阀入口管道与循环泵暖泵管道，其作用是当锅炉干态运行时，有一部分热水从循环泵的暖泵管道到wdc阀入口管道，使wdc阀保持热备用状态。第二节

25、超超临界锅炉启动系统的分类超超临界锅炉均为直流炉，必须配套特有的启动系统，以保证锅炉启停和低负荷运行期间水冷壁的安全和正常供汽。直流炉的启动系统按其分离器在正常运行时是否参与系统工作 ，一般可分为内置式分离器和外置式分离器两类。 一、外置式分离器启动系统 外置式的启动系统是指启动分离器在机组启动和停运过程中投入运行，而在直流负荷以上运行时解列于系统之外的启动系统，该系统适用于定压运行。系统缺点是锅炉汽温较难控制，水冷壁工质在启动阶段一直处于高压状态，操作复杂，不适宜快速启停，只能带基本负荷。由于该系统汽温波动较大，对汽轮机运行不利，因此，目前国外超超临界机组已很少采用这种启动系统 。 二、内置

26、式分离器启动系统 内置式启动系统指在机组启动、正常运行、停运过程中，启动分离器均投入运行，所不同的是：在锅炉启停及低负荷运行期间，启动分离器湿态运行，起汽水分离作用；而在锅炉正常运行期间( 负荷高于最低直流负荷时，通常为30bmcr或35bmcr)，从水冷壁出来的微过热蒸汽经过分离器，进入过热器，此时分离器仅起连接通道作用。内置式启动系统的启动分离器设在蒸发区段和过热区段之间，与蒸发段和过热器之间没有安装任何阀门，系统简单，操作方便，不需要外置式启动系统所涉及的分离器解列或投运操作，从根本上消除了分离器解列或投运操作所带来的汽温波动问题，但分离器要承受锅炉全压，对其强度和热应力要求较高。内置式

27、分离器启动系统适用于变压运行锅炉。目前，在世界各国的超超临界锅炉上，内置式启动系统已得到广泛应用。内置式启动系统可分为扩容式 (大气式、非大气式两种)、启动疏水热交换器和循环泵(并联和串联两种)方式。几种内置式分离器启动系统的简单比较见表 1 。 由表1可知，启动疏水热交换式和带再循环泵的启动系统具有良好的极低负荷运行和频繁启动特性，适用于带中间负荷和两班制运行。扩容式(大气式和非大气式)的低负荷和频繁启停特性较差，但初投资较前者少，适用于带基本负荷的电厂。 1.简单疏水扩容式启动系统 启动系统主要由除氧器、给水泵、大气式扩容器、集水箱、an阀、anb阀及启动分离器等组成。在机组启动过程中，启

28、动分离器中的疏水经大气式扩容器扩容，二次汽排入大气，二次水经集水箱、疏水泵排至凝汽器。对于简单疏水扩容启动系统而言，在分离器切除之前，除了能回收部分的工质和热量之外，大部分的疏水经大气式扩容器扩容后仅回收部分工质，热量全部浪费了。外高桥二期900 mw超临界锅炉采用疏水扩容式启动系统，存在启动阶段的汽水损失大，热态和极热态启动时间长等缺点，通过二期工程几年以来的实践和总结，利用蒸汽加热启动法的水冷壁流量分布均匀性好的有利条件，研究开发了兼有这两者优点，避免各自缺点的低流量(15bmcr)疏水启动技术，取得了圆满成功。 2.带循环泵的启动系统在该系统中启动分离器的疏水经再循环泵送人给水管路，根据

29、循环泵在系统中与给水泵的联接方式分为串联和并联两种型式。部分给水经混合器进入循环泵的称为串联系统，给水不经循环泵的称为并联系统。两种布置型式的比较见表 2 。 表2 串联与并联启动系统的比较布置形 式循环泵与给水泵串联循环泵与给水泵并联优点（1）循环泵主要运行工质过冷水（欠热水）一旦压力下降，泵进口处不存在汽化的危险性（2）允许较高的降压速度（3）可以用水与热循环系统直至混合器，水充满再循环系统直至泵进口（4）再循环泵排量只有微小变化（5）在循环水位控制阀可以用一只简单的开关阀代替（1）不需要混合器（2）在混合始终由给水进行冷却（3）可以同时预热整个系统（4）循环泵的故障能够立即用较大的给水流

30、量加以补偿，不需要隔离泵体缺点（1）分离器的疏水与给水的混合需要一只特殊的混合器（2）再循环系统必须同时考虑饱和水的运行（启动给水故障等）（3）混合器与分离器之间另外进行预热（4）一旦在循环泵故障需要给水补偿时，再循环泵必须采用特殊的手段与给水进行隔离（1）再循环泵充满饱和水，一旦压力降低，存在汽化的危险（2）只允许的降压速度（3）过冷需要额外注水（4）再循环泵的排量虽负荷波动较大（5）通常需要安装一只在循环控制阀（uc阀）第三节 锅炉启动系统的比较目前国内几大锅炉厂引进技术的超超临界锅炉启动系统，主要有带再循环泵的启动系统和不带泵的大气扩容式启动系统在技术上均比较成熟，在国内超超临界机组上都

31、有运行业绩，下面对2种启动系统的特点加以比较。 1.启动时间 由于再循环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，相比于大气扩容式启动系统，当冷态启动时，点火至汽机冲转时间可缩短7080 min ；温态启动可缩短1020min，更适合于频繁启动、带循环负荷和二班制运行机组。 2.启动系统热损失 再循环启动系统与大气扩容式启动系统相比，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基本都回到炉膛水冷壁，在启动的大部分时间内，热损失和工质损失很小。再循环启动系统与大气扩容式启动系统在排放水量上有较大区别，后者在锅炉整个启动过程中，从

32、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，再循环启动系统只需要在锅炉启动早期即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。 大气扩容式启动系统是通过给水泵来提供必须的水冷壁最小流量，而再循环启动系统则是 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 ，没有蒸发成水蒸汽的部分则携带着从炉膛吸收的热量被排到扩容器中，再循环启动系统 由于排放水量很小，其热损失也很小，启动过程中总的热损失约为疏水型启动系统的 3。为了计直流炉在启动过程中的热量损失，西安交通大学与哈尔滨锅炉厂曾联合对600mw

33、锅炉在启动流量为35mcr情况下，通过otbsp程序对锅炉的冷态、热态启动过程进行模拟，获得了汽水膨胀、工质损失、热量损失等启动特性值，根据资料提供的有关数据，按带泵系统在启动过程中总的热损失约占疏水型启动系统的3计算，分析结果见表 3 。表3 带泵启动系统与扩容式启动系统项目带泵启动系统扩容式启动系统冷态热态冷态热态启动结束失踪的热量损失22.578750260折算到1000mw机组锅炉热量损失37.112.91237.5429折算到标煤耗量（t）1274442291466按600元(t)标煤计算（万元）7.2626.4253.7487.96从表中分析数据可以看出，对1000mw超超临界机组

34、锅炉，在启动流量为35mcr情况下，冷态启动一次，带泵启动系统比扩容式启动系统节省近250万元，热态启动一次则节80多万元 。3.系统运行与维护 由于再循环启动系统结构较复杂，导致每年所需的检查维修费用比较高；相对来说，扩容式启动系统比较简单，且疏水排至冷凝器经化学精处理后送至省煤器，对锅炉水质较为有利。总之，2种启动系统各有利弊，单从电厂将来的运行模式考虑，如果为启停调峰，即经常运行在锅炉最低负荷(本生点) 以下，一般建议采用再循环启动系统；如果为负荷调峰，即经常运行在锅炉最低负荷(本生点) 以上，建议采用不带泵的大气扩容式启动系统。 第四章 超超临界锅炉启动系统运行特性分析对于超超临界机组

35、启动系统的运行特性主要包括储水罐水位控制以及对过热器或bcp的影响以及对凝汽器真空的影响，另外还包括炉水循环泵(bcp)的运行以及bcp跳闸对锅炉给水流量影响等。一、储水罐1.储水罐水位控制根据直流炉的特点，其汽水分离器储水罐容积较小，维持控制水位较难，在开关临冲门时水位极难控制，并且锅炉闪蒸的大量蒸汽使得汽水分离器储水罐水位迅速膨胀，形成虚假水位。因此需要运行人员能够做出准确判断，给水调节尽可能避免大幅操作，可按照水位变化趋势短时调整，一旦出现水位变化较快时应暂停甚至反向操作，直至控制住水位变化，但必须使给水和蒸汽流量处于相对平衡的水平 。在开启临冲门前将储水罐水位调节阀(361阀)全关，炉

36、水循环泵出口阀(360阀)适当关小。在调整初期可视水位情况用360阀控制水位，适当增加给水流量。在开启临冲门时，工质急剧膨胀，储水罐水位急剧升高，此时不可开启361阀来调节水位，因其有泄压的作用会加剧虚假水位产生，相反锅炉需要补充大量的水，以补充临冲门排出的蒸汽。在临冲门关闭后水位会急剧下降，因为临冲门关闭会使虚假水位向真实水位恢复，因此在关闭临冲门后应保持较高的流量防止水位急剧下降时导致水位过低使炉水循环泵跳闸。水位恢复后经一定延时逐渐减小给水流量至正常流量，在减小流量的过程中，逐渐开大360阀，通过增大蒸发量来进行水位调整。在储水罐水位高时可适当开启361阀，控制储水罐水位，直至恢复正常水

37、位。2.储水罐水位控制对过热器或bcp的影响在干、湿态转换过程中，如果储水罐水位控制过高将会导致顶棚过热器进水，形成水塞，过热器金属温度将大幅提高，严重时会爆管；而水位控制过低可能会导致bcp跳闸，给锅炉的安全运行带来较大的风险。在运行中361阀、给水调节门必须投入自动，调节给水流量、循环流量、燃料量及改变汽机调速汽门开度时要缓慢，在进行干、湿态转换时机组负荷控制为260289 mw，主汽压力为9096mpa，减少负荷和汽压对水位修正带来的影响。3.储水罐水位控制对凝汽器真空影响启动系统的排水经大气式疏水扩容器、疏水箱、疏水泵疏水箱水位调节门排至凝汽器，可能对机组真空造成影响。因此在361阀关

38、闭后必须密切监视疏水箱水位及调节情况，在机组完成转干态操作后及时关闭冷凝水泵出口至凝汽器的排水门，再关闭361阀前电动门，防止影响凝汽器真空。二、炉水循环泵1.炉水循环泵(bcp)的运行第二阶段吹管期间由于bcp跳闸未及时恢复运行，第2l、22次正式吹管采用无bcp运行方式。对2种方式进行比较，采用8cp运行吹管方式有以下优点。（1）bcp运行可保证炉水循环流量，使水冷壁中水动力工况稳定，有利于控制汽温。bcp出口水进人省煤器入口，可以提高省煤器人口水温，减少热量损失。（2）吹管时bcp运行，温度较低的给水进入储水罐的量减少，因此储水罐压力下降较慢，吹管的有效时间延长。（3）吹管时bcp运行，

39、在保证储水罐水位的前提下，无需增大361阀的开度就可保证炉水的循环流量，节省了给水。其缺点是吹管期间临冲门开启时，储水罐会产生虚假水位，不易控制，既要防止储水罐满水使过热器进水，又要防止储水罐水位过低使bcp汽化。在开启临冲门后，由于储水罐的水短时间大量蒸发，会造成储水罐内无水或水很少，造成bcp汽化，不利于bcp的安全。为了保护bcp，应预先投入至储水罐的过冷水，提前补充冷水减轻汽化程度，并减小360阀的流量，同时应注意监视bcp的电流和出口流量，防止bcp汽化。在减小360阀开度的同时，bcp泵再循环应自动开启或提前手动开启，否则可能会使bcp流量过小影响泵的安全运行。吹管期间bcp运行虽

40、然加大了控制储水罐水位的难度，但有利于控制汽温和升压速度，还降低了除盐水的消耗量，极大缩短了吹管时间，降低了吹管成本。2. bcp跳闸对锅炉给水流量影响机组启、停过程中锅炉的给水流量大部分来自bcp循环流量，最大时将达到600th，此时给水泵来的给水流量只有不到200th，若bcp跳闸将导致锅炉给水流量低mft保护动作，因此可采取以下措施防止bcp跳闸，从而减轻bcp跳闸带来的影响。（1）要保证bcp稳定运行，减少bcp跳闸，在给bcp电机腔室注水时，必须对注水管路进行冲洗，排水合格后才能给电机注入合格的除盐水。bcp隔热套和外置高压冷却器的冷却水要充足，尤其是外置高压冷却器系统不能有泄漏点。

41、bcp运行时密切监视电机腔室的温度， 当上部腔室温度达60 时应立即采用减少循环流量增加给水泵流量的方法保证锅炉的给水流量。（2）必须确认好可能导致bcp跳闸的保护，如bcp出人口电动门、最小流量阀的开关接点、最小流量阀的动作可靠，储水罐的水位显示准确。为避免在bcp运行中最小流量阀突然全开引起锅炉给水流量突然降低，可以在保证bcp电流不超限的前提下将bcp的最小流量阀保持全开。（3）锅炉点火后保持储水罐水位为8 m左右，防止360阀和361阀的交替控制引起水位大幅波动，在储水罐水位较低时，要减小循环流量，增加给水流量和燃料量，尽量减轻bcp跳闸对总给水流量的影响。第五章 典型超超临界锅炉启动

42、系统超超临界机组锅炉启动系统的选择可以根据不同的电厂的具体情况综合分析来选取最佳的启动系统，现以哈锅超超临界机组的启动系统与东锅超超临界机组的启动系统予以介绍。一、哈锅超超临界锅炉启动系统1.哈锅超超临界工程启动系统的设计方案根据三菱公司提供的带泵启动系统的热量及流量平衡表，在锅炉热态启动时排出的饱和水流量最大，因此如果汽机冷凝器能接收锅炉热态启动时排出的饱和水量，则汽机冷凝器也能接收其他启动工况的启动排水量。根据汽机冷凝器供货厂家的计算，汽机冷凝器仅能接收部分热态启动状态下的饱和水量，约为热态启动状态下排水量的23，因此在最早的设计方案中，考虑有两根管道道进入汽机冷凝器，回收锅炉启动度膨胀时

43、疏水量的23，一根管道进入疏水扩容器，排掉锅炉启动度膨胀时疏水量的13。这种布置方式可以在现有汽机冷凝器容量的前提下，最大限度地回收工质和热量，减少扩容器容积。由于此种布置方式的wdc阀后管道分别接入汽机冷凝器和疏水扩容器，因此wdc阀后的背压不同，对wdc阀的设计条件要求极其严格，三菱公司及世界上其它公司都没有这种启动系统的运行经验，因此经过多次讨论后，决定放弃这种布置方式转而采用所有wdc阀后的疏水管道全部接入疏水扩容器的布置方式。2.哈锅1000mw锅炉启动系统启动系统为内置式启动汽水系统，锅炉负荷小于25%bmcr的最低直流负荷时，启动系统为湿态运行，分离器起汽水分离作用，分离出来的过

44、热汽进入过热器，水则通过水连通管进入分离器贮水箱，通过再循环系统再循环，当机组渡膨胀时，贮水箱中的水由三只水位控制阀（wdc阀，也即分离器疏水调节阀）排入锅炉扩容系统或汽机冷凝器系统（根据炉水水质情况决定），锅炉负荷达到25%bmcr后，锅炉运行方式由再循环模式转入直流运行模式，启动系统也由湿态转为干态，即分离器内已全部为蒸汽，它只起到一个中间集箱的作用，但并未解列。启动分离器为立式布置于锅炉后部上方，共2只，分离器外径为1100，壁厚为128mm，高度为3.71m，材料为sa182-f12-2（锻件），由后包墙管出口集箱引出的4根457×72材质为sa335p12的连接管切向引入二

45、只汽水分离器，在分离器的底部布置有一根轴向引出的水连通管通往分离器贮水箱，此连通管为508×78mm，材质为sa335p12，因此共有2根水连通管通往分离器贮水箱，汽水分离系统的水容积要满足水位调节阀执行机构动作时间的要求。贮水箱底部引出的一根出水管采用559×73的管子，材质为sa-106c。在这疏水管上引出一路去冷凝器的三只水位调节阀的三个支管，供启动阶段特别是启动初期的汽水膨胀阶段时稳定分离器水位并回收工质用。贮水箱疏水总管直接与循环泵入口相接，通过此循环泵为启动阶段提供再循环水量，泵出口管为406×62的sa-106c管子，其上装有再循环调节阀（br阀）和

46、逆止阀，在循环泵上的入口管道上则装有电动闸阀，汽水分离器贮水箱为立式布置，尺寸1174×140mm，总高度为13.8m，材质同汽水分离器。为了在启动时加热循环泵和泵的进出口的管道，特别是在热态启动时缩短启动时间，由省煤器出口管道上引出一加热管以加热循环泵和泵的出口管道和去冷凝器的疏水管道。由于管道上装设的截止阀是常开式，因此当锅炉转入直流运行，启动系统已解列的情况下仍能有一定量的热水流经启动系统的上述管道，使启动系统处于热备用状态。为了保持循环泵入口有一定的过冷度，防止产生“汽蚀”，即保证足够的净正吸水压头（npsh）值，自给水管道上引出一管道与泵入口管道相接以达到降温的作用。二、东

47、方1000mw超超临界锅炉启动系统 本工程锅炉采用了带再循环泵的启动系统，由内置式汽水分离器、储水罐、再循环泵(简称bcp)、再循环流量调节阀(简称360 阀) 、储水罐水位调节阀(简称361阀)、大气式疏水扩容器、冷凝水箱、疏水泵等组成。启动系统设计容量为25bmcr，系统布置示意图如图3所示。 在锅炉未进入直流负荷前，来自储水罐的大部分饱和水通过bcp和360阀回流到省煤器入口，与锅炉给水混合后进入省煤器。启动系统的其余疏水则通过361阀后引至大气式疏水扩容器和冷凝水箱， 并通过两台疏水泵排往凝汽器(水质合格时)或系统外(水质不合格时)。配置再循环泵的启动系统有以下优点：1.缩短启动时间配

48、置bcp可以提高省煤器入口的给水温度，短启动时间可带来良好的经济效益。2.在启动过程中回收热量由于启动过程中水冷壁最低流量为25bmcr，在启动初期，由汽水分离器分离出的饱和水的流量很大，若全部进入凝汽器，则造成大量的热量损失。设置bcp可回收启动过程中工质的大部分热量，提高机组的运行经济性。3.减少启动过程中补给水量锅炉冷态清洗时水冷壁的流量大约25bmcr，对于不带bcp的系统，这部分清洗水必须全部为补给水，造成制水设备的容量加大；而采用bcp以后在清洗水质合格的前提下锅炉冷态清洗后期即可开启bcp使用较少的清洗补给水量就可以在水冷壁系统中获得清洗所需的流量。三、哈锅超临界锅炉启动系统1.

49、系统组成四只汽水分离器及其引入与引出管系统。一只立式贮水箱。由贮水箱底部引出的再循环泵入口管道及溢流总管。通往循环泵的入口管道及出口管道上的装有传动装置的正常水位调节阀及截止阀。循环泵出口管道到贮水箱上的最小流量管道及流量测量装置。通往扩容器的溢流管，装有传动装置的两只水位调节阀(一大一小)及截止阀。热备用管，装有流量测量装置。自省煤器入口到循环泵入口管道的冷却水连接管，流量约为12%的泵流量。2.系统的容量和功能该锅炉配有容量为35%b-mcr的启动系统，以与锅炉水冷壁最低质量流量相匹配。启动系统的功能为：（1）锅炉给水系统和水冷壁及省煤器的冷态和温态水冲洗，并将冲洗水通过扩容器和冷凝水箱排

50、入冷却水总管或冷凝器。（2）满足锅炉冷态、温态、热态和极热态启动的需要，直到锅炉达到35%bmcr最低直流负荷，由再循环模式转入直流方式运行为止。（3）只要水质合格，启动系统可完全回收工质及其所含的热量。（4）锅炉转入直流运行时，启动系统处于热备用状态，一旦锅炉渡过启动期间的汽水膨胀期，即通过循环泵水位控制阀进行炉水再循环。在最低直流负荷以下运行，贮水箱出现水位时，将根据水位的高低自动打开相应的水位调节阀，进行炉水再循环。（5）启动分离器系统也能起到在水冷壁出口集箱与过热器之间的温度补偿作用，均匀分配进入过热器的蒸汽流量。35%mcr负荷（%）流量t/h再循环流量蒸汽流量3.系统的各种主要运行

51、模式（1）初次启动或长期停炉后启动前进行冷态和温态水冲洗时，冲洗水量可达35%b-mcr，以清除给水系统中的杂质。如果停炉时间在一个星期以上，启动前也必需进行冲洗。（2）锅炉启动：在整个启动期间，启动系统的再循环水量与给水量之和始终保持在35%b-mcr的主汽流量左右。冷态和温态启动时，在锅炉点火2030分钟后，水冷壁即出现“汽水膨胀”，分离器贮水箱内水位迅速上升至高水位或高高水位，此时打开通往扩容器支管上的两只高水位调节阀及其闭锁阀，将工质排往扩容器。扩容分离后的蒸汽排往大气，水进入冷凝水箱。若水质合格，则经冷凝水泵排放到汽机的冷凝器中以回收工质，不合格则送往主冷却水排放管。在热态和极热态启

52、动时汽水膨胀量很少，可经循环泵正常水位调节阀做再循环。（3）热备用：当锅炉达到35%b-mcr的最低直流工况时，应将启动系统解列，启动系统进入热备用状态，此时通往扩容器的两条支管上的只两水位调节阀和两只闭锁阀全部关闭。随着直流工况运行时间的增加，为使管道保持在热备用状态下，有少量省煤器出口炉水至通往扩容器的溢流管道，可以靠正常的过热汽进行加热蒸发。而且当锅炉转入部分负荷运行进入最低直流负荷以下时，分离器贮水箱将出现水位，这时循环泵出口的调节阀自动打开，根据储水箱中的水位自动调节其开度。 4.系统的各部件运行模式超临界机组启动系统的各部件运行模式包括循环泵出口水位调节阀运行模式及通往扩容器的疏水

53、支管及其两只高水位调节阀运行模式两种运行模式。（1）循环泵出口水位调节阀运行模式在机组度过汽水膨胀阶段后，储水箱中的压力开始升高，储水箱中水位的控制就靠循环泵出口的调节阀和通向扩容器的疏水支管上的小口径调节阀来控制，当储水箱中的水位在23506400mm之间时，通过调整循环泵出口的调节阀的开度来控制再循环流量，从而控制储水箱的水位。（2）通往扩容器的疏水支管及其两只高水位调节阀运行模式在锅炉水冲洗及启动初期汽水膨胀期间，如果储水箱中的水位在循环泵最大流量状态下还不能控制，继续上升，则用溢流管上的小调节阀来控制疏水箱中的水位，这个调节阀的水位控制范围67007650mm。从64006700mm之

54、间有300mm的自由区段，为控制逻辑及阀门的开启时间留有一定的裕量。在锅炉水冲洗及汽水膨胀后，用循环泵出口的调节阀就可以控制疏水箱中的水位在合适的位置。在锅炉初次启动或长期停炉后启动前必须进行冷态水冲洗，这时冲洗水量较大，以清除给水系统中的杂质。如果停炉时间在一个星期以上，启动前也必需进行冲洗。由于此时的冲洗水水质较差，需将工质排往扩容器，然后排向排放总管。由于此时锅炉不带压力，因此此管道及阀门选择较大，在静压下要排放掉所有冲洗水量。当锅炉带压运行压力达到45mpa后，如果此阀门打开，则会对下游设备造成损坏，因此这个阀门的开关与储水箱的运行压力连锁，当储水箱压力达到45mpa后，此阀门闭锁，不

55、允许开启。此阀门的水位控制范围为74508160mm，仅用于锅炉启动前的水冲洗及启动初期不带压运行时发生汽水膨胀现象时。通往扩容器的疏水支管上的两只水位调节阀有200mm的重叠区间，使之更有效的控制储水箱中的水位。启动系统还留有1340 mm的备用高度，以补偿各分离器与储水箱之间由于管道压差引起的水位差，避免到过热器系统的蒸汽带水。四结论1. 外置式的启动系统与内置式分离器启动系统 （1）外置式的启动系统更适合定压运行，适合带基本负荷； （2）内置式分离器启动系统适用于变压运行，适合带中间负荷。2. 内置式分离器启动系统 （1）启停调峰机组，建议采用再循环启动系统 （2）负荷调峰机组，选择不带

56、泵的大气扩容式启动系统更好； （3）带中间负荷和两班制机组，启动动疏水热交换式和带再循环泵的启动系统更合适。3.东锅与哈锅在超超临界机组锅炉启动系统在选择上均采用内置式启动汽水系统，哈锅超临界机组采用锅炉启动系统采用外置式启动系统。第六章 结束语通过对1000mw机组锅炉启动系统的机构及运行特性的分析使自己对于超超临界机组的启动系统有了更加深入的认识和了解，掌握了不同启动系统之间差别，其运行优缺点以及对于整台机组的影响，同时掌握启动系统中各种设备，管道及附件对于整个启动系统的影响。 八个星期的毕业设计即将结束，这期间在老师的指导下，自己学到了很多不之局限于专业知识，还包括如何收集专业资料，如何

57、将其灵活组织起来并合理运用使之变为自己的知识，相信这一方面的锻炼将会对自己以后踏上工作岗位的进一步学习提供很大的帮助。参考文献1.朱来笛 大容量超临界和超超临界锅炉启动疏水回收方案的设计, 热机技术. 2006（4）:24-272.华能玉环 1000mw机组锅炉培训教材3.范从振 锅炉原理. 北京: 中国电力出版社, 1986.4.赵勇，邵俊.q/bfd 102007-2006,4、5号锅炉运行规程s附录：supercritical boiler technology matures1. introductionthe hitachi-naka thermal power station unit no.1 of the tokyo electric power company (tepco), whose “benson” type boiler was designed and built by babcock-hitachi k. k. (bhk is the latest supercritical coal-fired utility plant to commence commercial operation in japan. state-of-the-art technologies such as hig