直流锅炉启动系统控制介绍

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。

根据锅炉的运行方式、参数可分为三个阶段；第一启动及低负荷运行阶段，第二亚临界直流炉运行阶段，第三超临界直流炉运行阶段。

每个阶段的调节方法和侧重点有所不同。

1 第一阶段：锅炉启动及低负荷运行阶段不同容量的锅炉其转干态直流运行的最低负荷有所不同，一般在25%～35% BMCR 之间，在湿态情况下，其运行方式与强制循环汽包炉是基本相同的。

汽水分离器及贮水罐就相当于汽包，但是两者容积相差甚远，贮水罐的水位变化速度也就更快。

由炉水循环泵将贮水罐的水升压进入省煤器入口,与给水共同构成最小循环流量。

其控制方式较之其它超临界直流锅炉（不带炉水循环泵，贮水罐的水经361 阀直接排放至锅炉疏扩、除氧器、凝汽器等）有较大不同，控制更困难。

给水主要用于控制贮水罐水位，炉水循环泵出口调阀控制省煤器入口流量保证锅炉的最小循环流量，贮水罐水位过高时则通过361 阀排放至锅炉疏水扩容器。

此阶段汽温的调节主要依赖于燃烧控制，通过投退油枪的数量及层次、调节炉前油压、减温水、烟气挡板等手段来调节主再热蒸汽温度。

在第一阶段水位控制已可投自动，但是大多数锅炉的水位控制逻辑还不够完善，只是单纯的控制一点水位，还没有投三冲量控制，当扰动较大时水位会产生较大的波动，甚至根本无法平衡。

此阶段要注意尽量避免太大的扰动，扰动过大及早解除自动，手动控制。

根据经验，炉水循环泵出口360 阀一般不投自动（以防360 阀开度过大BCP 电机过流），在启动时保持一恒定的给水流量（适当大于最小流量），用电动给水泵转速和给水调旁来控制贮水罐水位。

缓慢增加燃料量，保持适当的升温升压率,储水罐水位在某一点逐渐下降，361（360）阀逐渐关小直至全关, 中间点过热度由负值逐渐升高变正，机组即进入直流运行状态，是一个自然而然的过程，此时只要操作均匀缓慢，不使压力出现太大波动，就能实现自然过渡。

但是建议361 阀依然投入自动，避免人为疏忽造成水位过高，造成顶棚过热器进入水。

二、直流炉的运行控制(一)直流锅炉汽压控制机组负荷增加时，汽机调门开大，蒸汽流量立即增加，使得汽轮机功率也同样立即增加。

由于锅炉给水流量和燃烧率均未变化，蒸汽流量和汽轮机功率的暂时增加是由于蒸汽压力下降而使锅炉放出蓄热引起。

由于直流锅炉蓄热能力小，压力下降的速度大一些。

稳定后汽压维持在偏低的数值。

(二)直流锅炉汽温控制直流锅炉不像汽包锅炉那样有汽包可以将蒸发受热面和过热器分开，由于直流锅炉给水和燃料单一的变化特性决定了将明显影响汽温。

为此必须保持燃水比不变，但即使保证燃水比作为调温的基本手段，过热器之间，往往仍需要喷水减温，以适应变动工况下调节汽温和保护过热器的需要。

运行中应使喷水调节阀开度处于中间位置，以备工况变动既能开大也能关小。

因此，直流锅炉汽温控制的基本措施就是保持燃水比，喷水减温只是临时措施。

通过控制中间点温度不变，就表示汽温变化稳定。

再热器温度的控制采用尾部烟道烟气挡板和冷再入口事故一级喷水减温。

主要影响因素为再热器出口汽温、机组负荷变化速度、喷水减温及低温再热器出口汽温的变化速度。

燃烧率和给水流量的比例变化1%，将使过热蒸汽温度变化10℃。

1.过热汽温控制。

过热蒸汽温度是由煤/水比和两级喷水减温来控制。

喷水取自高加出口，每级减温器喷水量为该负荷下的3%主蒸汽流量。

系统在35%～100%BMCR负荷范围内维持出口汽温在℃。

在20%BMCR 负荷以下不允许投一级喷水。

在10%BMCR负荷以下不投二级喷水。

如果喷水调节阀关闭超过10秒之后且过热汽温低于控制的目标值，则每个隔离阀自动关闭。

若隔离阀关闭则减温水控制阀自动关闭。

在失去控制信号和电源时喷水阀固定不动。

2.再热汽温控制。

滑压运行时，在50%～100%BMCR负荷之间，再热器出口蒸汽温度控制在569+5～10℃。

正常运行期间，再热蒸汽温度由布置在尾部烟道中的烟气挡板控制。

两个烟道的挡板以相反的方向动作。

烟气挡板的连杆有一个执行器，可调节满行程限制值，使之在关闭位置下至少有10%的烟气量通过。

超临界直流锅炉启动系统详解一、超临界锅炉设置启动系统的目的超临界锅炉的启动系统是超临界机组的一个重要组成部分。

由于超临界锅炉没有固定的汽水分离点，在锅炉启动过程中和低负荷运行时，给水量会小于炉膛保护及维持流动稳定所需的最小流量，因此必须在炉膛内维持一定的工质流量以保护水冷壁不致过热超温。

设置启动系统的主要目的就是在锅炉启动、低负荷运行及停炉过程中，通过启动系统建立并维持炉膛内的最小流量，以保持水冷壁水动力稳定和传热不发生恶化，特别是防止发生亚临界压力下的偏离核态沸腾和超临界压力下的类膜态沸腾现象，保护炉膛水冷壁，同时满足机组启动及低负荷运行的要求。

二、启动系统的构成启动系统及容量的确定，是根据锅炉最低直流负荷、机组运行方式、质量流速的选取、以及工质的合理利用等因素确定的，本文介绍最低直流负荷（即本生点）为30%BMCR，采用带并联布置的再循环泵和大气式疏水扩容器的内置式启动分离启动系统，包括启动分离器、再循环泵、贮水箱、水位控制阀、截止阀、管道及附件等。

启动系统的主要管道包括：过冷水管道(383)，循环泵入口管道(380)，循环泵出口管道(381)，高水位控制管道(341)，循环泵再循环管道(382)及暖管系统管道(384)等。

启动系统中设置有循环泵，通过循环泵建立有效的工质循环，保持炉膛所需的最小流量。

给水经省煤器和炉膛加热后，工质流入汽水分离器，经汽水分离后的热水被循环泵重新送入省煤器。

采用循环泵可减少工质损失及热量损失，提高电厂的经济性，同时可减少启动时对锅炉的热冲击。

启动系统简图如下图所示。

本系统采用四只启动分离器，在锅炉启动过程中和低负荷运行时可进行有效的汽水分离。

启动分离器为圆柱形筒体结构，直立式布置。

封头采用球形结构。

筒体及封头材料均为SA335 P91。

分离器按全压设计，并充分考虑了由于内压力、温度及外载变化引起的疲劳。

分离器的设计除考虑汽水的有效分离外，还充分考虑了启动时的汽水膨胀现象。

超临界直流锅炉启动特点及启动系统1．直流锅炉与汽包锅炉的启动区别汽包锅炉有自然循环锅炉和强制循环锅炉。

自然循环锅炉蒸发受热面内的工质流动依靠下降管中的水和上升管(水冷壁)中的汽水混合物之间的密度差产生的压力差进行循环流动。

强制循环锅炉蒸发受热面内的工质除了依靠水和汽水混合物的密度差以外，主要依靠炉水循环泵的压头进行汽水循环流动。

自然循环锅炉和强制循环锅炉均带有一个很大的汽包对汽水进行分离，汽包作为分界点将锅炉受热面分为加热蒸发受热面和过热受热面两部分。

直流锅炉是靠给水泵的压力，使锅炉中的工质，水、汽水混合物和蒸汽一次通过全部受热面。

它只有互相连接的受热面，而没有汽包。

自然循环锅炉在点火前锅炉上水至汽包低水位，此时水冷壁中的水处于静止状态，锅炉点火后，水冷壁吸收炉膛辐射热，水温升高，水循环开始建立。

随着燃料量的增加，蒸发量增大，水循环加快，受热强的水冷壁管内工质流速增加。

因此，启动过程水冷壁冷却充分，运行安全。

强制循环锅炉在锅炉上水后点火前，循环泵就开始工作，水冷壁系统建立了循环流动，从而保证了水冷壁在启动过程中的安全。

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。

只有这样才能在启动过程中使受热面得到冷却。

但是，直流锅炉不像汽包锅炉那样有汽包作为汽水固定的分界点，水在锅炉管中加热、蒸发千口过热后直接向汽轮机供汽，而在启停或低负荷运行过程中有可能提供的不是合格蒸汽，可能是汽水混合物，甚至是水。

因此，直流锅炉必须配套一个特有的启动系统，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。

2．直流锅炉启动特点启动压力启动压力一般指启动前在锅炉水冷壁系统中建立的初始压力。

它的选择除与锅炉型式有关，还与下列因素有关：1)受热面内的水动力特性直流炉蒸发受热面内的水动力特性与其工作压力有关，随着压力的提高，能改善或避免水动力不稳定性，减轻或消除管间脉动。

2)工质膨胀现象启动压力越高，汽水比容差越小，工质膨胀量越小，这样启动分离器的容量可以相对选择的小一些。

600MW超临界机组的投产标志着我国火电机组的运行水平步入新境界，而直流锅炉也是大容量锅炉的发展方向之一。

众所周知，蒸汽温度过高可能导致受热面超温爆管，而蒸汽温度过低将使机组的经济性降低，严重时可能使汽轮机产生水冲击。

而这些现象在许多电厂均有发生，因此过热蒸汽温度与再热蒸汽温度直接影响到机组的安全性与经济性。

超临界直流锅炉的运行调节特性有别于汽包炉，煤水控制与汽温、汽压调节的配合更为密切。

下面针对襄樊电厂#5、#6机组所采用的SG1913/25.40-M957型号的锅炉，就机组启动至低负荷运行阶段，煤水控制与蒸汽参数调节浅谈一下自己的看法。

机组启动阶段：根据锅炉的型号不同，不同容量的锅炉其转干态直流运行的最低负荷有所不同，一般在25%～35% BMCR 之间，我厂为210MW左右负荷开始转干态，在湿态情况下，其运行方式与强制循环汽包炉是基本相同的。

汽水分离器及集水箱就相当于汽包，但是两者容积相差甚远，集水箱的水位变化速度也就更快。

由锅炉启动疏水泵将集水箱的水打至凝汽器,与给水共同构成最小循环流量。

其控制方式较之其它超临界直流锅炉有较大不同，控制更困难。

给水主要用于控制启动分离器水位，锅炉启动及负荷低于35%BMCR时，且分离器水位在6.2~7.2m之间时，由给水泵出口旁路调门和给水泵的转速共同来控制省煤器入口流量保证锅炉的最小循环流量574t/h，保证锅炉安全运行。

锅炉启动阶段汽温的调节主要依赖于燃烧主要控制，由旁路系统协助控制，通过投退油枪的数量及层次、调节炉前油压、减温水、高低旁的开度等手段来调节主再热蒸汽温度。

此阶段启动分离器水位控制已可投自动，但是大多数锅炉的水位控制逻辑还不够完善，只是单纯的控制一点水位，还没有投三冲量控制，当扰动较大时水位会产生较大的波动，甚至根本无法平衡。

此阶段要注意尽量避免太大的扰动，扰动过大及早解除自动，手动控制，以免造成顶棚过热器进入水。

锅炉启动初期需要掌握好的几个关键点： 1 工质膨胀：工质膨胀产生于启动初期，水冷壁中的水开始受热初次达到饱和温度产生蒸汽阶段，此时蒸汽会携带大量的水进入分离器，造成贮水罐水位快速升高，锅炉有较大排放量，此过程较短一般在几十秒之内，具体数值及产生时间与锅炉点火前压力、温度、水温度、投入油枪的数量等有关。