外置式与内置式启动分离器系统的优缺点

超临界及超超临界机组的运行特性研究*刘国跃1，朱宝田2，雷兆团2（1华能国际电力股份公司，北京市 100031；2西安热工研究院，陕西省西安市 710032）摘要：研究了超临界及超超临界机组运行中的一些特殊问题，如高蒸汽参数对锅炉、汽轮机启动及变负荷运行特性影响；机组的旁路系统、机组低负荷运行、负荷变化范围、负荷阶跃、负荷变动率、启动时间等运行特性等。

文章认为超超临界机组运行在60%～100%负荷范围内比较经济合理，其效率仅下降2.3%。

关键词：超临界机组；超超临界机组；锅炉；汽轮机；旁路系统；变负荷；运行；火力发电厂超临界及超超临界机组有较高的主蒸汽压力和主蒸汽温度，机组设备选用的材料有所不同，承压部件的壁厚较厚，在运行中存在一些特殊问题。

对其运行特性进行研究，对确保机组的安全、经济运行是必要的。

1高蒸汽参数对锅炉运行特性的影响1.1锅炉启动系统超临界及超超临界机组采用直流锅炉。

直流锅炉在启动前必须建立一定的启动流量和启动压力，强迫工质流经受热面，使其得到冷却。

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

因此，直流锅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。

超超临界直流锅炉的启动流量一般选取为额定流量的30%～35%。

丹麦超超临界锅炉的启动流量为30％最大持续定额功率（MCR）。

我国引进前苏联超临界锅炉的启动流量为30％MCR。

石洞口二厂ABB超临界锅炉的启动流量为35%MCR。

日本超临界锅炉启动流量选取得较小，一般为25%～30%MCR。

根据超临界直流锅炉启动分离器的运行方式，启动系统可分为内置式和外置式2种。

外置式启动分离器系统只在机组启动和停运过程中投入运行，而在正常运行时被解列。

我国125MW和300MW亚临界机组锅炉均采用外置式启动分离器系统。

主要内容一、锅炉概述二、锅炉的基本构成及工作过程三、锅炉主要系统介绍四、锅炉主保护五、锅炉启动六、锅炉运行调整七、锅炉典型事故八、锅炉试验一、锅炉概述1、锅炉的作用⏹锅炉的作用是把燃料的化学能转变为热能，再将热能传递锅炉中的水，以产生一定压力和温度的蒸汽。

在电厂里，锅炉产生的蒸汽被引入汽轮机膨胀作功。

⏹锅炉是一种生产蒸汽的热力设备，一般由锅与炉两部分组成，锅是指锅炉的汽水系统，炉是指锅炉的风、烟及燃烧系统。

所谓锅是指主给水系统、主蒸汽系统、再热蒸汽系统，所谓炉是指燃烧室、燃烧器、烟道。

2、锅炉的构成：⏹锅炉本体：包括燃烧器、炉膛、布置有受热面的烟道、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、省煤器及空气预热器等。

⏹辅助设备：送风机、引风机、给煤机、磨煤机、排粉机、除尘器及烟囱等。

3、锅炉型号：MB-950-16.8-545/545（#1锅炉）MB----英国三井巴布可克能源有限公司；DG----东锅；SG---上锅；WG---武锅；BG---北锅4、BMCR工况设计参数（#1锅炉）给水流量：950T/H主汽压力：16.82MPa主再汽温：545/545℃排烟温度：133 ℃锅炉效率：92%5、锅炉分类（按水循环方式）：自然循环炉，强制循环炉，复合循环炉等。

＃1锅炉为巴布科克能源有限公司改造设计、制造的单炉体、双炉膛π型布置、四角切圆燃烧、固态排渣、低质量流速、具有正流量响应特性的垂直管圈水冷壁、亚临界压力中间再热式直流锅炉。

6、煤的分类⏹贫煤的干燥无灰基挥发分Vdaf>10%～20%，不粘结或微具粘结性，黏结指数G≤5。

贫煤燃烧时火焰短，耐烧，通常作为工业和民用燃料。

⏹烟煤是煤的一类。

该种煤含碳量为75％～90％。

大多数具有粘结性；发热量较高。

燃烧时火焰长而多烟。

多数能结焦。

密度约1.2-1.5。

挥发物约10%-40%。

⏹褐煤由于它富含挥发分，所以易于燃烧并冒烟。

含碳量60%～77%，密度约为1.1-1.2，挥发成分大于40%。

超临界锅炉的启动旁路系统严格来说，超临界直流锅炉启动旁路系统主要由过热器旁路和汽轮机旁路两大部分组成。

过热器旁路是针对直流锅炉单元机组的启动特点而设置的，为直流锅炉单元机组特有的系统。

汽轮机旁路系统不但用于直流锅炉单元机组还用于汽包锅炉单元机组上。

下面介绍的启动旁路系统主要为过热器旁路系统。

一、启动旁路系统的功能和种类1．功能直流锅炉单元机组的启动旁路系统主要有以下功能：（1）辅助锅炉启动1）辅助建立冷态和热态循环清洗工况2）辅助建立启动压力与启动流量，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）热量与工质回收借助启动旁路系统回收启动过程锅炉排放的热量与工质。

（4）安全保护启动旁路系统能辅助锅炉、汽轮机安全启动。

有的旁路系统还能用于汽轮机甩负荷保护、带厂用电运行或停机不停炉等。

直流锅炉单元机组的启动旁路系统，不应该是功能越全面越好，要根据机组容量、参数及承担电网负荷的性质等合理的选定。

此外，启动旁路系统在运行中的效果还与锅炉、汽轮机、辅机的性能有关，主机、辅机与系统的性能的统一才能获得预想的功能。

总之，启动系统的选型要综合考虑其技术特点、系统投资及电厂运行模式等因素。

2．种类直流锅炉启动系统（特指过热器旁路系统）有内置式分离器启动系统和外置式分离器启动系统两大类型。

DG1900/25.4-II型超临界直流锅炉采用的是内置式分离器启动系统。

本超临界机组采用的汽轮机旁路系统是大旁路形式，即将过热蒸汽直接通过大旁路送到凝汽器。

二、内置式分离器启动系统的分类及技术特点直流锅炉启动系统按分离器正常运行时是否参与系统工作可以分为内置式分离器启动系统和外置式分离器启动系统。

内置式分离器启动系统是指在正常运行时，从水冷壁出来的微过热蒸汽经过分离器,进入过热器，此时分离器仅起一连接通道作用。

一、选择题（共 40 题，每题 1.0 分）：【1】如发现运行中的水泵振动超过允许值，应（）。

A．检查振动表是否准确B．仔细分析原因C．立即停泵检查D．继续运行【2】省煤器磨损最为严重的管排是（）。

A．第一排B．第二排C．第三排D．最后一排【3】在锅炉运行中，（）带压对承压部件进行焊接、检修、紧螺丝等工作。

A．可以B．不准C．经领导批准可以D．可随意【4】机组正常运行中，在汽包水位、给水流量、凝结水量均不变情况下，除氧器水位异常下降，原因是（）。

A．锅炉后部件泄漏B．给水泵再循环阀强开C．髙压加热器事故疏水阀动作D．除氧器水位调节阀故障关闭【5】离心式风机产生的压头大小与（）有关。

A．风机进风方式B．风机的集流器大小C．转速、叶轮直径和流体密度D．集流器导向叶片【6】在任何情况下，锅炉受压元件的计算壁温不应低于（）℃。

A．100B．150C．200D．250【7】煤粉仓内，必须使用（）V电压的行灯，橡皮线或灯头绝缘应良好，行灯不准埋入残留在煤粉仓内死角处的积粉内。

A．12B．24C．36D．110【8】运行班长必须在得到值长许可，并做好安全措施之后，才可允许（）进行工作。

A．检修人员B．签发人C．工作许可人D．技术人员【9】停炉过程中的降压速度每分钟不超过（）MPa。

A．0.05B．0.1C．0.15D．0.2【10】燃烧器出口一、二次风速大小调整的主要依据是（）。

B．—次风速取决于挥发分完全燃烧对氧的需要，二次风速取决于碳完全燃烧时对氧的需要C．一次风速主要取决于炉内风粉混合的需要，二次风速依据炉内氧量的需要D．—次风速决定于煤粉的着火条件需要，二次风速取决于煤粉气流的混合扰动及燃尽的需要【11】流体在管道内的流动阻力分为（）两种。

A．流量孔板阻力、水力阻力B．沿程阻力、局部阻力C．摩擦阻力、弯头阻力D．阀门阻力、三通阻力【12】泵在运行中，如发现电流指示下降，并有不正常摆动，供水压力、流量下降，管道振动，泵窜动现象，则因为（）。

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。

3)节流阀的磨蚀
对于外置式分离器和全压启动内置式分离器来说，在锅炉启动时，本体压力高于分离器压力，用阀门进行节流。

显然压力越高，阀门的节流越大，对阀门的磨蚀出越大。

4) 给水泵的电耗
启动压力越高，启动过程卟，给水泵的电耗越大。

综上所述，为了水功力稳定、避免脉动、减少膨胀量，希望启动压力高：但从减少节流阀的腐蚀、噪音和给水泵电耗考虑又不能选得太高。

目前超临界和超超临界锅炉水冷壁普遍采用了螺旋管圈或垂直内螺纹管，启动压力对水动力的稳定性影响不大，锅炉基本都选用了零压力启动，启动分离器采用了足够容量的排放阀，可满足汽水膨胀时水的排量。

由于采用内置式分离器和滑参数启动，对排放阀门的腐蚀甚微。

周磊。

超超临界锅炉关键部件检验方法及检验重点探析【摘要】为了解决我国当前超临界以上机组建设飞速发展与超超临界锅炉检验检测技术上相对比较落后二者之间的矛盾，笔者结合自身检验工作实际，详细地总结了超超临界锅炉检验检测技术，为确保超超临界发电机组的安全运行提供了较为有力的技术支持。

【关键词】锅炉检验；动力设备；温度应力；无损检测；水压试验；技术创新0 引言超超临界锅炉从结构和运行方式上都不同于普通的锅炉，其受热面焊口众多，材质复杂；集箱和管道壁厚较大，焊接和检验都比较困难。

在进行安装监督检验时，要领悟各项规程标准，制定合理的检验方案，采用先进的检测设备和手段，针对锅炉不同部件的特点进行有针对性的重点监督检验，确保检验的质量。

1 水冷壁检验变压运行超超临界直流锅炉水冷壁有两种型式：炉膛上部用垂直管、下部用螺旋管圈及内螺纹垂直管屏。

螺旋管圈水冷壁锅炉也有两种型式，一种是光管，另一种是内螺纹管。

内螺纹螺旋管圈水冷壁采用了内螺纹管结构，降低质量流速。

但是螺旋管圈水冷壁的水动力特性稳定性主要是靠高质量流速和无工质的中间再分配来维持的，这就决定了其流动性必然是采用强制流动循环。

现在超超临界锅炉螺旋管圈水冷壁质量流速降低，必然要增加管带宽度，增大热偏差。

增大管带宽度可以使螺旋倾角增大，在炉膛高度满足燃烧条件的前提下，盘旋圈数减少，减少了焊接和制造工作量并有利于防止低流速下的汽水分层。

内螺纹垂直管屏水冷壁主要特点是可以提高传热性能；实现变压运行，降低质量流速减偿性（即利用垂直管屏水冷壁中由于热偏差形成的流量自补偿）。

还有超超临界锅炉在水冷壁设计上，采用在上下炉膛之间加装水冷壁中间混合集箱，以减少水冷壁沿各墙宽的工质温度和管子壁温的偏差，取消早期的在大直径水冷壁下集箱内装设小直径节流孔圈的设计，改为在小直径的下联箱外面较粗的水冷壁入口管段上装焊直径较大的节流孔圈以加大节流度，提高调节流量能力，然后通过三叉管过渡的方式与小直径的水冷壁管相接，用控制各回路的工质流量的方法来控制各回路管子的吸热和温度偏差。

不装设启动循环泵的技术特点及分析孙军琪（陕西能源赵石畔煤电有限公司，陕西榆林719199）我国经济社会快速发展的同时，对于电力资源的需求不断增加，受限于国家提出的节能减排要求，电厂在生产运行期间，必须创新发电技术，例如超超临界直流锅炉发电技术。

其中，启动系统的安全性和经济性，直接影响到电力生产质量，成为电厂管理工作的关键，以下针对是否装设启动循环泵进行深入探讨。

1超超临界直流锅炉启动系统的分类1.1外置式分离器启动系统外置式系统指的是启动分离器在机组启动、停运期间投入运行，在直流负荷运行时则排除在系统之外，主要适用于定压运行的条件。

由于该系统操作复杂，气温难以控制，难以满足快速启动或停止的要求，因此目前基本已经淘汰。

1.2内置式分离器启动系统内置式系统设在蒸发区段和过热区段之间，启动分离器在机组启动、运行、停运时，均会投入运行。

锅炉正常运行时，启动分离器仅具有连接通道的作用；锅炉在低负荷状态运行时，启动分离器则湿态运行，具有汽水分离的作用。

该系统具有操作简单、避免气温波动的优势，因此应用广泛。

根据系统工作原理的不同，主要分为扩容式、循环泵式、启动疏水热交换器等类型。

21000MW 高效超超临界直流锅炉启动系统概述以陕西能源赵石畔煤电有限公司为例，#1、#2锅炉采用东方锅炉股份有限公司生产的型号为DG2906.3/29.4/605/623-II3的高效超超临界参数变压直流炉、前后墙对冲燃烧、一次再热、平衡通风、固态排渣、紧身封闭、全钢构架悬吊结构II 型锅炉。

公司内的锅炉启动系统，不装设启动循环泵，炉前沿宽度方向布置2个汽水分离器、1个储水箱；每个分离器上方沿切向布置6根进口管、2根出口管；锅炉湿态运行时，水冷壁出口的汽水混合物经分离器分离，蒸汽进入顶棚过热器；分离出的水进入下部储水箱，水质合格排至汽机凝汽器。

3不装设启动循环泵系统构成启动循环系统由内置式汽水分离器、储水罐、储水罐水位调节阀、等组成。

超临界机组锅炉启动系统特点及分析(2) 内置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30%BMCR或35%BMCR），从⽔冷壁出来的微过热蒸汽经过分离器，进⼊过热器，此时分离器仅起⼀连接通道作⽤。

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，启动分离器与蒸发段和过热器之间没有任何阀门，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。

内置式分离器启动系统适⽤于变压运⾏锅炉。

⽬前，在世界各国超（超）临界锅炉上，内置式启动系统得到⼴泛应⽤。

内置式的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。

表1 内置式启动系统的分类由表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）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在机组启动过程中，启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。

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。

图2 简单疏⽔扩容器的启动系统在锅炉启动时，分离器⽔位容器建⽴⽔位，此时压⼒为0，点⽕后，炉⽔被加热并逐渐开始蒸发产汽，分离器内开始建⽴压⼒，此时汽压通过汽机旁路门开度来维持和控制，⽔位由分离器排⽔阀控制。

⽴式内置式分离器（或⽔位容器）的⾼度很⾼，主要是由于满⾜⽔位的较⼤波动和便于控制，因为⽴式容器横断⾯积很⼩，单位长度储⽔量不⼤，所以⽔位波动往往很⼤，有时波动量达±5m，甚⾄更⼤⼀些，特别是在炉⽔开始蒸发的阶段，由于⽔冷壁系统产⽣汽⽔膨胀现象，瞬间有⼤⼤多于给⽔流量的⽔涌往分离器，使其⽔位产⽣剧烈波动。

内置式MBR系统和外置式MBR系统综合比较下面就内置式MBR和外置式MBR这两种工艺进行一定的比较分析。

1)、内置式MBR系统内置式MBR反应器是把膜组件置于生物反应器内部，如下图。

进水进入MBR反应器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外压作用下由膜过滤出水。

这种形式的MBR反应器由于省去了混合液循环系统，并且靠抽吸出水，能耗相对较低；占地较分置式更为紧凑。

但是一般膜通量相对较低，容易发生膜污染，膜污染后不容易清洗和更换。

内置式MBR系统流程图2)、外置式MBR系统外置式MBR反应器把膜组件和生物反应器分开设置。

生物反应器中的混合液经循环泵增压后打至膜组件的过滤端，在压力作用下混合液中的液体透过膜，成为系统处理水；固形物、大分子物质等则被膜截留，随浓缩液回流到生物反应器内。

外置式MBR反应器的特点是运行稳定可靠，易于膜的清洗、更换及增设；而且膜通量普遍较大。

但一般条件下为减少污染物在膜表面的沉积，延长膜的清洗周期，需要用循环泵提供较高的膜面错流流速，水流循环量大、动力费用较高，外置式MBR反应器如下图。

外置式MBR系统流程图在外置式膜生物反应器中生物反应器与膜单元相对独立，通过混合液循环泵使得处理水通过膜组件后外排；其中的生物反应器与膜分离装置之间的相互干扰较小。

目前在垃圾渗沥液处理中采用的外置式膜生化器超滤膜一般均选用错流式管式超滤膜。

即循环泵为混合液（污泥）提供一定的流速（3.5-5m/s），使混合液在管式超滤膜中形成紊流状态，避免污泥在膜表面沉积。

3)、内置式MBR系统与外置式MBR系统的比较说明目前常用于垃圾渗沥液处理的MBR组合工艺为内置式MBR组合工艺（预处理+内置式MBR+纳滤+反渗透）和外置式MBR组合工艺（预处理++外置式MBR +反渗透）。

对于上述两套工艺，都有大量的工程案例，并稳定运行。

通过从投资、运行等各方面因素的比较以及工程实际案例的分析，本工程推荐使用外置式MBR组合工艺对垃圾渗沥液进行处理。

一、选择题（共 40 题，每题 1.0 分）：【1】蠕变恒速阶段的蠕变速度不应大于（）%/h。

A．1x10-7B．1×10-6C．1×10-5D．1×10-4【2】在任何情况下，锅炉受压元件的计算壁温不应低于（）℃。

A．100B．150C．200D．250【3】纯机械弹簧式安全阀采用液压装置进行校验调整，一般在（）额定压力下进行。

A．50%~60%B．60%~70%C．75%~80%D．80%~90%【4】当锅炉上所有安全阀均开启时，锅炉的超压幅度，在任何情况下，均不得大于锅炉设计压力的（）%。

A．5B．6C．2D．3【5】离心泵基本特性曲线中最主要的是（）曲线。

A．Q-H，流量-扬程B．Q-P，流量-功率C．Q-η流量-效率D．Q-Δh，流量-允许汽蚀量【6】对流过热器在负荷増加时，其温度（）。

A．下降B．不变C．升高D．骤变【7】检修工作未能按期完成，由工作负责人可以办理延期的工作票是（）工作票。

A．—级动火B．热力机械C．二级动火D．电气两种【8】当锅炉发生烟道二次燃烧事故时，应（）。

A．立即停炉B．申请停炉C．保持机组运行D．向上级汇报【9】锅炉按燃用燃料的品种可分为燃油锅炉、燃气锅炉和（）。

A．燃煤锅炉B．燃无烟煤锅炉C．燃贫煤锅炉D．燃烟煤锅炉【10】提高蒸汽初温度主要受到（）。

A．锅炉传热温差的限制B．热力循环的限制C．金属高温性能的限制D．水循环限制【11】在管道上不允许有任何位移的地方，应装（）。

A．固定支架B．滚动支架C．导向支架D．弹簧支架【12】从2004年1月1日起通过审批新投产的燃煤锅炉,当燃煤10%≤Vdaf≤20%时，氮氧化物的最高允许排放浓度为（）mg/m³。

A．650B．500C．450D．400【13】火力发电厂生产过程的三大主要设备有锅炉、汽轮机（）。

A．主变压器B．发电机C．励磁变压器D．厂用变压器【14】油品的危险等级是根据（）来划分的，闪点在45℃以下为易燃品，45℃以上为可燃品，易燃品防火要求高。

外置式与内置式启动分离器系统的优缺点外置式启动分离器系统的优点是分离器属于中压容器(一般压力为7MPa)，设计制造简单，投资成本低，对于定压运行的基本负荷机组，有可取之处。

其主要缺点是：在启动系统解列或投运前后过热汽温波动较大，难以控制，对汽轮机运行不利；切除或投运分离器时操作比较复杂，不适应快速启停的要求：机组正常运行时，外置式分离器处于冷态，在停炉进行到一定阶1段要投入分离器时，就必然要对分离器产生较大的热冲击：系统复杂，阀门多，维修工作量大。

因此，运行的超临界锅炉均未用外置式启动分离器系统。

内置式启动分离器系统内置式启动分离器设在蒸发区段和过热区段之间，与外置式分离器启动系统相比，具有以下特点：1）汽水分离器与蒸发段和过热器间没有任何阀门，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；2）在锅炉启停过程和低负荷运行时，分离器同汽包炉的汽包一样，起到汽水分离的作用，避免了过热器带水运行；3）系统简单，操作方便，对自动控制的要求低，同时有利于设备维修；4）由于分离器承受锅炉的全压，对强度要求很高，同时对启动分离器的热应力控制也很严，将影响升负荷率。

同时分离器壁厚相对增加，材料及加工费用增加，但阀门数量减少，又降低了投资，据介绍系统总投资有所降低；5）疏水系统相对比较复杂。

内置式分离器启动系统由于系统简单，运行操作方便，且适合于机组调峰要求，因此在世界各国超临界和超超临界锅炉上得到广泛应用。

内置式分离器启动系统由于疏水回收系统不同，基本可分为扩容器式、循环泵式和热交换器式三种。

扩容式，分离器疏水流到扩容器回收箱，在机组启动疏水不合格时，将水放入地沟，疏水合格后，排入凝汽器进行工质回收，同时，分离器疏水还可以通入除氧器，一方面可以回收工质，另—方面也可用来加热除氧器水回收热量。

周磊。