超超临界锅炉启停和保养

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1、 第十一章 锅炉的启停与保养 第一节 概述 一、锅炉启动的方式及启动特点 （一）启动过程安全和经济性 锅炉启停过程是一个极其复杂的不稳定的传热、流动过程。启动过程中，锅炉工质温度及各部 件温度随时变化，由于受热不一致，且部件不同部位温度不同，因而产生热应力，甚至使部件损坏。 一般说来，部件越厚，在单侧受热时的内、外壁温差越大，热应力也越大。汽包(分离器)、过热器联 箱、蒸汽管道和阀门等的壁厚均较大，所以在受热过程中必须妥善控制。 启动初期受热面内部工质的流动尚不正常，工质对受热面金属的冲刷和冷却作用是很差的，有 的受热面内甚至在短时间内根本无工质流过。如这时受热过强，金属壁温可能超过允许温度。

2、锅炉 的水冷壁、过热器、再热器及省煤器均有可能超温。因此，启动初期的燃烧过程应谨慎进行。 炉膛爆燃也是启动过程中容易发生的事故，锅炉启动之初，燃料量少、炉温低、燃烧不易控制， 可能会由于燃烧不稳而导致灭火，一旦发生爆燃，将使设备受到严重损害。 启动过程中所用燃料，除用于加热工质和部件外，还有一部分耗于排汽和放水，既造成热损失 也有工质损失。在低负荷燃烧阶段，过量空气和燃烧损失也较大，锅炉的运行效率要比正常运行时 低得多。 总之，在锅炉启动中，既有安全问题也有经济问题，二者经常是矛盾的。例如，为保证受热面 的安全，减小热应力，启动过程应尽可能较慢地升温升压，燃料量的增加也只能缓慢进行。但是， 这

3、样一来势必延长启动时间，使锅炉在启动过程中消耗更多的燃料，降低了经济性。锅炉启动的原 则是在保证设备安全的前提下，尽可能缩短启动时间、减少启动燃料消耗量，并使机组尽早承担负 荷。 （二）启动状态的划分 按照机组在启动时的状态，锅炉启动分为冷态启动和热态启动；冷态启动是指锅炉在没有压力， 且其温度与环境温度接近情况下的启动，通常是新锅炉、锅炉经过检修或较长时间的备用后的启动。 热态启动是指锅炉在保持有一定压力，且温度高于环境温度下的启动，根据机组停运时间的不同， 大型锅炉又进一步将热态启动划分为温态启动、热态启动和极热态启动三种。具体划分是依据汽轮 机在启动时的温度水平进行的。 国内外各制造厂所

4、取的温度界限不尽相同， 如 GEC-ALSTHOM 公司 的一种方法是以汽轮机高压内缸第一级金属温度的高低为依据，该温度在 90-300之间，为温态启 动；在 300-430之间，为热态启动；430以上为极热态启动。机组也有按停炉时间来大体代表启 动初金属温度状态的，对于华能玉环 1000MW 机组锅炉，停用 72 小时内的启动为温态，锅炉停用 10 小时内的启动为热态，锅炉停用 1 小时内的启动为极热态。 （三）直流锅炉的启动特点 直流锅炉的启动和自然循环汽包锅炉、强制循环汽包锅炉相比有如下不同的特点： 1.直流锅炉启动时，要求一开始就建立起足够的启动流量和启动压力，以保证所有受热面的冷 却

5、和水冷壁内水动力的稳定性。因此，启动过程中，直流锅炉有连续不断的工质进入锅炉而后排出。 为回收从锅炉中排出的水和热量，直流锅炉一般都设置了专门的锅炉启动旁路系统。 2.汽包锅炉有体积大而金属壁厚的汽包，它与连接的管段壁厚相差很大，为了使汽包本身及与 之连接的各部件温升均匀，防止产生过大的热应力，必须限制启动的速度。直流锅炉因无汽包，故 启动速度可大大提高。 1713.点火前，汽包炉受热面一般不必进行清洗，因炉水和锅炉管系内的杂质可在启动过程中用定 期排污的方法除去。直流锅炉由于进入锅炉的给水是一次蒸发完毕的，如不进行点火前的冷态清洗， 这部分杂质将沉积在锅炉管壁或被蒸汽带往汽轮机。因此，直流锅

6、炉在点火前必须进行冷态清洗， 须待水质合格后方可允许点火。 4.汽包锅炉的过热器、省煤器和水冷壁各受热面之间有汽包作固定的分界，而直流锅炉各段受 热面是在启动过程中逐步形成的，总存在某些受热面内的工质由水变成蒸汽的体积膨胀过程。 二、锅炉停炉的方式 锅炉机组的停炉，一般分为正常停炉和事故停炉两大类。 锅炉设备的连续运行是有一定限度的，当锅炉运行一段时间后，为了恢复或提高锅炉机组的运 行性能，预防设备事故的发生，须停止其运行，进行有计划的检修。另外，当外界负荷减少时，为 了使整个电厂的运行安全，经调度安排，也要求将一部分锅炉停止运行转入备用状态，并按备用时 间的长短可分为冷备用停炉和热备用停炉两

7、种。凡属计划检修停炉或备用停炉，都称之谓正常停炉。 由于锅炉机组外部或内部的原因发生故障，必须停止锅炉机组运行者称之谓事故停炉。事故停 炉根据事故的严重性和紧急程度的不同，又可分为紧急停炉和故障停炉两种。如锅炉继续运行下去 将会造成设备的严重损伤，必须立即停炉者称之谓紧急停炉。如锅炉存在重大缺陷，但尚未到不立 即停止运行便会造成设备损伤的程度，为了防止故障扩大，锅炉机组已不宜继续长时间运行下去， 此时应由电厂提出申请，经电网调度安排在一定时间内停止其运行者称之谓故障停炉。 直流锅炉除热备用停炉和紧急停炉采用额定参数停炉方式外，一般均采用滑参数停炉方式。 第二节 1000MW 超超临界压力锅炉启

8、动系统运行 华能玉环电厂 1000MW 超超临界压力机组采用带循环泵的启动系统，是三菱公司针对玉环电厂 的一种改进型启动系统。系统示意如图 11-2-1、图 11-2-2 所示。 （部件介绍见第二章） 启动系统的各种主要运行模式如下： （1）初次启动或长期停炉后启动前进行冷态和温态水冲洗 总清洗水量可达 25-30BMCR，除由给水泵提供一小部分外，其余由循环泵提供，水冲洗的目 的是清除给水系统、省煤器系统和水冷壁系统中的杂质，只要停炉时间在一个星期以上，启动前必 须进行水冲洗。给水经省煤器、水冷壁、分离器、分离器贮水箱、排向扩容系统。一直到炉水品质 合格，可将疏水回收至凝汽器。采用再循环泵后

9、，由于再循环水也可利用作为冲洗水，因此节省了 冲洗水的耗量。 （2）启动初期(从启动给水泵到锅炉出力达到 5BMCR) 锅炉点火前，给水泵以相当于 5BMCR 的流量向锅炉给水以维持启动系统 25BMCR 的流量 流过省煤器和水冷壁，保证有必要的质量流速冷却省煤器和水冷壁不致超温，并保证水冷壁系统的 水动力稳定性。在这阶段，再循环泵提供了 20BMCR 的流量，在此期间利用三个分离器疏水调节 阀(WDC 阀)来控制分离器贮水箱内的水位，并将多余的水通过扩容器，排入冷凝器回收，疏水调节 阀的管道设计容量除考虑 5BMCR 的疏水量外，还要考虑启动初期水冷壁内出现的汽水膨胀(它由 于蒸发过程中比容

10、的突然增大所导致)，这种汽水膨胀能导致贮水箱内水位的波动。 （3）从分离器贮水箱建立稳定的正常水位到锅炉达到 25BMCR 的最小直流负荷 当分离器贮水箱(WSDT)， 已建立稳定水位后， WDC 阀开始逐步关小， 当锅炉出力达到 5BMCR 的出力时， WDC 阀应完全关闭。 此后， 再循环流量由装于循环泵出口管道上的再循环水量调节阀(BR 阀)来调节，并随着锅炉蒸发量的逐渐增加而关小。如图 11-2-3 。 主蒸汽的压力与温度由燃料量来控制，并采用过热器喷水作为主蒸汽温度的辅助调节手段，对 于冷态启动，一旦主蒸汽压力达到汽机冲转压力,主蒸汽压力将由汽机旁路系统(TB)来控制以与汽机172进

11、汽要求相匹配。 对于温态和热态启动，可以利用由末级过热器前的连接管上的抽汽来控制主汽的压力直到蒸汽 温度与主汽管的温度相匹配而不需将过多的低温蒸汽排往冷凝器导致主汽管道温度的下降，一旦锅 炉的金属壁温与主汽管温度相匹配，就开始用汽机旁路阀来调节主蒸汽压力。 当锅炉出力达到 25BMCR 后，BR 阀应完全关闭，此时通过汽水分离器的工质已达到完全过 热的单相汽态， 因此锅炉的运行模式从原来汽水二相的湿态运行(也即再循环模式)转为干态运行即直 流运行模式，此时锅炉达到最小直流负荷 25BMCR。从此，主蒸汽的压力与温度分别由给水泵和 煤水比来控制，锅炉的出力也逐步提高。 （4）锅炉的热备用 当锅炉

12、达到 25BMCR 最低直流负荷后，应将启动系统解列，启动系统转入热备用状态，此时 通往冷凝器的分离器疏水支管上的三只疏水调节阀(WDC 阀，也即水位调节阀)和电动截止阀已全部 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，省煤器出口到 WDC 阀的加热 管道上的截止阀始终开启着，因此可以用来加热 WDC 阀并有一路进入泵出口管道以加热循环泵及 其管道及泵出口调节阀(BR 阀)。 图 11-2-1 玉环 1000MW 超超临界锅炉启动系统 173图 11-2-2 锅炉启动系统各管道流量示意图 图 11-2-3 启动过程简图 第三节 1000MW 超超临界压力锅炉启动 一、冷态启动

13、 锅炉冷态启动程序按以下步骤进行： （冷态启动曲线见本章后附图） 1.锅炉的启动准备 174(1)锅炉在启动前，通常按规程或锅炉使用说明书，对锅炉本体及其汽水系统、烟风系统、燃烧 系统(燃油、制粉系统)及高、低压旁路，闭式冷却水等其他公用系统进行全面检查，锅炉有关的辅机 (送、引风机，一次风机，空气预热器，出灰机械及电气除尘器等)、热控、化学水处理设备以及现场 环境、消防、照明、通信等均应具备锅炉安全启动条件。 (2)锅炉的所有联锁保护在启动前均应经过检验并投入运行。 2.锅炉水冲洗 锅炉水冲洗就是在启动前用除盐水冲洗系统的管道及锅炉本体，冲洗的水不断排放，以除去杂 质和锈蚀。直至经化验，锅炉

14、的水质达到要求规定值，水冲洗暂告结束，允许锅炉点火。具体包括 炉前水冲洗和锅炉本体冲洗。 在锅炉进水前，首先进行炉前系统水冲洗，包括凝汽器冲洗、低压加热器系统冲洗、除氧器冲 洗。在给水水质达到表 11-3-1 要求后，方可进行锅炉本体冲洗。 表表 11-3-1 炉前系统水冲洗水质要求（目前未有资料，此为外高桥炉前系统水冲洗水质要求（目前未有资料，此为外高桥 900MW 参数）参数） 项目 硬度 铁 溶解氧 二氧化硅 单位 mol/L g/L 数值 0 50 30 30 锅炉本体冲洗简单步骤：开启电动给水泵，向锅炉进水。总清洗水量可达 25-30BMCR，除由 给水泵提供一小部分外，其余由循环泵

15、提供。给水经省煤器、水冷壁、分离器、分离器贮水箱、排 向扩容系统。一直到炉水品质合格，可将疏水回收至凝汽器。采用再循环泵后，由于再循环水也可 利用作为冲洗水，因此节省了冲洗水的耗量。 3.锅炉点火、升温升压 (1)按顺序启动锅炉有关辅机，按规定先进行轻油系统的泄漏试验和炉膛吹扫工作。在吹扫过程 中，若任一吹扫条件（见第七章第三节）不满足，则吹扫中断，必须查明原因，恢复吹扫条件，重 新记时吹扫。 (2)用辅助蒸汽将预热给水，向锅炉进水；同时增加总送风量，使炉膛大风箱差压控制在一定值； 高低压旁路设置为自动，再热器安全门系统投用。在做好所有相关的准备工作后，锅炉可以点火。 (3)锅炉点火方式为轻油

16、点煤粉。在确认轻油点火许可条件满足后，根据锅炉的升温升压速率的 要求，先点燃轻油枪，再启动制粉系统，缓慢增加燃料量，锅炉升温、升压。 (4)锅炉升温、升压速率的控制主要是根据制造厂提供的运行说明书的要求，控制锅炉应力余度 在允许范围内，当锅炉应力余度超过允许值时，锅炉应停止增加燃料量，待其应力余度恢复正常后 方可继续增加燃料量，而其应力余度是根据锅炉中的汽水分离器和主蒸汽管两个厚壁元件由于内外 壁的温度差所引起的应力来确定的。 具体启动步骤见运行规程。 二、热态、极热态和温态启动 热态启动是指机组停用 10h 后启动；一般汽轮机高压转子金属温度高于 350。对于直流锅炉 而言，分离器进水后已冷却至室温，过热器壁温也因通风冷却而接近室温，启动方式与冷态启动无 大区别，只是燃料投入率较冷态时快些。热态启动曲线见本章后附图。 极热态启动是指机组停用 1h 后启动，汽轮机高压转子温度在 470左右。对锅炉而言，有两种 运行情况：其一，停机不停炉，锅炉保持旁路运行；其