600mw超臨界鍋爐

1、超 臨 界 鍋 爐,武漢大學(xué),第五章 超臨界鍋爐工作原理及基本型式,§1 基本工作原理一、工作原理及過程工質(zhì)依靠給水泵的壓頭一次通過預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱各受熱面而加熱成為過熱蒸汽。 給水流量 G ＝ 蒸發(fā)量 D,,,,,,,,,,給水泵 省煤器 水冷壁 過熱器,,,,管內(nèi)三類受熱面無固定分界點,G – 工質(zhì)流量

2、 Kgi – 工質(zhì)進口欠焓 KJ/Kgq – 管子平均熱負荷 KW/m2r – 蒸發(fā)潛熱 KJ/Kgd – 管內(nèi)徑 m沿直流鍋爐管子工質(zhì)的狀態(tài)和參數(shù)不斷變化,二、直流鍋爐的特點 本質(zhì)特點無汽包工質(zhì)一次通過各受熱面，強迫流動受熱面無固定界限水冷壁中工

3、質(zhì)流動特點受熱不均對流動影響水動力多值性有脈動現(xiàn)象給水泵壓頭大；,傳熱過程特點在水冷壁中工質(zhì)干度 x 由0 1，因此第二類傳熱惡化一定出現(xiàn)熱化學(xué)過程特點要求給水品質(zhì)高控制調(diào)節(jié)過程特點直流鍋爐對自動控制系統(tǒng)要求高，原因如下,,,負荷變動時，直流鍋爐的蓄熱能力較低，依靠自身爐水和金屬蓄熱或放熱來減緩汽壓波動的能力較低 直流鍋爐必須同時調(diào)節(jié)給水量和燃料量，以保證物質(zhì)平衡和能量平衡，才能穩(wěn)定汽壓

4、和汽溫。所以直流鍋爐對燃料量和給水量的自動控制系統(tǒng)要求高。啟動過程特點設(shè)有啟動旁路啟動速度快在啟動過程中，有工質(zhì)膨脹現(xiàn)象啟動一開始，必須建立啟動流量和啟動壓力,設(shè)計、制造、安裝特點直流鍋爐適用于任何壓力蒸發(fā)受熱面可以任意布置節(jié)省金屬制造方便,§2 蒸發(fā)受熱面主要形式一、早期采用的形式本生型，即多次串聯(lián)垂直上升管屏式蘇爾壽式，即多行程迂回管屏式拉姆辛型，即水平圍繞上升管圈式式,垂直上升管屏式 1-

5、垂直管屏；2-過熱器；3-外置式過渡區(qū)；4-省煤器；5-空氣預(yù)熱器； 6-給水如口；7-過熱蒸汽出口；8-煙氣出口,回帶管屏式 1-水平回帶管屏；2-垂直回帶管屏；3-過熱蒸汽出口；4-過熱器；5-外置式過渡區(qū)；6-省煤器；7-給水入口；8-空氣預(yù)熱器；9-煙氣出口,水平圍繞管圈式 1-省煤器；2-爐膛進水管；3-水分配集箱；4-燃燒器；5-水平圍繞管圈；6-汽水混合物出口集箱；7-對流過熱器；8-壁上過熱器；9-外置式過渡

6、區(qū)；10-空氣預(yù)熱器,二、現(xiàn)代直流鍋爐采用的形式 由于鍋爐向大容量、高參數(shù)發(fā)展；采用了膜式水冷壁；滑參數(shù)運行和給水處理技術(shù)發(fā)展。因此直流鍋爐形式有了很大的變化。 一次垂直上升管屏式（UP型）爐膛下部多次上升、爐膛上部一次上升管屏式（FW型）螺旋圍繞上升管屏式,一次垂直上升管屏式（UP型）,FW型,螺旋圍繞上升管屏式,§3 本機組特點一、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特性本廠600MW機組采用的是DG1950/25.4型直流鍋

7、爐 。是東方鍋爐（集團）股份有限公司與日本巴布科克-日立公司及東方-日立鍋爐有限公司合作設(shè)計、聯(lián)合制造的600MW超臨界本生直流鍋爐。該鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐，一次再熱，前后墻對沖燃燒，單爐膛，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)，露天布置。,水冷壁及水循環(huán)系統(tǒng)特性啟動旁路系統(tǒng)特性二、設(shè)計考慮與布置特點設(shè)計指導(dǎo)原則布置特點三、變壓運行優(yōu)點,第六章 超臨界鍋爐的結(jié)構(gòu),總體

8、特點：鍋爐布置采用單爐膛л型布置方式。全鋼架，全懸吊結(jié)構(gòu)。爐膛采用螺旋管圈+混合集箱+垂直管水冷壁，采用BHK成熟、安全可靠的超臨界本生直流水循環(huán)系統(tǒng)。過熱器采用水-煤比和多級噴水調(diào)溫，再熱器采用尾部雙煙道擋板加事故噴水調(diào)溫采用對沖燃燒方式，24只HT-NR低NOx燃燒器分三層布置在前后墻。采用經(jīng)優(yōu)化設(shè)計的CE三分倉容克式空預(yù)器。,水汽流程,§1 蒸發(fā)受熱面一、水冷壁結(jié)構(gòu)水冷壁結(jié)構(gòu)特點下部螺旋盤繞上升， 從水冷

9、壁進口到折焰角下一定距離（標高52608.9 mm）處。 上部垂直上升 均為膜式壁結(jié)構(gòu) 兩者間由過渡水冷壁轉(zhuǎn)換連接螺旋盤繞水冷壁管全部采用內(nèi)螺紋管,優(yōu)點：既適合于變壓運行及鍋爐調(diào)峰，又便于支吊和經(jīng)濟,水冷壁總體結(jié)構(gòu),螺旋水冷壁管屏 螺旋水冷壁管均為六頭、上升角60°的內(nèi)螺紋管，456 根， 管子規(guī)格Φ38.1×7.5，材料SA-213T2。 冷灰斗的傾斜角度為55°，除渣喉口寬度為1.

10、2432米。 冷灰斗處管子節(jié)距為50.8、49.827mm，中部螺旋管傾角為 19.471°，管子節(jié)距50.8 mm。 螺旋水冷壁管屏膜式采用雙面坡口扁鋼，厚度δ6.4，材料 15CrMo。,冷灰斗結(jié)構(gòu),,過渡段水冷壁管屏從傾斜布置的水冷壁轉(zhuǎn)換到垂直上升的水冷壁就需要過渡結(jié)構(gòu)，即過渡段水冷壁。 螺旋水冷壁出口管幾乎每間隔1根管子直接上升成為垂 直水冷壁，另1根抽出到爐外，進入螺旋水冷壁出口集

11、 箱，再由連接管從螺旋水冷壁出口集箱引入到垂直水冷 壁進口集箱，由垂直水冷壁進口集箱拉出兩倍引入螺旋 管數(shù)量的管子進入垂直水冷壁，螺旋管與垂直管的管數(shù) 比為3：1。這種結(jié)構(gòu)的過渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁 的荷載平穩(wěn)地傳遞到上部水冷壁。 過渡段水冷壁管子規(guī)格Φ38.1×6.7，材料為SA-213T2。,,,過渡段水冷壁結(jié)構(gòu)簡圖,上部水冷壁管屏 上部爐膛水冷壁與常規(guī)爐膛水冷壁沒有差異

12、 采用結(jié)構(gòu)和制造較為簡單的垂直管屏，垂直管屏管子規(guī)格 為Φ31.8×8.2，節(jié)距50.8； 膜式扁鋼厚δ6，材料為SA-387Gr2 水冷壁出口工質(zhì)匯入上部水冷壁出口集箱，后由連接管引 入水冷壁出口匯集集箱，再有連接管引入啟動分離器,二、螺旋管圈水冷壁的特點 在—定的爐膛周界情況下，如采用垂直布置的水冷壁管，其管子根數(shù)基本固定，管子直徑不能過細，為了保證水冷壁管子的安全，必須保證一定的工質(zhì)流量，所以

13、垂直管圈的質(zhì)量流速大小是受到嚴格限制的。容量較小的直流鍋爐水冷壁往往存在著單位容量爐膛周界尺寸過大，水冷壁管子內(nèi)難以保證足夠的質(zhì)量流速,解決爐膛周界和質(zhì)量流速之間矛盾的方法一般有下述四種：（1）采用小管徑和多次混合的水冷壁（2）水冷壁采用工質(zhì)再循環(huán)（低倍率和復(fù)合循環(huán)鍋爐）（3）采用多次上升垂直管圈型水冷壁（4）采用螺旋管圈型水冷壁。本機組采用螺旋管圈型水冷壁,,螺旋管圈型水冷壁關(guān)鍵參數(shù)： 管子根數(shù),式中：N — 并列管

14、子根數(shù)；L — 爐膛周界 α— 螺旋管上升角；T — 水冷壁管子節(jié)距,,,,,,螺旋管圈型水冷壁關(guān)鍵參數(shù)： 上升角度盤旋圈數(shù)1.5~2.5圈,§2 過熱器及再熱器 一、系統(tǒng)及總體特點過熱器系統(tǒng),分5級：頂棚過熱器包墻過熱器低溫過熱器屏式過熱器高溫過熱器,再熱器系統(tǒng)分2級：低溫再熱器高溫再熱器,二、汽溫特性及調(diào)節(jié)過熱汽溫影響因素,,煤水比、給水溫度、過量空氣系數(shù)、火焰中心位置、受熱面 粘

15、污,調(diào)節(jié)特點調(diào)節(jié)煤水比為主調(diào)節(jié)手段；輔以噴水減溫再熱汽溫三、過熱器運行問題（略）,§2 尾部受熱面,省煤器后豎井后煙道低過下方，順列布置。給水單側(cè)（爐右側(cè)）引入，單根下水連接管（爐右側(cè)）引出。蛇形管：Φ50.8×7.1（SA-210C），光管，4管圈繞，橫向節(jié)距114.3mm，168排，上下兩組逆流布置。省煤器進口集箱：φ508×88，SA106C；省煤器出口集箱φ508×88，

16、SA106C。省煤器系統(tǒng)重量由包墻系統(tǒng)引出的汽吊管懸吊。省煤器管束與四周墻壁間設(shè)有阻流板，每組上兩排迎流面及邊排和彎頭區(qū)域設(shè)置防磨蓋板。,空氣預(yù)熱器 采用32#,VI型回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，每臺鍋爐配置兩臺三分倉空預(yù)器。 轉(zhuǎn)子直徑為13506mm，正常轉(zhuǎn)數(shù)為0.99r/min，預(yù)熱器采用反轉(zhuǎn)方式，即一次風(fēng)溫低，二次風(fēng)溫高， 受熱面自上而下分為三層，其高度分別為300+800,800,300mm。 熱端和中間段蓄熱元件由定位板和波形

17、板交替疊加而成，鋼板厚度0.6mm，高度為300+800+800mm,材料為Q215-A.F。冷端蓄熱元件由1.2mm 厚垂直大波紋的定位板和平板構(gòu)成，高度為300mm。（冷端蓄熱元件采用低合金耐腐蝕鋼板。）,,,空氣預(yù)熱器分解圖,空氣預(yù)熱器,第六章 超臨界鍋爐的水動力特性,壓力到超臨界壓力以上時，工質(zhì)特性發(fā)生較大的變化；汽水密度差趨于0滑壓運行時，壓力為亞臨界壓力及以下,§1 受熱面壁溫及安全性一、壁溫計算理想情況

18、,,實際情況,,,二、超臨界壓力下管壁溫度α2在一定情況下較大保證安全工作的原則,§2 水動力不穩(wěn)定性一、超臨界壓力下工質(zhì)的特性 超臨界指工質(zhì)參數(shù) > 臨界參數(shù) 臨界壓力Pc ＝ 22.129 MPa 臨界溫度t c ＝ 374.15℃

19、加熱過程 ： 未飽和水,,干飽和蒸汽,過熱蒸汽,,主要工質(zhì)物性參數(shù) 變化規(guī)律超臨界壓力下定壓比熱Cp具有最大值時的溫度為擬臨界溫度或類臨界溫度。 在臨界溫度和類臨界溫度附近，工質(zhì)的各主要參數(shù)發(fā)生比較大的變化。見圖,,,二、管內(nèi)汽液兩相流型隨著干度 x 的增加，兩相流型逐漸變化。,（a）泡狀流； （b）彈狀流； （c）環(huán)狀流； （d）霧狀流,三、水動力不穩(wěn)定性（多值性）當(dāng)蒸發(fā)受熱面進出聯(lián)箱兩端壓差一定的條件下

20、，管內(nèi)可能出現(xiàn)多種不同的流量，即水動力特性出現(xiàn)多值性，這樣的流動特性就是不穩(wěn)定的。流量小的管子，管內(nèi)對流換熱系數(shù)小，冷卻差，管壁溫度高，有可能造成爐管失效損壞。 水平管圈特性方程 在一定的熱負荷下，管屏的壓差與質(zhì)量流量的關(guān)系式。,管內(nèi)工質(zhì)流動阻力ΔP = ΔP lz = ΔP rs + ΔPzf,,推導(dǎo)可得,,,,G = ρw,特性曲線,產(chǎn)生原因,產(chǎn)生原因,在某區(qū)段（如曲線2的cd段），隨著ρw 增加，Lrs增加

21、， Lzf減小，使得D減小，相應(yīng)的 x 也減??；而且x減小影響程度比ρw 增加影響程度大。因此，隨著ρw 增加， ΔP rs 增加的值比 ΔPzf 減小的值少。,單值性條件,,影響因素工質(zhì)進口欠焓壓力熱負荷熱水段阻力,影響因素工質(zhì)進口欠焓壓力熱負荷熱水段阻力解決辦法減少蒸發(fā)受熱面（水冷壁）入口欠焓 提高蒸發(fā)受熱面的壓力 水冷壁人口處裝節(jié)流圈 提高水冷壁入口的質(zhì)量流速,ρw > (1.3-1.5)

22、ρw*,垂直管圈垂直管屏的水動力特性，必須考慮重位壓差的影響重位壓差的影響對水動力特性的影響有利于水動力特性趨向穩(wěn)定,ΔP = ΔP lz + ΔPzw,ΔPzw = Hrs ρrs g + Hzf ρzf g 當(dāng)質(zhì)量流速增加時，垂直管中重位壓差的影響減少，這時的水動力特性趨向于水平管圈的水動力特性 ;當(dāng)質(zhì)量流速小時，垂直管中重位壓差的影響大，這時的水動力特性趨向于自然循環(huán)管子的水動力特性 。,在超臨界壓力下在大比熱區(qū)考

23、慮到管內(nèi)工質(zhì)沿截面的不等溫性；在大比熱區(qū)溫度的微小變化會引起動力粘度較大的變化，從而引起摩擦阻力系數(shù)較大的變化，也有可能出現(xiàn)水動力多值性的問題。,§3 蒸發(fā)受熱面中流體的脈動現(xiàn)象 在兩端管屏兩端壓差相同，當(dāng)給水量和流出量總量基本不變的情況下，管屏里管子流量隨時間作周期性波動，這種現(xiàn)象稱為管間脈動 。動態(tài)不穩(wěn)定水動力特性 ：脈動靜態(tài)不穩(wěn)定水動力特性 ：多值性一、脈動種類 整體脈動屏間（屏帶或管屏）脈動 管間

24、脈動特點：,特點：管屏兩端壓差相同的情況下，管屏間管子中的有些流量在增加，另外一些管子的流量減少 同一根管子，給水量隨時間作周期性波動，蒸發(fā)量也隨時間作周期性波動，它們的波動相位差為180°脈動是不衰減的 對于垂直上升管屏，也有管間脈動現(xiàn)象發(fā)生 。且對脈動更敏感，更加嚴重,二、管間脈動分析 脈動產(chǎn)生機理脈動現(xiàn)象是當(dāng)流量G大時，蒸發(fā)量D小；流量G小時，蒸發(fā)量D大 脈動現(xiàn)象解釋在管子中間某一點一定存在著一個壓力

25、峰。當(dāng)某點壓力P’高時，進水端壓差（P1-P’）下降，流量G減少，當(dāng)P’大大增加時，可能引起水倒流；出口端壓差（ P’-P2 ）增加，蒸發(fā)量D增大。當(dāng)某點壓力下降時，進水端壓差增加，流量G增加；出口端壓差減小，D減小。,壓力峰 壓力峰形成,,壓力峰下降,,壓力重新形成,脈動危害發(fā)生這種管間脈動時 ，熱水段、蒸發(fā)段、過熱段都在作周期性波動，在交界處附近壁溫周期性變化，最大波動甚至達到150℃ ，因而

26、使管子產(chǎn)生疲勞破壞 。并聯(lián)各管會出現(xiàn)很大的熱偏差，當(dāng)超過容許的熱偏差值時，也將使管子超溫過熱而損壞 。,消除脈動措施增大管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流量 ρw 增大熱水段阻力 －加節(jié)流圈；采用逐步擴大的管徑（省煤 器采用較小管徑） 減少蒸發(fā)段阻力 －增加呼吸聯(lián)箱，呼吸聯(lián)箱處使壓力均衡合適的壓力和熱負荷,§4 蒸發(fā)受熱面中熱偏差 一、熱偏差 定義并列管組中各管，因

27、為各管子的結(jié)構(gòu)尺寸、內(nèi)部阻力系數(shù)和熱負荷可能各不相同，因此每根管子中蒸汽的焓增也就不同，這種現(xiàn)象叫做熱偏差。熱偏差系數(shù),,,,,,,,二、特點直流鍋爐工質(zhì)在水冷壁中全部蒸發(fā)，熱偏差會對傳熱惡化造成很大的影響，且水冷壁出口工質(zhì)溫度已過熱，所以水冷壁熱偏差對水冷壁管子安全有很大的影響，不可忽視。超臨界壓力時，工質(zhì)不存在恒定的飽和溫度，偏差管工質(zhì)溫度差別更高。,三、影響因素?zé)崃Σ痪鶆驘嶝摵煞植疾痪鶆?。鍋爐爐膛中沿寬度方向煙氣的速度場

28、、溫度場和熱流的分布不均勻是造成水冷壁并聯(lián)管組吸熱不均勻的主要原因 。和機組容量，爐內(nèi)燃燒、流動工況，燃燒器布置和運行方式，負荷變化，煤種變化等有關(guān)。,水力不均勻水平管圈,熱負荷的影響結(jié)構(gòu)的影響工質(zhì)在受熱面進口處的焓值的影響壓力的影響,水力不均勻垂直管圈,重位壓差的影響類似于自然循環(huán)自補償作用的影響，使重位壓差有減輕或改善流量不均的作用；重位壓差占流動阻力比例愈大，其影響愈大，流量不均愈小。決定重位壓差占總流動阻力比例的

29、因素是質(zhì)量流速，它取決于鍋爐的負荷。負荷增加，重位壓差在總阻力中所占份額減少，即鍋爐在高負荷時，重位壓差作用減小，流動特性表現(xiàn)出強迫流動特性。當(dāng)鍋爐在低負荷時，重位壓差在總阻力中所占份額增大，重位壓頭作用增大，流動更多地表現(xiàn)出自然循環(huán)特性。在負荷較低時，有可能導(dǎo)致出現(xiàn)流動的停滯和倒流。,四、消除及減輕措施 減小受熱不均勻 減小結(jié)構(gòu)不均勻 減小受熱不均對熱偏差的影響 加節(jié)流圈 增大管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流量 ρw,§5 蒸發(fā)受熱

30、面中傳熱惡化現(xiàn)象 管內(nèi)工質(zhì)沿著長度方向吸熱并且含汽率的增加，工質(zhì)的流動結(jié)構(gòu)也相應(yīng)發(fā)生變化。由于流動結(jié)構(gòu)不同，傳熱特性不同，以及管內(nèi)工質(zhì)溫度的變化，則管壁溫度也隨之變化 。,,管內(nèi)工質(zhì)流動沸騰傳熱工況,局部出現(xiàn)膜態(tài)沸騰或出現(xiàn)蒸干，使得管內(nèi)換熱減弱，在蒸發(fā)受熱面管段某一處會出現(xiàn)壁溫的峰值，甚至使管子燒壞。這兩種現(xiàn)象統(tǒng)稱為傳熱惡化。 一、臨界壓力以下傳熱惡化類型第一類傳熱惡化當(dāng)熱負荷較高（大于某個值）時，可能出現(xiàn)核態(tài)沸騰直接

31、過渡到膜態(tài)沸騰的現(xiàn)象，稱為偏離核沸騰，或用DNB（Departure from Nucleate Boiling）來表示 。管內(nèi)α2減小，壁溫升高。,特征參數(shù) — 臨界熱負荷 q lj影響q lj的因素：質(zhì)量流速、含汽率、壓力、管子內(nèi)徑和管子長度與內(nèi)徑的比值,,第二類傳熱惡化所謂第二類傳熱惡化是發(fā)生在環(huán)狀流動或者汽霧狀流動情況下，因水膜撕破或“蒸干”所造成的管內(nèi)α2減小，壁溫升高的傳熱惡化現(xiàn)象。特征參數(shù) — 界限干

32、度（質(zhì)量含汽率） x jx汽流中的水滴還濕潤管壁時， x jx與熱負荷有關(guān)。汽流中的水滴沒有潤濕管壁時， x jx與壓力、質(zhì)量流速和管徑有關(guān),二、超臨界直流鍋爐傳熱惡化特點第一類傳熱惡化可能出現(xiàn)第二類傳熱惡化一定出現(xiàn)在大比熱區(qū)內(nèi)，也會發(fā)生傳熱惡化，稱為類膜態(tài)沸騰。 在大比熱區(qū)，比容（密度）的變化相當(dāng)大，工質(zhì)的溫度幾乎不變；在管子內(nèi)壁面附近工質(zhì)密度比中心處小3～4倍，在流動截面上存在不均勻性，出現(xiàn)最小的傳熱系數(shù)。當(dāng)熱負

33、荷高時，出現(xiàn)傳熱額惡化。,,超臨界壓力下傳熱惡化實驗曲線p=23MPa，ρw = 400kg/(m2.s)1— q=698kW/m2；2 — q=6580kW/m2；3 — q=465kW/m2；4 —q=349kW/m2,三、解決傳熱惡化措施使用較好的材料 如SA213-T23鋼 ，耐溫極限可達460℃ 推遲傳熱惡化 提高界限含汽率，使得傳熱惡化出現(xiàn)在低熱負荷區(qū)，從而降低壁溫抑止傳熱惡化 提高ρw

34、 使用內(nèi)螺紋管或擾流子,內(nèi)螺紋管(a) 單頭 (b) 多頭 (c) 優(yōu)化結(jié)構(gòu),(a),(b),(c),§6 蒸發(fā)受熱面運行中注意問題 一、管子燒壞（爆管）影響安全性因素水動力多值性停滯及倒流脈動熱偏差傳熱惡化兩相流體分配不均水平管汽水分層給水品質(zhì)管內(nèi)工質(zhì)熱化學(xué)問題運行操作中問題,2. 防爆措施二、熱膨脹問題保證Δtb > 50 ℃,第九章 超臨界鍋爐的啟停,§1 概述一、

35、單元制機組的啟停鍋爐由靜止狀態(tài)轉(zhuǎn)變成運行狀態(tài)的過程稱為啟動。停運是啟動的反過程，即由帶負荷狀態(tài)轉(zhuǎn)變成靜止狀態(tài)。鍋爐的啟動分為：冷態(tài)啟動溫態(tài)啟動熱態(tài)啟動極熱態(tài)啟動。,與600MW超臨界機組配套的超臨界直流鍋爐，啟動時間 ：冷態(tài)啟動 5～6小時左右 溫態(tài)啟動 2～3小時 熱態(tài)啟動 1～1.5小時 極熱態(tài)啟動

36、 ＜1小時,單元制機組鍋爐停運類型：滑參數(shù)停運定參數(shù)停運事故停運鍋爐的啟停過程是一個不穩(wěn)定的變化過程，過程中鍋爐工況的變化很復(fù)雜。鍋爐啟動停運是鍋爐機組運行的重要階段，必須進行嚴密監(jiān)視，優(yōu)化各種工況，建立最佳的啟動停運指標，以保證鍋爐安全經(jīng)濟啟停。,二、直流鍋爐啟動特點為保證受熱面安全工作，直流鍋爐啟動一開始就必須建立啟動流量和啟動壓力在啟動過程中，順次出來的工質(zhì)是水、水蒸汽，為減少熱量損失和工質(zhì)損失，

37、裝設(shè)了啟動旁路系統(tǒng)直流鍋爐沒有汽包，升溫過程可以快一些，即直流鍋爐啟動快,§2 超臨界直流鍋爐的啟動特性 一、啟動流量和壓力啟動時的最低給水流量稱為啟動流量，它由水冷壁安全質(zhì)量流速來決定；啟動流量一般為（25%～35%）MCR給水流量。 鍋爐啟動時的壓力稱為啟動壓力。不同類型的直流鍋爐建立啟動壓力和啟動流量的方法是不同的,啟動質(zhì)量流速和啟動壓力建立方法,二、升溫速度 超臨界、大容量直流鍋爐的聯(lián)箱、汽水分離

38、器等部件的壁面較厚，故升溫速度也受到一定的限制 三、啟動水工況鍋水中雜質(zhì)除了來自給水，還有管道系統(tǒng)及鍋爐本體內(nèi)的沉積被溶入鍋水。 每次啟動要對管道系統(tǒng)和鍋爐本體進行冷、熱態(tài)循環(huán)清洗；以保證水工況滿足安全運行要求。,四、受熱面區(qū)段變化與工質(zhì)膨脹 直流鍋爐啟動過程水的加熱、蒸發(fā)及汽的過熱三個受熱面段是逐漸形成的。整個過程歷經(jīng)三個階段：第一階段：啟動初期，全部受熱面用于加熱水。特點為工質(zhì)相態(tài)沒有發(fā)生變化，鍋爐出水流

39、量等于給水流量。 第二階段：受熱面分為水加熱和水汽化兩個區(qū)段。 第三階段：鍋爐出口工質(zhì)變成過熱蒸汽時，鍋爐受熱面形成水 加熱、水汽化及蒸汽的過熱三個區(qū)段。,工質(zhì)膨脹 由第一階段轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙A段的過渡期，鍋爐排出工質(zhì)流量遠大于給水流量的現(xiàn)象稱為工質(zhì)膨脹現(xiàn)象。工質(zhì)膨脹是直流鍋爐啟動過程中的重要現(xiàn)象。影響啟動過程汽水膨脹的主要因素：啟動壓力、給水溫度、鍋爐蓄水量、燃料投入速度及吸熱量的分配。了解工質(zhì)膨脹特性，為直流鍋爐擬

40、定啟動曲線以使鍋爐安全渡過膨脹期及鍋爐啟動系統(tǒng)設(shè)計提供了依據(jù)。,五、熱量與工質(zhì)回收 啟動過程中鍋爐排放水、汽量是很大的，造成工質(zhì)與熱量的損失。因此，應(yīng)考慮采取一定的措施對排放工質(zhì)與熱量進行回收；例如將水回收入除氧水箱或凝汽器，蒸汽回收入除氧水箱、加熱器或凝汽器。,§3 超臨界鍋爐的啟動旁路系統(tǒng) 一、旁路系統(tǒng)組成過熱器旁路；過熱器旁路是針對直流鍋爐單元機組的啟動特點而設(shè)置的，為直流鍋爐單元機組特有的系統(tǒng) 汽輪

41、機旁路系統(tǒng)；不但用于直流鍋爐單元機組還用于汽包鍋爐單元機組上,二、啟動旁路系統(tǒng)的功能和類型 功能（1）輔助鍋爐啟動（2）協(xié)調(diào)機爐工況（3）熱量與工質(zhì)回收（4）安全保護 類型 內(nèi)置式分離器啟動系統(tǒng)外置式分離器啟動系統(tǒng),內(nèi)置式分離器啟動系統(tǒng)大致可分為：（1）擴容器式（大氣式、非大氣式2種）（2）啟動疏水熱交換器式（3）再循環(huán)泵式（并聯(lián)和串聯(lián)2種）,石洞口二電廠1、2號機組啟動旁路系統(tǒng)1-除氧器水箱；2-給水泵；3-

42、高壓加熱器；4-給水調(diào)節(jié)閥；5-省煤器、水冷壁；6-啟動分離器；7-過熱器；8-再熱器；9-高壓旁路閥；10-再熱器安全閥；11-低壓旁路閥；12-大氣擴容器；13-疏水箱；14-疏水泵；15-冷凝器；16-凝結(jié)水泵；17-低壓加熱器,帶啟動疏水熱交換器的啟動系統(tǒng)1-除氧器水箱；2-給水泵；3-壓加熱器；4-給水調(diào)節(jié)閥；5-啟動疏水熱交換器；6-省煤器；7-水冷壁；8-啟動分離器；9-分離器水位控制閥(ANB閥) ；10-分離器水

43、位閥 （AN閥）；11-分離器疏水閥（AA閥）；12-疏水箱；13-冷凝器；14-疏水泵；15-低壓加熱器；16-旁路隔絕閥,2種再循環(huán)泵啟動系統(tǒng)的布置1-給水調(diào)節(jié)閥；2-旁路給水調(diào)節(jié)閥；3-再循環(huán)泵；4-流量調(diào)節(jié)閥；5-混合器；6-省煤器；7-水冷壁8-啟動分離器；9-疏水和水位調(diào)節(jié)閥,西柏坡電廠啟動旁路系統(tǒng),,三、某電廠DG1900/25.4-II1型超臨界機組直流鍋爐啟動系統(tǒng) 由啟動分離器、貯水罐

44、、水位控制閥（361閥）等組成。,位置：爐前，垂直水冷壁混合集箱出口筒身：規(guī)格Ф876×98（保證內(nèi)徑Ф680），材料SA-336F12，直段高度2.890m，總長為4.08m，內(nèi)件：消旋器、阻水裝置封頭：錐形，上下各1引入管：6根，切向向下 傾斜15°引出管：汽（上部）、水 （下部）各1根數(shù)量：2只/ 臺爐,汽水分離器,

45、,汽水分離器貯水罐,筒身：規(guī)格Ф972×111（保證內(nèi)徑Ф750），材料為SA-336F12，直段高度17.5m，總長為18.95m 內(nèi)件：阻水裝置封頭：錐形，上下各1引入管：2根引出管：汽（上部）、水（下部）各1根數(shù)量：1只/ 臺爐，考慮水位控制的穩(wěn)定性,,§4 超臨界鍋爐的冷態(tài)啟動 一、啟動前的準備工作見教材二、啟動過程三、啟動曲線對于不同類型的鍋爐，應(yīng)當(dāng)根據(jù)其具體的設(shè)備條件，通過啟動試驗，

46、確定升壓各階段的溫升值或升壓所需要的時間，由此即可制定出鍋爐啟動曲線，用以指導(dǎo)鍋爐啟動時的升壓升溫操作。,,1）低壓管路清洗：①確認各閥門狀態(tài)（開或閉）②開啟冷凝水泵③清洗冷凝器和除氧器之間的低壓管路④持續(xù)清洗直至冷凝器入口水混濁度低于 3 ppm,2）爐前段清洗：清洗高壓加熱器段管路。,3）鍋爐上水①對鍋內(nèi)加水；②加水至水位到達啟動分離器貯水罐預(yù)標高。4) 爐水啟動排污循環(huán)①用輔助蒸汽加熱除氧器，保證除氧器出口水溫

47、在80℃左右；②繼續(xù)向鍋內(nèi)加水。同時打開啟動排污閥排（361閥）放爐水直至啟動分離器出口水優(yōu)質(zhì)于下列指標值：鐵質(zhì) ＜500 ppb 或渾濁度 ≤3 ppm油脂 ≤ 1 ppmpH值 ≤ 9.5,,5)爐水循環(huán)①保持爐水循環(huán)直至省煤器入口水質(zhì)優(yōu)于下列指標值：電導(dǎo)率 ≤ 1 µs/cm Fe ≤ 100 pbpH值 9.3 ～ 9.5,6) 燃燒器點火 ①確認啟動油管路狀態(tài)。啟動通風(fēng)系統(tǒng)，保證二次風(fēng)量大于37

48、％B-MCR風(fēng)量； ②啟動鍋爐給水泵（BFP）； ③維持鍋爐給水流量高于25%B-MCR流量并重置鍋爐主燃料（MFT）； ④當(dāng)省煤器入口水質(zhì)條件達到下列要求時，燃燒器點火；電導(dǎo)率 ≤1 µs/cm Fe ≤ 100 pbPH 9.3～9.5 ⑤  當(dāng)因爐水量的增加導(dǎo)致分離器水位變高時，打開汽水分離器貯水罐溢流調(diào)節(jié)閥，維持分離器貯水罐水位。,7)鍋爐升溫加壓 ① 當(dāng)分

49、離器中產(chǎn)生蒸汽時，汽機旁路閥③、④應(yīng)處在自動操作狀態(tài)； ② 燃料量調(diào)節(jié)閥控制燃料量提升鍋爐溫度； ③ 開啟啟動分離器貯水罐溢流調(diào)節(jié)閥②，維持啟動分離器貯水罐水位； ④  主蒸汽壓力達到最低要求壓力時，高壓汽機旁路閥③控制主蒸汽壓力； ⑤  通過低壓汽機旁路閥⑤的調(diào)節(jié)使再熱蒸汽壓力達到要求值。,,8) 熱態(tài)清洗 ①確認爐水循環(huán)狀態(tài)下的水質(zhì)；

50、 ②為通過啟動分離器貯水罐溢流調(diào)節(jié)閥②檢測循環(huán)爐水的水質(zhì)， 此時停止鍋爐升溫、升壓。,9) 汽輪機送氣 ①蒸汽條件滿足汽機供汽條件 （高壓汽機旁路閥③控制主蒸汽壓力大于最小要求值）； ②啟動汽機（中壓汽機）； 10)并網(wǎng) ①提高汽機轉(zhuǎn)速； ②同步調(diào)節(jié)汽機轉(zhuǎn)速至 3000 rpm，然后給汽機帶初負荷 。,

51、,③增加燃油量； ④   啟動一次風(fēng)機和開始加熱磨煤機；,11) 升負荷 ① 啟動磨煤機供應(yīng)煤粉； ② 在約20％負荷時，關(guān)閉高低（HP/LP）壓汽機旁路閥； ③ 啟動分離器貯水罐水位下降時，關(guān)閉啟動分離器貯水罐溢流調(diào)節(jié)閥②； ④ 濕態(tài)完全轉(zhuǎn)換到干態(tài)后，鍋爐進入直流運行。,12) 常規(guī)運行（直流運行） ①30

52、%負荷以上時自動滑壓運行開始； ②提高煤粉流量同時減少燃油流量； ③機組在90%及以上負荷下全壓狀態(tài)運行。,§5 超臨界鍋爐的停運及保養(yǎng) 一、停爐的類型鍋爐機組的停運一般分為正常停爐和事故停爐兩種。 正常停爐：滑參數(shù)停爐、額定參數(shù)停爐事故停爐：故障停爐、緊急停爐二、停爐過程三、停爐后保養(yǎng),§1 鍋爐運行調(diào)整的任務(wù) 一、單元制機組鍋爐的調(diào)整單元制機組爐—機—電的運行

53、與調(diào)整是相互聯(lián)系的。 鍋爐機組運行的狀態(tài)決定著整個電廠運行的安全性和經(jīng)濟性。為此，必需認真監(jiān)視各個重要的運行參數(shù)，必要時，對自動調(diào)節(jié)裝置的工作進行及時調(diào)整。,第十章 超臨界直流鍋爐正常運行及調(diào)整,二、直流鍋爐運行調(diào)整的任務(wù)在正常運行過程中，對鍋爐進行監(jiān)視和調(diào)整的主要內(nèi)容 ：確保鍋爐機組的安全運行使鍋爐的蒸發(fā)量適應(yīng)外界負荷的需要保持一定的爐膛負壓 保持正常的汽壓和汽溫保持汽水流程中某些中間點的溫度等 保持良好燃燒

54、，盡量減少熱損失，提高鍋爐機組的熱效率,§2 直流鍋爐狀態(tài)參數(shù)特性 一、靜態(tài)特性狀態(tài)參數(shù)不隨時間變化的過程稱為靜態(tài)過程。1. 汽溫特性對無再熱器的直流鍋爐，建立熱平衡式如下,,據(jù)此，可推導(dǎo)得鍋爐工況變化前后過熱汽溫表達式,,原工況,新工況,,假設(shè)新工況的燃料發(fā)熱量、鍋爐熱效率、給水焓都和原工況 相同，即q = 1、η = 1、s = 1，而負荷不同。 當(dāng) µ/g = 1 時,如果新工況的燃

55、料發(fā)熱量變大（q＞1），則r＞1，主蒸汽溫 度增高；假如新工況鍋爐熱效率下降（η＜1），則r＜1， 即主蒸汽溫度下降；新工況給水焓下降即s＜1，則r＜1，主汽溫度下降。 汽壓靜態(tài)特性 假設(shè)燃料量增加△B（µ＞1），汽輪機調(diào)速閥開度不變，下面從三個方 面分析新工況汽壓。1）給水量隨燃料量增加，保持µ/g比值，那么此時由于蒸汽流量增大使汽壓 上升。2）給水流量保持不變（g=1），&

56、#181;/g比值上升，為維持汽溫必須增加減溫水 量，同樣由于蒸汽流量增大使汽壓上升。3）給水流量和減溫水量保持不變，則汽溫升高，蒸汽容積增大，汽壓也有些 上升。如果汽溫升高在許可的范圍內(nèi)，則汽壓無明顯變化。,給水流量增加△G（g＞1），汽輪機調(diào)速汽閥開度不變，也有 三種情況。1）燃料量隨給水流量增加，保持µ/g比值，由于蒸汽流量增大使 汽壓上升。2）燃料量不變，減小減溫水量

57、來保持汽溫，則汽壓不變。3）燃料量和減溫水量都不變，如汽溫下降在許可范圍內(nèi)，則汽 壓上升。,二、動態(tài)特性狀態(tài)參數(shù)隨時間變化的過程稱為動態(tài)過程。1. 工質(zhì)貯存量的變化 由于鍋內(nèi)貯存水量發(fā)生變化而使蒸汽質(zhì)量流量增加或減少的部分稱為附加蒸發(fā)量。燃料量和給水量變化引起工質(zhì)貯存量變化,2．汽溫汽壓變化特性 燃料量的擾動 蒸發(fā)量在短暫延遲后將發(fā)生一次向上的波動，隨后就穩(wěn)定下來與給水保持平衡。燃水比即使改變很

58、小，汽溫也會發(fā)生明顯的偏差。但是，在過渡過程的初始階段，由于蒸發(fā)量與燃燒放熱量近乎按比例的變化，再加上管壁金屬貯熱所起的延緩作用，所以過熱汽溫要經(jīng)過一定時滯后才逐漸變化。如果燃料增加的速度和幅度都很急劇，有可能使熱水段末端發(fā)生突然工質(zhì)膨脹的現(xiàn)象，使鍋爐瞬間排出大量蒸汽。在這種情況下，汽溫將首先下降，然后再逐漸上升。蒸汽壓力在短暫延遲后逐漸上升，最后穩(wěn)定在較高的水平。,給水量擾動 給水量驟增時，蒸汽流量會增大。但由于燃料量

59、不變，熱水段和蒸發(fā)段都要延長。在最初階段，蒸汽流量只是逐漸上升。在最終穩(wěn)定狀態(tài)，蒸發(fā)量將等于給水量，達到新的平衡。 由于鍋爐金屬貯熱的延緩作用，汽溫變化與燃料量擾動時相似，在過熱器起始部分和出口端也都有一定的時滯，然后逐漸變化到穩(wěn)定值。過熱蒸汽的壓力由于蒸汽流量的增加而升高，當(dāng)汽溫下降、容積流量減少時，又有所降低，最后穩(wěn)定在稍高的水平。,調(diào)速閥開度擾動 在調(diào)速閥開度突然增大時，蒸汽流量急劇增加，汽壓則迅速降低。如果給

60、水壓力和給水閥開度不變，給水流量就會自動增加，稍高于原來的水平。 汽壓降低使鍋爐金屬和工質(zhì)釋放熱量，產(chǎn)生附加蒸發(fā)量。隨后，蒸汽流量將逐漸減少，最終與給水量相等，保持平衡。因為燃料量保持不變，而給水量就會略有增加，故鍋爐出口汽溫稍微降低。如果只從燃料與工質(zhì)的熱平衡考慮，在最初階段，蒸汽流量顯著增大時，汽溫應(yīng)顯著下降，但由于過熱器金屬釋放貯熱所起的補償作用，故出口汽溫自始至終沒有顯著的偏差。,§3 直流鍋爐蒸汽參

61、數(shù)調(diào)節(jié)的原理 一、調(diào)節(jié)任務(wù)二、主調(diào)節(jié)信號在直流鍋爐蒸汽參數(shù)調(diào)節(jié)中被調(diào)量為汽壓和汽溫 。如果以出口處信號為信號源，參數(shù)變化遲滯時間及飛升時間都比較慢，調(diào)節(jié)品質(zhì)差。主調(diào)節(jié)信號選擇： * 過熱器后的煙溫，可判斷燃料發(fā)熱量變化 * 蒸發(fā)量，和過熱器出口壓力一起可判斷燃料發(fā)熱量變化 * 過熱器出口壓力 * 工質(zhì)中間點溫度,三、蒸汽參數(shù)的調(diào)節(jié)原理 蒸汽壓力調(diào)節(jié)給水量

62、 鍋爐負荷變化 和汽輪機進汽量平衡過熱蒸汽溫度保證煤水比或調(diào)節(jié)煤水比輔以噴水減溫再熱蒸汽溫度尾部分隔煙道，煙氣擋板法調(diào)節(jié)我國運行人員總結(jié)出一條直流鍋爐的操作經(jīng)驗：給水調(diào)壓，燃料配合給水調(diào)溫，抓住中間點溫度，噴水微調(diào)。,,,§4 燃燒調(diào)節(jié) 一、調(diào)節(jié)目的維持額定得汽壓、汽溫及蒸發(fā)量保持良好得燃燒工況保證鍋爐機組經(jīng)濟運行二、主要調(diào)節(jié)量煤粉量及細度利用改變給煤機轉(zhuǎn)速得方法