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
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。
直流锅炉启动系统
NCEPU
超超临界直流炉无炉水循环泵稳压吹管
(三)可降低给水泵在启动和低负荷运行的功率； (四)适合于频繁启动、带循环负荷。 (五)不仅可以带泵运行，而且即使泵不能使用，也照样可以不带泵启动。 (六)进入循环泵的水来自下降管或锅炉给水管或同时从这两者中来； 这
样的布置使得在各个启动过程中，总是有水流过循环泵，泵的流量恒 定，无须设置任何最小流量的泵循环回路及其必须的控制设备； (七)锅炉给水的欠焓可增加循环泵的净吸压头；当分离器由湿态转向干 态时，疏水流量为零，但此时循环泵能从给水管道中得到足够的流量， 可保证分离器平滑地从干态转向湿态，无须在此时进行循环泵的关停 操作。
只在机组启动和停运过程中投入运行，而在正 常运行时解列于系统之外。
内置式启动分离器系统
在锅炉启停及正常运行过程中，汽水分离器均 投入运行，所不同的是在锅炉启停及低负荷运 行期间，汽水分离器湿态运行，起汽水分离作 用，而在锅炉正常运行期间，汽水分离器只作 为蒸汽通道。
内置式启动分离器系统的种类
运行经济性差； 要求除氧器安全阀容 量增大； 不适合于两班制和周 日停机运行方式。
投资大； 运行操作复杂； 转动部件的运行 和维护要求高； 循环泵的控制要 求高。
投资大； 金属耗量大； 要求除氧器安全 阀容量增大。
NCEPU
再循环泵与锅炉给水泵并联方式的特点
不必使用特殊的混合器,当循环泵故障时无需首 先采用隔绝水泵,也不致对给水系统造成危害。
扩容器式 循环泵式 疏水热交换器式NCEPUFra bibliotek 扩容器式
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 一方面也可用来 加热除氧器水回 收热量。
1000MW超超临界机组锅炉启动系统的分析比较
锅炉 启动 系统 图见图 １ 所示 。 锅炉采用带循环泵的 内置式启动循环 系统。启动分离器为立式 ，共 ２ ，布置 只
外置式启动 系统是指启动分离器在机 组启动和停运过程 中投入运行 ， 在直流 而 负荷 以上 则解列 于 系统之 外 ，不 参与运
行 。
在锅炉的前部上方 ，由水 冷壁出 口混合集 箱引出的 ４根连接管切 向引入 ２只汽水 分
离器。 达到２ ％ＴＭＣ 在 ５ Ｒ的锅炉最低直 流
１ 前 言
随 着国 民经 济的持 续增 长 ，电 力的 需求也在不断增加 。采用超超临界参数机
组， 提高燃 煤机组的效率 ， 实现 节能降耗 、
减少 Ｃ 和 ＮＯ Ｏ， 排放 ，是我 国今后 火力 发电的发展方向。锅炉的启动系统作为超
（ 由于 带循环 泵的 启动 系统 电动 ３）
给水 泵流 量小 ，再 循环泵 所需 要 的扬程 小， 启动时所消耗 的电功率较小 。 另外 ， 由 于启动时间的缩 短 ， 辅机 的耗 电量 也相 应
便 对 同类 型 的超 超 临界 锅 炉启 动 系统 的 选 择提 供 参 考
列于 系统之外 ， 一般可分为内置式分离器 Ｊ运行直流炉 、一 次再 热、烟气挡板调节再
关键调 》
泵
毫 鬻 囊
ｉ。 ｌ 。 ｌ
超 超 临界 机 组 ；启 动 系统 ；分 离 器；循环
组的启动 、正常运行及停运过程 中，启动 分离器均投入运行 。内置式 启动 系统分 为 带 启动循 环泵 系统和 不带 启动 循环 泵 系
图１
ｌ ５４
■ —
始终 保持 相 当于锅 炉最 低直 流负荷 流量
， 。
量 ，减 少 工 质 损 失 ；
九、直流锅炉解读
•
• • • •
• 二、热态启动冲转参数的选择： • 1、主蒸汽和热再热蒸汽温度必须保证至少有56℃的过热度，并且分 别比高压缸蒸汽室金属温度、中压缸进口持环金属温度高56℃，主蒸 汽压力应为对应主蒸汽进口温度下的压力。 • 2、 从主汽阀切换到调节阀控制前，主汽阀进汽温度应大于“TV-GV 切换前最小主汽温”曲线的限制（见附录一“主汽门前启动蒸汽参数” 曲线）。 • 3 、热态启动的升速及暖机时间，可从机组热态曲线查得。 • 4 、机组热态（温态）启动采用带旁路的高中压缸联合冲转时，通过 疏水在把锅炉主汽压泄至8.4～8.9MPa、再热汽压泄至0.828MPa（a） 以下时方可投入旁路系统。 • 5、在冲转，主蒸汽温、再热汽温与高、中压第一级金属温度差不应 超过-56～+111℃； • 6、 启动过程中，应严密监视并控制转子偏心度、振动值、汽缸上、 下缸温差及转子应力趋势应正常； • 7 、热态启动汽机升负荷率按定压运行曲线所决定，以汽缸金属温度 不冷却为原则，尽快过渡到相应工况点； • 8、 机组热态启动前应检查停机记录，并与正常停机曲线进行比较， 若有异常应认真分析，查明原因，采取措施及时处理； • 9、 热态启动时，调节级后或再热第一级后蒸汽与金属表面温差应在 ±56℃。
第二节 直流锅炉的启动特点
• • • • 一、启动流量和压力 1、启动流量：保证不产生水动力不稳定时的流量； ※没有启动分离器时，靠给水泵建立启动流量（25%～35%）MCR； ※带启动分离器要靠给水泵和再循环泵共同建立启动流量。
• • • •
2、启动压力 水平螺旋管圈采用零压启动：先上水后点火，在零压下点火逐渐升压 垂直管圈要靠给水泵先上水、建立一定压力后点火。 二、升温速度 锅炉启动到汽轮机冲转过程，汽水分离器入口升温速度不超过2℃/min。
平顶山姚孟电厂实习--锅炉部分
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
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。
锅炉运行值班员职业技能试卷(147)
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
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。
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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。