第九章 锅炉机组的启动和停运(ppt-54)

第九章 锅炉机组的启动和停运,第一节 锅炉机组运行概述第二节 汽包锅炉的启动与停运第三节 直流锅炉的启动与停运第四节 锅炉的停用保护,第一节 锅炉机组运行概述,一、锅炉运行特点及任务 采用单元机组的运行方式 ：调节任务在锅炉，汽轮机侧重于监视，而电气则主要是与外界电力系统的联系和维护厂用电的正常。,系统中的机组分为三大类：一是担负基本负荷的机组，其锅炉长期在经济负荷和满负荷之间运行，干扰少，效率高，运行稳定，其经济性、安全性指标都有较高的要求。二是担负中间负荷的机组，锅炉符合承担变负荷的特点，如能快速启停，工况调节灵敏稳定，负荷变化率大，负荷控制范围与允许范围宽等。三是担负尖峰负荷的机组，其锅炉要求在非常短的时间内启动，具有高度的灵活性。,负荷控制范围指机组在自动控制系统的作用下能适应负荷变化的范围，在这个负荷范围内不需人工参与调节。 在负荷控制范围内，蒸汽参数在稳定工况时稳定在额定值的允许偏差范围内，在负荷变化过程中有良好的蒸汽参数变化特性，调节过程中的蒸汽参数偏离额定值在允许范围内，并能快速完成调节任务。总之，锅炉机组在运行时总是处于不断变化调整中，运行人员要随时监视其运行情况，能及时地、正确地进行调整操作。,锅炉机组在运行过程中的主要任务：1.锅炉的蒸发量适应机组承担的外界负荷的需要；2.燃烧稳定，热损失尽量小，提高锅炉机组的热效率；3.保持正常的过热和再热蒸汽的汽温和汽压；4.炉水、给水品质和蒸汽品质合格；5.给水正常，汽包锅炉能维持正常的水位。,二、锅炉启动与停运特点锅炉由停止状态转变为运行状态的过程称为锅炉启动。包括汽包锅炉的上水或直流锅炉建立启动流量，炉膛吹扫和点火，升温升压直到蒸汽参数达到额定值的过程。锅炉启动的实质就是投入燃料对锅炉进行加热，使工质建立循环，产生蒸汽并使其参数不断升高。在启动过程中，锅炉受热面金属的温度不断升高。,由运行状态转变为停止状态的过程称为锅炉停运。包括减少燃料及蒸发量，投油助燃，炉膛熄火和降压冷却过程。锅炉停运的实质就是停投燃料对锅炉进行冷却，蒸汽的流量不断下降，蒸汽参数也相应变化。在停运过程中，锅炉受热面金属的温度是不断下降的。,锅炉的启动与停运过程是不稳定的变化过程，存在着各种矛盾。 如：减少热应力与提高锅炉加热、冷却速度的矛盾等。 启动停运技术管理与运行操作就是要正确地处理各种矛盾，遵循安全、经济的原则，实现最完善的启动与停运。,现代大型锅炉启动与停运的质量目标大致有以下几项：1.缩短启动与停运过程的时间，以适应机组承担的负荷性质的要求；2.燃烧稳定，燃烧热损失少，避免燃烧事故；3.蒸汽流量与蒸汽参数要满足汽轮机冲转、升速、并网和带负荷的要求；4.锅炉各级受热面金属的工作温度不超过其材料的许用温度；5.汽包等厚壁部件温升均匀，减少寿命损耗；6.炉水品质与给水品质合格，防止锅内腐蚀和盐分对阀门管道与汽轮机叶片的侵蚀；7.工质和热量排放少，并最大可能地回收工质和热量；8.技术指令和运行操作正确无误。,三、锅炉的启动与停运方式1.锅炉启动方式 （1）冷态启动和热态启动。 冷态启动是指锅炉启动开始时没有压力，锅炉温度与环境相接近条件下的启动。（新建锅炉、检修后的锅炉和长期备用后的锅炉）；锅炉较短时间内停用，内部保持一定压力和温度状态下的启动称为热态启动。热态启动又可以进一步划分为温态启动、热态启动和极热态启动三种。,表9-1 锅炉的启动分类,（2）恒压启动和滑参数启动恒压启动（又称顺序启动）常用于母管制系统，在恒压启动时，先启动锅炉，待锅炉参数达到或接近额定值时，再启动汽轮机。单元制锅炉机组均采用滑参数启动。 滑参数启动（机炉联合启动）就是在启动锅炉的同时，启动汽轮机，汽轮机在蒸汽参数逐渐升高的情况下完成暖管、冲转、暖机、升速和带负荷，因此称为滑参数启动。同时，由于汽轮机冲转和带负荷是在蒸汽参数较低的情况下进行的，又称为低参数启动。,2.锅炉停运方式 （1）热备用停运和非热备用停运热备用停运是指停止向汽轮机供热和锅炉熄火后，关闭锅炉主蒸汽阀和烟气侧的各个门孔，进入热备用状态。非热备用停运包括冷备用停运和检修停运。冷备用停运的最终状态是彻底冷却后放尽炉水，进行保养；检修停运则是冷却后放尽炉水，进行检修。,（2）正常停运和故障停运 正常停运（检修、备用） 故障停运（事故停运）（3）额定参数停运和滑参数停运 额定参数停运（又称高参数停运），是指在机组停运过程中汽轮机前蒸汽的压力和温度不变或基本不变的停运。如果机组是短期停运，进入热备用状态，可用额定参数停运，因为锅炉熄火时蒸汽的温度和压力很高，有利于下一次启动。 滑参数停运（机炉联合停运）是在整个停运过程中，锅炉负荷及蒸汽参数的降低按照汽轮机要求进行，待汽轮机负荷快减完时，蒸汽参数已经很低，锅炉即可停止燃烧，进入冷却阶段。,第二节 汽包锅炉的启动与停运,一、汽包锅炉启动与停运的基本程序（一）启动的基本程序 自然循环汽包锅炉滑参数压力法冷态联合启动的基本程序如下： 1.准备工作 对锅炉各系统和设备进行全面检查，并使其处于启动状态；为确保启动过程中的设备安全，所有检测仪表、连锁保护装置（主要是MFT功能、重要辅机连锁跳闸条件）及控制系统（主要包括FSSS系统和CCS系统）均经过检查、试验，并全部投入 。,其他准备工作包括：（1）厂用电送电；（2）机组设备及其系统位于准备启动状态，投入遥控、程控、联锁和其他热工保护；（3）制备存贮化学除盐水，水系统启动；（4）除氧器、凝汽机、水箱等进行水冲洗，直至水质合格，然后灌满除盐水，启动凝结水泵，启动循环水泵，然后建立循环水虹；（5）汽轮机、发电机启动准备。,2.锅炉上水一般用经过除氧器除过氧的热水。上水时使用带有节流装置的给水旁路进行，以防止给水主调节阀的磨损和便于流量控制。在上水开始时，稍开上水阀门，进行排气暖管，并注意给水压力的变化情况和防止水冲击，当给水压力正常后，可逐渐开大上水阀门。为了保护汽包，应该控制上水的时间（速度）。终了水位：自然循环汽包锅炉，一般到水位表低限附近；对于控制循环汽包锅炉，接近水位的顶部。,3.锅炉点火（1）启动回转式空气预热器及其吹灰器，投入炉底密封装置；（2）启动一组送、引风机，进行炉膛吹扫；（3）锅炉点火，投燃油燃烧，注意风量的调节和油枪的雾化情况，逐渐投入更多油枪，建立初投燃料量（汽轮机冲转前应投燃料量），一般为10%25%MCR。,4.锅炉升温升压汽包压力为0.20.3MPa时冲洗水位计、热工表管，并进行炉水检查和连续排污。汽包压力为0.5MPa时进行定期排污，热紧螺母，1MPa时进行减温器反冲洗。主蒸汽参数达到冲转参数时开始冲转汽轮机，升速暖机，并网，低负荷暖机，升负荷。冲转参数一般为压力26MPa左右（新型大机组可以达到46MPa），蒸汽过热度为50以上。锅炉在升温升压阶段的主要工作是稳定汽压、汽温以满足汽轮机冲转后的要求。（燃烧调整；高、低压旁路系统；减温装置；过热器疏水阀放汽）当锅炉炉膛温度和热空气温度达到要求时启动制粉系统，炉内燃烧完成从投粉到断油的过渡。相应启动除灰渣系统，投入煤粉燃烧，然后逐渐停止燃油。,5.投入自动控制装置控制循环汽包锅炉点火前应投入炉水循环泵，借助炉水循环泵的动力，在点火开始前水就在水冷壁系统进行循环流动，启动程序与自然循环锅炉基本相同。般认为启动时若汽轮机高压缸上缸的内壁温度在150以上，称为热态启动。热态启动时，冲转蒸汽温度应高于汽轮机高压内缸50，并至少具有50的过热度。汽轮机冲转后，锅炉应按汽轮机的要求升温、升压。当机组负荷增加到冷态启动汽缸所对应的工况时，就按冷态方式加到满负荷。,亚临界600MW机子冷态启动曲线,（二）停运基本程序主蒸汽压力滑降至1.52MPa，汽温250，在对应汽轮机负荷下的停机称为低参数停机，用于检修停机。主蒸汽压力降至4.9 MPa，在对应汽轮机负荷下的停机称为中参数停机，用于热备用停机。,滑参数停运基本程序可分为五个阶段。1.停运准备低参数停机在停运前要做好六清工作，即清原煤仓，清煤粉仓，清受热面（吹灰），清锅内（水冷壁下联箱排污），清炉底（冷灰斗清槽放渣一次），清灰斗。中参数停机在停运前不一定全面进行六清工作，一般只清受热面，清锅内，清炉底。汽轮机做好停机准备。2.滑压准备在额定工况下运行的机组，锅炉先降压降温，使机组负荷降低到80%85%MCR，汽轮机逐步开大调速汽门至全开，机组稳定一段时间。,3.滑压降负荷在汽轮机调速汽门全开条件下，锅炉降低燃烧率，降压降温，机组按照一定的速率（如1.5%MCR/min）降负荷，同时用汽轮机旁路平衡锅炉与汽轮机之间的蒸汽流量。煤粉燃烧器和相应的磨煤机按照拟定的投停编组方式减弱燃烧，最后完成从燃煤到燃油的切换。随着燃料量的不断减少，送风量也相应减少，但最低风量不应少于总风量的30%。调整各给粉机的负荷分配，维持燃烧稳定。对于直吹式制粉系统，在各给煤机给煤量随锅炉负荷减少时，应同时减少相应燃烧器的风量，使一次风煤粉浓度保持在不太低的限度内，以使燃烧稳定。随着负荷的降低，燃料量和风量逐渐减少，当负荷降到30%MCR以下时，风量维持在35%左右的吹扫风量，直至停炉该风量应保持不变。另外，低负荷下，为稳定燃烧和防止受热面的低温腐蚀，应通过调整暖风机的出口风量或投入热风再循环的方法，提高入炉的热风温度，同时，及时投入点火油枪。,4.汽轮机停机、锅炉熄火降压降负荷至停机参数时汽轮机脱扣停机，锅炉熄火。熄火后燃油炉必须开启送、引风机，通风扫除可燃质，时间不少于10min，燃煤炉只用引风机通风510min。然后停止送、引风机，并密闭炉膛和关严各烟风道风门、挡板，避免停炉后冷却过快。5.锅炉降压冷却低负荷停机后，锅炉进入自然降压与冷却阶段，这一阶段总的要求是保证锅炉设备的安全，所以要控制好降压和冷却速度，当排烟温度降到80时可以停止回转式空气预热器。停炉46h后，开启引风机入口挡板及锅炉各入孔、检查孔，进行自然通风冷却。停炉18h后可启动引风机进行冷却。当锅炉降压至零时可放掉炉水，若锅炉有缺陷时，放水温度80。中参数热备用停机应保持锅炉热量不散失，各处风门应关闭严密，但要防止管壁金属超温。,二、汽包锅炉启动(一)汽包锅炉启动启动系统的主要功能是在机组启动、停止和事故情况下，平衡锅炉与汽轮机之间的蒸汽流量，从而与锅炉燃烧调节相配合，起到调节和保护的作用。汽包锅炉的启动系统有锅炉本体汽水系统和疏水系统、过热器旁路系统、汽轮机旁路系统三种型式,控制循环汽包锅炉的汽水、疏放水系统，除在下降管装置锅水循环泵之外，其余与自然循环锅炉相同。 自然循环汽包炉典型汽水系统与疏放水系统,图9-4 汽轮机旁路系统(a）一级大旁路； (b）二级旁路系统,（二）滑参数启动滑参数启动时，蒸汽管道的暖管、汽轮机的启动过程与锅炉的升压过程同时进行，使整个机组的启动时间得以缩短；同时，整个机组的加热过程是从较低参数开始的，所以各部件的受热膨胀比较均匀，减少了机组的热应力水平。这样，可以减少启动的燃料消耗和工质损失，使机组尽早发电，提高机组的经济性。滑参数启动一般可以分为真空法和压力法两种方式。,（三）汽包锅炉冷态启动自然循环汽包锅炉的冷态启动包括启动前准备、锅炉点火、升温升压、汽轮机冲转升速、并网及带初负荷、机组升负荷至额定值等几个阶段。,（四）汽包锅炉热态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。大型锅炉又将热态启动划分为温态启动、热态启动和极热态启动三种。 (国内外各制造厂所取的温度界限不尽相同 )锅炉的热态启动过程与冷态启动过程基本相同，但热态启动时锅内存有锅水，只需少量进水调整水位；蒸汽管道与锅内都有余压与余温，升压升温与暖管等在现有的压力温度水平上进行，因而可更快些。,（五）启动过程中应注意的问题 1.锅炉承压部件的寿命2.燃料着火的稳定性3.工质及热量的损失,（六）锅炉启动过程中主要设备的保护与监视 1.汽包的保护和监督(1)汽包启动应力。锅炉在启动、停运与变负荷过程中将出现下述几种应力： 汽包机械应力、热应力 、附加应力 、峰值应力 。（2）低周疲劳破坏 （3）启动过程中汽包壁温的监视 （4）汽包启动应力控制,2.过热器的保护3.再热器的保护4.省煤器的保护5.燃烧器的保护三、汽包锅炉的停运方式 额定参数停运、滑参数停运、故障停运1.额定参数停运 额定参数停运时，锅炉减少燃料量、风量，尽量维持汽温、汽压在正常范围内，逐渐降低机组负荷，当汽轮机负荷减到最低时，发电机解列、汽轮机停机、锅炉熄火。停运后空气预热器应继续运行，直至出口烟温低于规定值后停止。,2.滑参数停运 以某300MW机组锅炉为例，介绍滑参数停运的过程。 3.故障停运 又称为事故停运，可分为一般事故停运和紧急事故停运两种。 一般事故停运可采用额定参数停运方法。 紧急事故停运时，应立即停止燃料，停止送引风机，关闭主汽阀，开启旁路；如果是锅炉爆管事故，应保持引风机运行，抽吸炉内烟气和蒸汽；如果是锅炉满水或缺水事故，应关闭给水隔绝阀，停止给水泵，严禁向锅炉进水。,四、滑参数启停的特点 1.滑参数启动特点 2.滑参数停运特点,第三节 直流锅炉的启动与停运,一、直流锅炉的启动旁路系统由锅炉旁路系统、汽轮机旁路系统两大部分组成。 锅炉旁路系统是针对直流锅炉一系列启动特点而专门设置的，其主要作用是建立启动流量、汽水分离和控制工质膨胀等，它的关键设备是启动分离器。 按照直流锅炉运行时分离器是否退出系统，直流锅炉过热器旁路系统分为外置式和内置式两种。,1.外置式分离器启动系统又称为“启动分离器”。,2.内置式分离器启动系统,二、直流锅炉启动特点1.直流锅炉受热面启动工况直流锅炉启动压力如何建立，何时建立，压力应多大，这些问题与直流锅炉的种类、结构特点、系统及阀门、启动给水泵特性等有关。 2.直流锅炉启动速度限制锅炉升温速度的主要因素是受压厚壁容器的热应力。,表9-2 不同类型锅炉的允许升温速度,3.直流锅炉启动水工况直流锅炉给水在受热面中一次蒸发完毕，给水中的杂质大部分将沉积在锅炉受热面管子内壁或随同蒸汽进入汽轮机，沉积在汽轮机叶片上。新投运的机组在正式启动前要对管道系统及锅炉本体进行有效的化学清洗和蒸汽吹扫，在每次启动中还要进行冷、热态循环清洗。,4.受热面各区段变化及工质膨胀在启动过程中，受热面内工质加热、蒸发、过热三个区段是逐步形成的，整个过程要经历三个阶段。第一阶段：启动初期，全部受热面用于加热水，称第一阶段。 第二阶段：最高热负荷处的水冷壁的工质温升最快，该处工质首先达到饱和温度并产生蒸汽，但是其后受热面的工质仍为水。 第三阶段：当锅炉出口工质变成过热蒸汽时，锅炉受热面形成了水的加热、汽化与蒸发三个区段，即进入了第三个阶段。,5.工质与热量回收6.机炉配合三、UP型直流锅炉的启动1.锅炉进水及冷态清洗2.启动流量和启动压力的建立3.锅炉点火、升温升压4.工质膨胀的控制5.启动分离器从系统切除,四、螺旋管圈型直流锅炉的启动 600MW机组超临界压力螺旋管圈型直流锅炉的启动过程包括：1.锅炉进水2.循环清洗3.工质膨胀4.分离器水位控制5.分离器湿、干态的转换6.启动中的相变过程,五、直流锅炉的停运 直流锅炉的正常停炉，也要经历停炉前准备、减负荷、停止燃烧和降压冷却等几个阶段。与汽包锅炉相比，主要的不同是，当锅炉燃烧率降低到30左右时，由于水冷壁流量仍要维持启动流量而不能再减少，因此在进一步减少燃料、降低负荷过程中，包覆管过热器出口工质由微过热蒸汽变为汽水混合物。为了避免前屏过热器进水，锅炉必须投入启动分离器，保证进入前屏过热器的工质仍为干饱和蒸汽，防止前屏过热器管子损坏。,六、直流锅炉的热应力控制 由于直流锅炉没有汽包，所以在启停过程中，主要是分离器及末级过热器出口联箱的热应力问题。,第四节 锅炉的停用保护,当锅炉停止运行后，进入冷备用或检修状态，如保护不当会发生金属腐蚀（水中溶解氧或漏入空气造成的氧化腐蚀），称为锅炉停用腐蚀。锅炉停用期间为防止锅内金属腐蚀而采取的措施称为停用保护。 保护方法应当简便、有效和经济，并能适应运行的需要，使锅炉在较短时间内就可投入运行。,一、加热冲压法 110天短期备用锅炉可采用加热充压法进行保护。其方法是在锅炉停炉后降压至0.3MPa，关闭排气门和疏水门，锅炉压力在0.3MPa以上，压力不足时应点火升压或炉底蒸汽辅助加热。在加热充压备用期间，每天取样炉水和蒸汽进行化验，要求含氧量15g/kg；每周化验炉水含铁量一次，要求炉水含铁量30g/kg。水质不合格时可用加热放水法除氧，或通过炉底放水除铁。,二、热炉放水烘干法冷备用停炉时间较长或检修停炉