600MW超临界锅炉苍松书苑

1、超超 临临 界界 锅锅 炉炉武汉大学武汉大学 1深层分析超临界锅炉工作原理及基本型式超临界锅炉工作原理及基本型式 1 基本工作原理基本工作原理一、工作原理及过程一、工作原理及过程工质依靠给水泵的压头一次通过预热、蒸发、工质依靠给水泵的压头一次通过预热、蒸发、过热各受热面而加热成为过热蒸汽。过热各受热面而加热成为过热蒸汽。 给水流量给水流量 g 蒸发量蒸发量 d给水泵给水泵 省煤器省煤器 水冷壁水冷壁 过热器过热器 2深层分析3深层分析管内三类受热面无固定分界点管内三类受热面无固定分界点4深层分析g 工质流量工质流量 kgdi 工质进口欠焓工质进口欠焓 kj/kgq 管子平均热负荷管子平均热负荷

2、 kw/m2r 蒸发潜热蒸发潜热 kj/kgd 管内径管内径 m沿直流锅炉管子工质的状态和参数不断变化沿直流锅炉管子工质的状态和参数不断变化)kw(igdqlrsd d )kw(grdqlzf )kw(llllzfrsgr 5深层分析二、二、直流锅炉的特点直流锅炉的特点 1.本质特点本质特点l无汽包无汽包l工质一次通过各受热面，强迫流动工质一次通过各受热面，强迫流动l受热面无固定界限受热面无固定界限2.水冷壁中工质流动特点水冷壁中工质流动特点l受热不均对流动影响受热不均对流动影响l水动力多值性水动力多值性l有脉动现象有脉动现象l给水泵压头大；给水泵压头大；6深层分析3.传热过程特点传热过程特点

3、在水冷壁中工质干度在水冷壁中工质干度 x 由由0 1，因此第二类传热恶因此第二类传热恶化一定出现化一定出现4.热化学过程特点热化学过程特点要求给水品质高要求给水品质高5.控制调节过程特点控制调节过程特点直流锅炉对自动控制系统要求高，原因如下直流锅炉对自动控制系统要求高，原因如下7深层分析负荷变动时，直流锅炉的蓄热能力较低，依靠自身炉水负荷变动时，直流锅炉的蓄热能力较低，依靠自身炉水和金属蓄热或放热来减缓汽压波动的能力较低和金属蓄热或放热来减缓汽压波动的能力较低 直流锅炉必须同时调节给水量和燃料量，以保证物质平直流锅炉必须同时调节给水量和燃料量，以保证物质平衡和能量平衡，才能稳定汽压和汽温。所以

4、直流锅炉对衡和能量平衡，才能稳定汽压和汽温。所以直流锅炉对燃料量和给水量的自动控制系统要求高。燃料量和给水量的自动控制系统要求高。6.启动过程特点启动过程特点设有启动旁路设有启动旁路启动速度快启动速度快在启动过程中，有工质膨胀现象在启动过程中，有工质膨胀现象启动一开始，必须建立启动流量和启动压力启动一开始，必须建立启动流量和启动压力8深层分析7.设计、制造、安装特点设计、制造、安装特点直流锅炉适用于任何压力直流锅炉适用于任何压力蒸发受热面可以任意布置蒸发受热面可以任意布置节省金属节省金属制造方便制造方便9深层分析2 蒸发受热面主要形式蒸发受热面主要形式一、早期采用的形式一、早期采用的形式 本生

5、型，即多次串联垂直上升管屏式本生型，即多次串联垂直上升管屏式 苏尔寿式，即多行程迂回管屏式苏尔寿式，即多行程迂回管屏式 拉姆辛型，即水平围绕上升管圈式式拉姆辛型，即水平围绕上升管圈式式 10深层分析垂直上升管屏式垂直上升管屏式 1-垂直管屏；垂直管屏；2-过热器；过热器；3-外置式过渡区；外置式过渡区；4-省煤器；省煤器；5-空气预热器；空气预热器； 6-给水如口；给水如口；7-过热蒸汽出口；过热蒸汽出口；8-烟气出口烟气出口 11深层分析回带管屏式回带管屏式 1-水平回带管屏；水平回带管屏；2-垂直回带管屏；垂直回带管屏；3-过热蒸汽出口；过热蒸汽出口；4-过热器；过热器；5-外置式过渡区；

6、外置式过渡区；6-省煤器；省煤器；7-给水入口；给水入口；8-空气预热器；空气预热器；9-烟气出口烟气出口 12深层分析水平围绕管圈式水平围绕管圈式 1-省煤器；省煤器；2-炉膛进水管；炉膛进水管；3-水分配集箱；水分配集箱；4-燃烧器；燃烧器；5-水平围绕管圈；水平围绕管圈；6-汽水混合物出口集箱；汽水混合物出口集箱；7-对流过热器；对流过热器；8-壁上过热器；壁上过热器；9-外置式过渡区；外置式过渡区；10-空气空气预热器预热器 13深层分析二、现代直流锅炉采用的形式二、现代直流锅炉采用的形式 由于锅炉向大容量、高参数发展；采用了膜式水冷由于锅炉向大容量、高参数发展；采用了膜式水冷壁；滑参

7、数运行和给水处理技术发展。因此直流锅壁；滑参数运行和给水处理技术发展。因此直流锅炉形式有了很大的变化。炉形式有了很大的变化。 一次垂直上升管屏式（一次垂直上升管屏式（up型）型） 炉膛下部多次上升、炉膛上部一次上升管屏式（炉膛下部多次上升、炉膛上部一次上升管屏式（fw型）型） 螺旋围绕上升管屏式螺旋围绕上升管屏式 14深层分析一次垂直上升管屏式（一次垂直上升管屏式（up型）型）15深层分析fw型型16深层分析螺旋围绕上升管屏式螺旋围绕上升管屏式17深层分析3 本机组特点本机组特点一、结构与技术特性一、结构与技术特性 本厂本厂600mw机组采用的是机组采用的是dg1950/25.4型直流锅炉型直

8、流锅炉 。是东。是东方锅炉（集团）股份有限公司与日本巴布科克方锅炉（集团）股份有限公司与日本巴布科克-日立公司及日立公司及东方东方-日立锅炉有限公司合作设计、联合制造的日立锅炉有限公司合作设计、联合制造的600mw超临超临界本生直流锅炉。该锅炉为超临界参数变压直流本生型锅界本生直流锅炉。该锅炉为超临界参数变压直流本生型锅炉，一次再热，前后墙对冲燃烧，单炉膛，尾部双烟道结炉，一次再热，前后墙对冲燃烧，单炉膛，尾部双烟道结构，采用挡板调节再热汽温，固态排渣，全钢构架，全悬构，采用挡板调节再热汽温，固态排渣，全钢构架，全悬吊结构，平衡通风，露天布置。吊结构，平衡通风，露天布置。 18深层分析 水冷壁

9、及水循环系统特性水冷壁及水循环系统特性 启动旁路系统特性启动旁路系统特性二、设计考虑与布置特点二、设计考虑与布置特点 设计指导原则设计指导原则 布置特点布置特点三、变压运行优点三、变压运行优点19深层分析第六章第六章 超临界锅炉超临界锅炉的结构的结构 20深层分析 省煤器 炉膛 低温过热器 屏式过热器 末级过热器 低温再热器 高温再热器 汽水分离器 贮水罐 去高压缸 去中压缸 来自高压加热器 来自高压缸 水汽流程水汽流程21深层分析1 蒸发受热面蒸发受热面一、水冷壁结构一、水冷壁结构 水冷壁结构特点水冷壁结构特点 下部螺旋盘绕上升，下部螺旋盘绕上升， 从水冷壁进口到折焰角下一定距从水冷壁进口到

10、折焰角下一定距离（标高离（标高52608.9 mm）处。）处。 上部垂直上升上部垂直上升 均为膜式壁结构均为膜式壁结构 两者间由过渡水冷壁转换连接两者间由过渡水冷壁转换连接 螺旋盘绕水冷壁管全部采用内螺纹管螺旋盘绕水冷壁管全部采用内螺纹管 优点：优点：既适合于变压既适合于变压运行及锅炉调峰，又便于支吊和经济运行及锅炉调峰，又便于支吊和经济 22深层分析水冷壁总体结构水冷壁总体结构23深层分析螺旋水冷壁管屏螺旋水冷壁管屏 螺旋水冷壁管均为六头、上升角螺旋水冷壁管均为六头、上升角60的内螺纹管，的内螺纹管，456 根，根， 管子规格管子规格38.17.5，材料，材料sa-213t2。 冷灰斗的倾斜

11、角度为冷灰斗的倾斜角度为55，除渣喉口宽度为，除渣喉口宽度为1.2432米。米。 冷灰斗处管子节距为冷灰斗处管子节距为50.8、49.827mm，中部螺旋管倾角为，中部螺旋管倾角为 19.471，管子节距，管子节距50.8 mm。 螺旋水冷壁管屏膜式采用双面坡口扁钢，厚度螺旋水冷壁管屏膜式采用双面坡口扁钢，厚度6.4，材，材料料 15crmo。24深层分析冷灰斗结构冷灰斗结构25深层分析过渡段水冷壁管屏过渡段水冷壁管屏从倾斜布置的水冷壁转换到垂直上升的水冷壁就需要过渡从倾斜布置的水冷壁转换到垂直上升的水冷壁就需要过渡结构，即过渡段水冷壁。结构，即过渡段水冷壁。l 螺旋水冷壁出口管几乎每间隔螺旋

12、水冷壁出口管几乎每间隔1根管子直接上升成为垂根管子直接上升成为垂 直水冷壁，另直水冷壁，另1根抽出到炉外，进入螺旋水冷壁出口集根抽出到炉外，进入螺旋水冷壁出口集 箱，再由连接管从螺旋水冷壁出口集箱引入到垂直水冷箱，再由连接管从螺旋水冷壁出口集箱引入到垂直水冷 壁进口集箱，由垂直水冷壁进口集箱拉出两倍引入螺旋壁进口集箱，由垂直水冷壁进口集箱拉出两倍引入螺旋 管数量的管子进入垂直水冷壁，螺旋管与垂直管的管数管数量的管子进入垂直水冷壁，螺旋管与垂直管的管数 比为比为3：1。这种结构的过渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁。这种结构的过渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁 的荷载平稳地传递到上部水冷壁。的荷载平稳地传递到

13、上部水冷壁。l 过渡段水冷壁管子规格过渡段水冷壁管子规格38.16.7，材料为，材料为sa-213t2。 26深层分析垂直膜式壁 螺 旋 水 冷 壁 出 口 集 箱 垂 直 水 冷 壁 进 口 集 箱 垂 直 水 冷 壁 进 口 集 箱 螺 旋 水 冷 壁 出 口 集 箱 螺旋膜式壁 过渡段水冷壁结构简图过渡段水冷壁结构简图27深层分析上部水冷壁管屏上部水冷壁管屏 上部炉膛水冷壁与常规炉膛水冷壁没有差异上部炉膛水冷壁与常规炉膛水冷壁没有差异 采用结构和制造较为简单的垂直管屏，垂直管屏管子规格采用结构和制造较为简单的垂直管屏，垂直管屏管子规格 为为31.88.2，节距，节距50.8；l 膜式扁钢

14、厚膜式扁钢厚6，材料为，材料为sa-387gr2 l 水冷壁出口工质汇入上部水冷壁出口集箱，后由连接管引水冷壁出口工质汇入上部水冷壁出口集箱，后由连接管引 入水冷壁出口汇集集箱，再有连接管引入启动分离器入水冷壁出口汇集集箱，再有连接管引入启动分离器 28深层分析二、螺旋管圈水冷壁的特点二、螺旋管圈水冷壁的特点 在在定的炉膛周界情况下，如采用垂直布置的水冷壁定的炉膛周界情况下，如采用垂直布置的水冷壁管，其管子根数基本固定，管子直径不能过细，为了管，其管子根数基本固定，管子直径不能过细，为了保证水冷壁管子的安全，必须保证一定的工质流量，保证水冷壁管子的安全，必须保证一定的工质流量，所以所以垂直管圈

15、的质量流速大小是受到严格限制的垂直管圈的质量流速大小是受到严格限制的。 容量较小的直流锅炉水冷壁往往存在着单位容量炉膛容量较小的直流锅炉水冷壁往往存在着单位容量炉膛周界尺寸过大，周界尺寸过大，水冷壁管子内难以保证足够的质量流水冷壁管子内难以保证足够的质量流速速 29深层分析解决炉膛周界和质量流速之间矛盾的方法一般有下述四种：解决炉膛周界和质量流速之间矛盾的方法一般有下述四种：（1）采用小管径和多次混合的水冷壁）采用小管径和多次混合的水冷壁（2）水冷壁采用工质再循环（低倍率和复合循环锅炉）水冷壁采用工质再循环（低倍率和复合循环锅炉）（3）采用多次上升垂直管圈型水冷壁）采用多次上升垂直管圈型水冷壁

16、（4）采用螺旋管圈型水冷壁采用螺旋管圈型水冷壁。本机组采用螺旋管圈型水冷壁本机组采用螺旋管圈型水冷壁30深层分析tsinln 螺旋管圈型水冷壁关键参数：螺旋管圈型水冷壁关键参数： 管子根数管子根数式中：式中：n 并列管子根数；并列管子根数；l 炉膛周界炉膛周界 螺旋管上升角；螺旋管上升角；t 水冷壁管子节距水冷壁管子节距 31深层分析32深层分析螺旋管圈型水冷壁关键参数：螺旋管圈型水冷壁关键参数： 上升角度上升角度盘旋圈数盘旋圈数1.52.5圈圈33深层分析2 过热器及再热器过热器及再热器 一、系统及总体特点一、系统及总体特点过热器系统过热器系统 去高压缸 去中压缸 来自高压加热器 来自高压缸

17、 汽水分离器 顶棚过热器 包墙过热器 低温过热器 屏式过热器 末级过热器 低温再热器 高温再热器 过热器一级减温器 过热器二级减温器 再热器减温器 34深层分析分分5级：级：1. 顶棚过热器顶棚过热器2. 包墙过热器包墙过热器3. 低温过热器低温过热器4. 屏式过热器屏式过热器5. 高温过热器高温过热器35深层分析 去高压缸 去中压缸 来自高压加热器 来自高压缸 汽水分离器 顶棚过热器 包墙过热器 低温过热器 屏式过热器 末级过热器 低温再热器 高温再热器 过热器一级减温器 过热器二级减温器 再热器减温器 再热器系统再热器系统分分2级：级：低温再热器低温再热器高温再热器高温再热器36深层分析二

18、、汽温特性及调节二、汽温特性及调节1.过热汽温过热汽温影响因素影响因素（有有再再热热）（无无再再热热）)hh(ggqgbhhqgbhhzrzrzrglnet,args grglnet,args gr 煤水比、给水温度、过量空气系数、火焰中心位置、受热面煤水比、给水温度、过量空气系数、火焰中心位置、受热面 粘污粘污37深层分析调节特点调节特点调节煤水比为主调节手段；辅以喷水减温调节煤水比为主调节手段；辅以喷水减温2.再热汽温再热汽温三、过热器运行问题（略）三、过热器运行问题（略）38深层分析2 尾部受热面尾部受热面 省煤器省煤器后竖井后烟道低过下方，顺列布置。后竖井后烟道低过下方，顺列布置。给水

19、单侧（炉右侧）引入，单根下水给水单侧（炉右侧）引入，单根下水连接管（炉右侧）引出。连接管（炉右侧）引出。蛇形管：蛇形管：50.87.1（sa-210c），），光管，光管，4管圈绕，横向节距管圈绕，横向节距114.3mm，168排，上下两组逆流布置。排，上下两组逆流布置。省煤器进口集箱：省煤器进口集箱：50888，sa106c；省煤器出口集箱省煤器出口集箱50888，sa106c。省煤器系统重量由包墙系统引出的汽省煤器系统重量由包墙系统引出的汽吊管悬吊。吊管悬吊。省煤器管束与四周墙壁间设有阻流板，省煤器管束与四周墙壁间设有阻流板，每组上两排迎流面及边排和弯头区域每组上两排迎流面及边排和弯头区域设

20、置防磨盖板。设置防磨盖板。 顶棚进口集箱水冷壁前上集箱二级过热器汇集集箱三级过热器进口集箱过热器二级减温器二级过热器进口集箱水冷壁凝渣管束水冷壁后墙出口集箱三级过热器出口集箱高再进口集箱高再出口集箱顶棚出口集箱低再进口集箱低再出口集箱后竖井前墙集箱再热器减温器后竖井吊挂管集箱再热器减温器后竖井中隔墙集箱一级过热器出口集箱后竖井吊挂管集箱后竖井后墙集箱刚性梁刚性梁刚性梁刚性梁刚性梁刚性梁刚性梁刚性梁刚性梁刚性梁顶棚出口集箱39深层分析空气预热器空气预热器 l采用采用32#,vi型回转式空气预热器，每台锅炉配置两台三型回转式空气预热器，每台锅炉配置两台三分仓空预器。分仓空预器。l 转子直径为转子直

21、径为13506mm，正常转数为，正常转数为0.99r/min，预热器采，预热器采用反转方式，即一次风温低，二次风温高，用反转方式，即一次风温低，二次风温高， 受热面自上而受热面自上而下分为三层，其高度分别为下分为三层，其高度分别为300+800,800,300mm。l 热端和中间段蓄热元件由定位板和波形板交替叠加而成，热端和中间段蓄热元件由定位板和波形板交替叠加而成，钢板厚度钢板厚度0.6mm，高度为，高度为300+800+800mm,材料为材料为q215-a.f。冷端蓄热元件由。冷端蓄热元件由1.2mm 厚垂直大波纹的定位板和平厚垂直大波纹的定位板和平板构成，高度为板构成，高度为300mm。

22、（冷端蓄热元件采用低合金耐腐。（冷端蓄热元件采用低合金耐腐蚀钢板。）蚀钢板。） 40深层分析空气预热空气预热器分解图器分解图41深层分析空气预热器空气预热器42深层分析第六章第六章 超临界锅炉超临界锅炉的水动力特性的水动力特性 43深层分析)1ln2(2wgzwbdqtt)1ln4d(qtt2wgzb 44深层分析)1ln2d(qttt2wmaxgzgzwb d d )1ln4d(qttt2wmaxgzgzb d d 45深层分析46深层分析 47深层分析 变化规律变化规律超临界压力下定压比热超临界压力下定压比热cp具有最大值时的温度为具有最大值时的温度为拟临界温拟临界温度度或或类临界温度。类

23、临界温度。 在在临界温度临界温度和和类临界温度类临界温度附近，工质的各主要参数发生比附近，工质的各主要参数发生比较大的变化。见图较大的变化。见图48深层分析49深层分析（a）泡状流；）泡状流； （b）弹状流；）弹状流； （c）环状流；）环状流； （d）雾状流）雾状流 50深层分析 51深层分析推导可得推导可得 d dcbap23 1r2i11q8ia d d d d 1ri1d2lb d d 1rdqlc22 52深层分析g = w 特性曲线特性曲线53深层分析2)w(dlp2rsrs d d )1 (x12)w(dllp2rszf d dw 增加，增加，lrs增加，增加， lzf减小，使得减

24、小，使得d减小，相应的减小，相应的 x 也减小；而且也减小；而且x减小影响程减小影响程度比度比w 增加影响程度大。因此，增加影响程度大。因此，w 增加，增加， 54深层分析 1ar46.7i d d55深层分析56深层分析57深层分析 提高蒸发受热面的压力提高蒸发受热面的压力 水冷壁人口处装节流圈水冷壁人口处装节流圈 提高水冷壁入口的质量流速提高水冷壁入口的质量流速 58深层分析 w (1.3-1.5) w*59深层分析重位压差的影响对水动力特性的影响有利于水动力特性位压差的影响对水动力特性的影响有利于水动力特性趋向稳定趋向稳定 g + g 当质量流速增加时，垂直管中重位压差的影响减少，这时当

25、质量流速增加时，垂直管中重位压差的影响减少，这时的水动力特性趋向于水平管圈的水动力特性的水动力特性趋向于水平管圈的水动力特性 ;当质量流速当质量流速小时，垂直管中重位压差的影响大，这时的水动力特性趋小时，垂直管中重位压差的影响大，这时的水动力特性趋向于自然循环管子的水动力特性向于自然循环管子的水动力特性 。60深层分析61深层分析 。动态动态 ：静态静态 ： 62深层分析 l同一根管子，给水量随时间作周期性波动，蒸发量也随同一根管子，给水量随时间作周期性波动，蒸发量也随时间作周期性波动，它们的波动相位差为时间作周期性波动，它们的波动相位差为180l脉动是不衰减的脉动是不衰减的 l对于垂直上升管

26、屏，也有管间脉动现象发生对于垂直上升管屏，也有管间脉动现象发生 。且对脉动且对脉动更敏感，更加严重更敏感，更加严重 63深层分析64深层分析 65深层分析66深层分析 ，热水段、蒸发段、过热段都在作周热水段、蒸发段、过热段都在作周期性波动，在交界处附近壁温周期性变化，最大波动甚期性波动，在交界处附近壁温周期性变化，最大波动甚至达到至达到150 ，因而使管子产生疲劳破坏因而使管子产生疲劳破坏 。 。67深层分析w 加节流圈；采用逐步扩大的管径（省煤加节流圈；采用逐步扩大的管径（省煤 器采用较小管径）器采用较小管径） 增加呼吸联箱，呼吸联箱处使压力均衡增加呼吸联箱，呼吸联箱处使压力均衡合适的压力和

27、热负荷合适的压力和热负荷 68深层分析 定义定义pjpiid dd d pjpjpjpjgaqi d dppppgaqi d d69深层分析gaqppjpjpjppgaqgaq pjpqqq pjpaaa pjpggg 70深层分析71深层分析热负荷分布不均匀。锅炉炉膛中沿宽度方向烟气的速度热负荷分布不均匀。锅炉炉膛中沿宽度方向烟气的速度场、温度场和热流的分布不均匀是造成水冷壁并联管组吸场、温度场和热流的分布不均匀是造成水冷壁并联管组吸热不均匀的主要原因热不均匀的主要原因 。和机组容量，炉内燃烧、流动工和机组容量，炉内燃烧、流动工况，燃烧器布置和运行方式，负荷变化，煤种变化等有况，燃烧器布置和

28、运行方式，负荷变化，煤种变化等有关。关。72深层分析l水平管圈水平管圈pppjpjgvzvz 热负荷的影响热负荷的影响结构的影响结构的影响工质在受热面进口处的焓值的影响工质在受热面进口处的焓值的影响压力的影响压力的影响73深层分析l垂直管圈垂直管圈2pjpjpjppjpppjpjg)w(zhgv1vzvz 74深层分析75深层分析 加节流圈加节流圈w76深层分析 管内工质沿着长度方向吸热并且含汽率的增加，工质的流管内工质沿着长度方向吸热并且含汽率的增加，工质的流动结构也相应发生变化。由于流动结构不同，传热特性不动结构也相应发生变化。由于流动结构不同，传热特性不同，以及管内工质温度的变化，则管壁

29、温度也随之变化同，以及管内工质温度的变化，则管壁温度也随之变化 。)1ln2d(qttt2wmaxgzgzwb d d )1ln4d(qttt2wmaxgzgzb d d 77深层分析管内工质流动沸腾传热工况管内工质流动沸腾传热工况 78深层分析 第一类传热第一类传热 。管内。管内2 2减减小，壁温升高。小，壁温升高。79深层分析 )d/l ,d,p,x,(fqnnlj 80深层分析第二类传热第二类传热管内管内2减小，壁温升减小，壁温升高高的传热的传热时，时， 与热负荷有关。与热负荷有关。时，时， 与压力、质量流速和管径与压力、质量流速和管径有关有关81深层分析第一类传热第一类传热第二类传热第

30、二类传热 在在82深层分析超临界压力下传热恶化实验曲线超临界压力下传热恶化实验曲线p=23mpa，w = 400kg/(m2.s)1 q=698kw/m2；2 q=6580kw/m2；3 q=465kw/m2；4 q=349kw/m283深层分析84深层分析使用较好的材料使用较好的材料 如如sa213-t23钢钢 ，耐温极限可达耐温极限可达460 推迟传热恶化推迟传热恶化85深层分析(a)(b)(c)86深层分析87深层分析88深层分析 一、管子烧坏（爆管）一、管子烧坏（爆管）1.影响安全性因素影响安全性因素l水动力多值性水动力多值性l停滞及倒流停滞及倒流l脉动脉动l热偏差热偏差l传热恶化传热

31、恶化l两相流体分配不均两相流体分配不均l水平管汽水分层水平管汽水分层l给水品质给水品质l管内工质热化学问题管内工质热化学问题l运行操作中问题运行操作中问题89深层分析2. 防爆措施防爆措施二、热膨胀问题二、热膨胀问题保证保证tb 50 90深层分析第九章第九章 超临界锅炉的启停超临界锅炉的启停一、单元制机组的启停一、单元制机组的启停锅炉由静止状态转变成运行状态的过程称为锅炉由静止状态转变成运行状态的过程称为启动启动。停运停运是启动的反过程，即由带负荷状态转变成静止状态。是启动的反过程，即由带负荷状态转变成静止状态。锅炉的启动分为：锅炉的启动分为：冷态启动冷态启动温态启动温态启动热态启动热态启动

32、极热态启动。极热态启动。 91深层分析与与600mw超临界机组配套的超临界直流锅炉，启动时超临界机组配套的超临界直流锅炉，启动时间间 ：冷态启动冷态启动 56小时左右小时左右 温态启动温态启动 23小时小时 热态启动热态启动 11.5小时小时 极热态启动极热态启动 1小时小时 92深层分析单元制机组锅炉停运类型：单元制机组锅炉停运类型：滑参数停运滑参数停运定参数停运定参数停运事故停运事故停运锅炉的启停过程是一个不稳定的变化过程，过程中锅炉工况的锅炉的启停过程是一个不稳定的变化过程，过程中锅炉工况的变化很复杂。变化很复杂。锅炉启动停运是锅炉机组运行的重要阶段，必须进行严密监视，锅炉启动停运是锅炉

33、机组运行的重要阶段，必须进行严密监视，优化各种工况，建立最佳的启动停运指标，以保证锅炉安全经优化各种工况，建立最佳的启动停运指标，以保证锅炉安全经济启停。济启停。 93深层分析二、直流锅炉启动特点二、直流锅炉启动特点为保证受热面安全工作，直流锅炉为保证受热面安全工作，直流锅炉启动一开始就必须启动一开始就必须建立启动流量和启动压力建立启动流量和启动压力在启动过程中，顺次出来的工质是水、水蒸汽，为减在启动过程中，顺次出来的工质是水、水蒸汽，为减少热量损失和工质损失，少热量损失和工质损失，装设了启动旁路系统装设了启动旁路系统直流锅炉没有汽包，升温过程可以快一些，即直流锅炉没有汽包，升温过程可以快一些

34、，即直流锅直流锅炉启动快炉启动快 94深层分析 一、启动流量和压力一、启动流量和压力启动时的最低给水流量称为启动时的最低给水流量称为启动流量启动流量，它由水冷壁安，它由水冷壁安全质量流速来决定；启动流量一般为（全质量流速来决定；启动流量一般为（25%35%）mcr给水流量。给水流量。 锅炉启动时的压力称为锅炉启动时的压力称为启动压力启动压力。不同类型的直流锅炉建立启动压力和启动流量的方法不同类型的直流锅炉建立启动压力和启动流量的方法是不同的是不同的 95深层分析锅炉类型启动压力建立方法水冷壁启动质量流速建立方法螺旋管圈、内置分离器的直流锅炉燃烧加热水冷壁逐渐产汽升压点火前由给水泵建立启动流量螺

35、旋管圈、内置分离器的直流锅炉；有辅助循环泵燃烧加热水冷壁逐渐产汽升压点火前由给水泵和辅助循环泵共同建立启动流量一次上升型直流锅炉给水泵建立压力点火前由给水泵建立启动流量启动质量流速和启动压力建立方法启动质量流速和启动压力建立方法 96深层分析二、升温速度二、升温速度 超临界、大容量直流锅炉的联箱、汽水分离器等部件的超临界、大容量直流锅炉的联箱、汽水分离器等部件的壁面较厚，故升温速度也受到一定的限制壁面较厚，故升温速度也受到一定的限制 三、启动水工况三、启动水工况锅水中杂质除了来自给水，还有管道系统及锅炉本体内的锅水中杂质除了来自给水，还有管道系统及锅炉本体内的沉积被溶入锅水。沉积被溶入锅水。

36、每次启动要对管道系统和锅炉本体进行冷、热态循环清每次启动要对管道系统和锅炉本体进行冷、热态循环清洗；以保证水工况满足安全运行要求。洗；以保证水工况满足安全运行要求。97深层分析四、受热面区段变化与工质膨胀四、受热面区段变化与工质膨胀 直流锅炉启动过程水的加热、蒸发及汽的过热三个受热面直流锅炉启动过程水的加热、蒸发及汽的过热三个受热面段是逐渐形成的。整个过程历经三个阶段段是逐渐形成的。整个过程历经三个阶段：第一阶段：启动初期，全部受热面用于加热水。特点为工第一阶段：启动初期，全部受热面用于加热水。特点为工质相态没有发生变化，锅炉出水流量等于给水流量。质相态没有发生变化，锅炉出水流量等于给水流量。

37、 第二阶段：受热面分为水加热和水汽化两个区段。第二阶段：受热面分为水加热和水汽化两个区段。 第三阶段：锅炉出口工质变成过热蒸汽时，锅炉受热面形第三阶段：锅炉出口工质变成过热蒸汽时，锅炉受热面形成水成水 加热、水汽化及蒸汽的过热三个区段。加热、水汽化及蒸汽的过热三个区段。 98深层分析工质膨胀工质膨胀 由第一阶段转变为第二阶段的过渡期，锅炉排出工质流量由第一阶段转变为第二阶段的过渡期，锅炉排出工质流量远大于给水流量的现象称为工质膨胀现象。工质膨胀是直远大于给水流量的现象称为工质膨胀现象。工质膨胀是直流锅炉启动过程中的重要现象。流锅炉启动过程中的重要现象。影响启动过程汽水膨胀的主要因素：影响启动过

38、程汽水膨胀的主要因素：启动压力、给水温度、锅炉蓄水量、燃料投入速度及吸热启动压力、给水温度、锅炉蓄水量、燃料投入速度及吸热量的分配。量的分配。了解工质膨胀特性，为直流锅炉拟定启动曲线以使锅炉安了解工质膨胀特性，为直流锅炉拟定启动曲线以使锅炉安全渡过膨胀期及锅炉启动系统设计提供了依据。全渡过膨胀期及锅炉启动系统设计提供了依据。 99深层分析五、热量与工质回收五、热量与工质回收 启动过程中锅炉排放水、汽量是很大的，造成工质与热量启动过程中锅炉排放水、汽量是很大的，造成工质与热量的损失。因此，应考虑采取一定的措施对排放工质与热量的损失。因此，应考虑采取一定的措施对排放工质与热量进行回收；例如将水回收

39、入除氧水箱或凝汽器，蒸汽回收进行回收；例如将水回收入除氧水箱或凝汽器，蒸汽回收入除氧水箱、加热器或凝汽器。入除氧水箱、加热器或凝汽器。 100深层分析 一、一、过热器旁路；过热器旁路是针对直流锅炉单元机组的过热器旁路；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汽包锅炉单元机组上 101深层分析二、二、 功能功能（1）辅助锅炉启动）辅助锅炉启动（2）协调机炉工况）协调机炉工况（3）热量与工质回收）热量与

40、工质回收（4）安全保护）安全保护 类型类型 内置式分离器启动系统内置式分离器启动系统外置式分离器启动系统外置式分离器启动系统102深层分析内置式分离器启动系统大致可分为：内置式分离器启动系统大致可分为：（1）扩容器式（大气式、非大气式）扩容器式（大气式、非大气式2种）种）（2）启动疏水热交换器式）启动疏水热交换器式（3）再循环泵式（并联和串联）再循环泵式（并联和串联2种）种）103深层分析石洞口二电厂石洞口二电厂1、2号机组启动旁路系统号机组启动旁路系统1-除氧器水箱；除氧器水箱；2-给水泵；给水泵；3-高压加热器；高压加热器；4-给水调节阀；给水调节阀；5-省煤器、水冷壁；省煤器、水冷壁；6

41、-启动分离器；启动分离器；7-过热器；过热器；8-再热器；再热器；9-高压旁路阀；高压旁路阀；10-再热器安全阀；再热器安全阀；11-低压旁路阀；低压旁路阀；12-大气扩容器；大气扩容器；13-疏水箱；疏水箱；14-疏水泵；疏水泵；15-冷凝器；冷凝器；16-凝结水泵；凝结水泵；17-低压加热器低压加热器 104深层分析带启动疏水热交换器的启动系统带启动疏水热交换器的启动系统1-除氧器水箱；除氧器水箱；2-给水泵；给水泵；3-压加热器；压加热器；4-给水调节阀；给水调节阀；5-启动疏水热交换器；启动疏水热交换器；6-省煤器；省煤器；7-水冷壁；水冷壁；8-启启动分离器；动分离器；9-分离器水位

42、控制阀分离器水位控制阀(anb阀阀) ；10-分离器水位阀分离器水位阀 （an阀）；阀）；11-分离器疏水阀（分离器疏水阀（aa阀）；阀）；12-疏水箱；疏水箱；13-冷凝器；冷凝器；14-疏水泵；疏水泵；15-低压加热器；低压加热器；16-旁路隔绝阀旁路隔绝阀 105深层分析2种再循环泵启动系统的布置种再循环泵启动系统的布置1-给水调节阀；给水调节阀；2-旁路给水调节阀；旁路给水调节阀；3-再循环泵；再循环泵；4-流量调节阀；流量调节阀；5-混合器；混合器；6-省煤器；省煤器；7-水冷壁水冷壁8-启动分离器；启动分离器；9-疏水和水位调节阀疏水和水位调节阀 106深层分析西西柏柏坡坡电电厂厂

43、启启动动旁旁路路系系统统107深层分析 启动分离器 省煤器 l p 水冷壁 ip 末级过热器 屏式过热器 低温过热器 冷凝器 hp 启动分离器贮水罐 启动排污 高压 加热器 冷凝水泵 冷凝水净化器 低压 加热器 除氧器 锅炉给水泵 给水调节阀 启动分离器 贮水罐溢流调节阀 高压汽机旁路阀 低压汽机旁路阀 高温再热器 低温再热器 高压汽机 中压汽机 低压汽机 三、某电厂三、某电厂dg1900/25.4-ii1型超临界机组直流锅炉启动系统型超临界机组直流锅炉启动系统 由由启动分离器、贮水罐、水位控制阀（启动分离器、贮水罐、水位控制阀（361阀）阀）等组成。等组成。 108深层分析炉前，垂直水冷壁混

44、炉前，垂直水冷壁混合集箱出口合集箱出口规格规格87698（保证（保证内径内径680），材料材料sa-336f12，直段高度，直段高度2.890m，总长为总长为4.08m，消旋器、阻水装置消旋器、阻水装置锥形，上下各锥形，上下各16根，切向向下根，切向向下 倾斜倾斜15汽（上部）、水汽（上部）、水 （下部）各（下部）各1根根2只只/ 台炉台炉汽水分离器汽水分离器109深层分析汽水分离器贮水罐汽水分离器贮水罐规格规格972111（保证内径（保证内径750），材料），材料为为sa-336f12，直段高度，直段高度17.5m，总长为，总长为18.95m 阻水装置阻水装置锥形，上下各锥形，上下各12根根

45、汽（上部）、水汽（上部）、水（下部）各（下部）各1根根1只只/ 台炉，考虑水台炉，考虑水位控制的稳定性位控制的稳定性110深层分析的冷态启动的冷态启动 一、一、二、二、三、三、 111深层分析 l p ip hp 启动分离器 省煤器 水冷壁 末级过热器 屏式过热器 低温过热器 冷凝器 启动分离器贮水罐 启动排污 高压 加热器 冷凝水泵 冷凝水净化器 低压 加热器 除氧器 锅炉给水泵 给水调节阀 启动分离器 贮水罐溢流调节阀 高压汽机旁路阀 低压汽机旁路阀 高温再热器 低温再热器 高压汽机 中压汽机 低压汽机 1 1）低压管路）低压管路清洗：清洗：确认各阀门状确认各阀门状态（开或闭）态（开或闭）

46、开启冷凝水泵开启冷凝水泵清洗冷凝器和清洗冷凝器和除氧器之间的低除氧器之间的低压管路压管路持续清洗直至持续清洗直至冷凝器入口水混冷凝器入口水混浊度低于浊度低于 3 ppm3 ppm 112深层分析 2 2）炉前段清洗：）炉前段清洗：清洗高压加热器段管路。清洗高压加热器段管路。 l p ip hp 启动分离器 省煤器 水冷壁 末级过热器 屏式过热器 低温过热器 冷凝器 启动分离器贮水罐 启动排污 高压 加热器 冷凝水泵 冷凝水净化器 低压 加热器 除氧器 锅炉给水泵 给水调节阀 启动分离器 贮水罐溢流调节阀 高压汽机旁路阀 低压汽机旁路阀 高温再热器 低温再热器 高压汽机 中压汽机 低压汽机 11

47、3深层分析 3 3）锅炉上水）锅炉上水对锅内加水；对锅内加水；加水至水位到达启动分离器贮水罐预标高。加水至水位到达启动分离器贮水罐预标高。4) 4) 炉水启动排污循环炉水启动排污循环用辅助蒸汽加热除氧器，保证除氧器出口水温在用辅助蒸汽加热除氧器，保证除氧器出口水温在8080左右；左右；继续向锅内加水。同时打开启动排污阀排（继续向锅内加水。同时打开启动排污阀排（361361阀）放炉水直至启动分离器出口水优质于下列指标值：阀）放炉水直至启动分离器出口水优质于下列指标值：铁质铁质 500 ppb 500 ppb 或浑浊度或浑浊度 3 ppm3 ppm油脂油脂 1 ppm 1 ppmphph值值 9.

48、5 9.5 l p ip hp 启动分离器 省煤器 水冷壁 末级过热器 屏式过热器 低温过热器 冷凝器 启动分离器贮水罐 启动排污 高压 加热器 冷凝水泵 冷凝水净化器 低压 加热器 除氧器 锅炉给水泵 给水调节阀 启动分离器 贮水罐溢流调节阀 高压汽机旁路阀 低压汽机旁路阀 高温再热器 低温再热器 高压汽机 中压汽机 低压汽机 114深层分析 5)5)炉水循环炉水循环保持炉水循环直至省煤器入口水质优于下列指标值：保持炉水循环直至省煤器入口水质优于下列指标值：电导率电导率 1 1 s/cm s/cm fe fe 100 pb 100 pbphph值值 9.3 9.3 9.5 9.5 l p i

49、p hp 启动分离器 省煤器 水冷壁 末级过热器 屏式过热器 低温过热器 冷凝器 启动分离器贮水罐 启动排污 高压 加热器 冷凝水泵 冷凝水净化器 低压 加热器 除氧器 锅炉给水泵 给水调节阀 启动分离器 贮水罐溢流调节阀 高压汽机旁路阀 低压汽机旁路阀 高温再热器 低温再热器 高压汽机 中压汽机 低压汽机 115深层分析 6) 6) 燃烧器点火燃烧器点火 确认启动油管路状态。启动通风系统，保证二次风量大于确认启动油管路状态。启动通风系统，保证二次风量大于3737b-mcrb-mcr风量；风量； 启动锅炉给水泵（启动锅炉给水泵（bfpbfp）；）； 维持锅炉给水流量高于维持锅炉给水流量高于25

50、%b-mcr25%b-mcr流量并重置锅炉主燃料（流量并重置锅炉主燃料（mftmft）；）； 当省煤器入口水质条件达到下列要求时，燃烧器点火；当省煤器入口水质条件达到下列要求时，燃烧器点火；电导率电导率 1 1 s/cm s/cm fe 100 pbfe 100 pbph 9.3ph 9.39.59.5 当因炉水量的增加导致分离器水位变高时，打开汽水分离器贮水罐溢流调节当因炉水量的增加导致分离器水位变高时，打开汽水分离器贮水罐溢流调节阀，维持分离器贮水罐水位。阀，维持分离器贮水罐水位。 l p ip hp 启动分离器 省煤器 水冷壁 末级过热器 屏式过热器 低温过热器 冷凝器 启动分离器贮水罐

51、 启动排污 高压 加热器 冷凝水泵 冷凝水净化器 低压 加热器 除氧器 锅炉给水泵 给水调节阀 启动分离器 贮水罐溢流调节阀 高压汽机旁路阀 低压汽机旁路阀 高温再热器 低温再热器 高压汽机 中压汽机 低压汽机 116深层分析 7)7)锅炉升温加压锅炉升温加压 当分离器中产生蒸汽时，汽机旁路阀当分离器中产生蒸汽时，汽机旁路阀、应处在自动操作状态；应处在自动操作状态； 燃料量调节燃料量调节阀阀控制控制燃料量提升锅炉温度；燃料量提升锅炉温度； 开启启动分离器贮水罐溢流调节阀开启启动分离器贮水罐溢流调节阀，维持维持启动启动分离器分离器贮水罐贮水罐水位；水位； 主蒸汽压力达到最主蒸汽压力达到最低低要求

52、压力时，要求压力时，高压高压汽机旁路阀控制主蒸汽压力；汽机旁路阀控制主蒸汽压力； 通过通过低压汽机旁路阀低压汽机旁路阀的的调节使再热蒸汽压力达到要求值。调节使再热蒸汽压力达到要求值。 l p ip hp 启动分离器 省煤器 水冷壁 末级过热器 屏式过热器 低温过热器 冷凝器 启动分离器贮水罐 启动排污 高压 加热器 冷凝水泵 冷凝水净化器 低压 加热器 除氧器 锅炉给水泵 给水调节阀 启动分离器 贮水罐溢流调节阀 高压汽机旁路阀 低压汽机旁路阀 高温再热器 低温再热器 高压汽机 中压汽机 低压汽机 117深层分析 8) 8) 热态清洗热态清洗 确认炉水循环状态下的水质；确认炉水循环状态下的水质

53、； 为通过为通过启动分离器贮水罐溢流调节启动分离器贮水罐溢流调节阀检阀检测测循环炉水的水质，循环炉水的水质， 此时此时停止锅炉升温停止锅炉升温、升、升压。压。 l p ip hp 启动分离器 省煤器 水冷壁 末级过热器 屏式过热器 低温过热器 冷凝器 启动分离器贮水罐 启动排污 高压 加热器 冷凝水泵 冷凝水净化器 低压 加热器 除氧器 锅炉给水泵 给水调节阀 启动分离器 贮水罐溢流调节阀 高压汽机旁路阀 低压汽机旁路阀 高温再热器 低温再热器 高压汽机 中压汽机 低压汽机 118深层分析 l p ip hp 启动分离器 省煤器 水冷壁 末级过热器 屏式过热器 低温过热器 冷凝器 启动分离器贮

54、水罐 启动排污 高压 加热器 冷凝水泵 冷凝水净化器 低压 加热器 除氧器 锅炉给水泵 给水调节阀 启动分离器 贮水罐溢流调节阀 高压汽机旁路阀 低压汽机旁路阀 高温再热器 低温再热器 高压汽机 中压汽机 低压汽机 9) 9) 汽汽轮轮机送气机送气 蒸汽条件蒸汽条件满满足汽机供汽条件足汽机供汽条件 （高高压压汽机旁路汽机旁路阀阀控制主蒸汽控制主蒸汽压压力大于最小力大于最小要求要求值值）；）； 启动汽机启动汽机（中压汽机）（中压汽机）； 10)10)并网并网 提高汽机提高汽机转转速；速； 同步同步调节调节汽机汽机转转速至速至 3000 rpm3000 rpm，然后然后给给汽机汽机带带初初负负荷荷

55、 。 119深层分析 增加增加燃燃油油量；量； 启启动动一次一次风风机和开始加机和开始加热热磨煤机；磨煤机； 一次风机 煤仓 空气预热器 送风机 炉 膛 暖油 截止阀 暖油 流量控制阀 轻油罐 轻油泵 磨煤机 引风机 给煤机 120深层分析 11) 11) 升升负负荷荷 启启动动磨煤机供磨煤机供应应煤粉；煤粉； 在在约约2020负负荷荷时时，关，关闭闭高低（高低（hp/lphp/lp）压压汽机旁路汽机旁路阀阀； 启启动动分离器分离器贮贮水罐水位下降水罐水位下降时时，关，关闭闭启启动动分离器分离器贮贮水罐溢流水罐溢流调节阀调节阀； 湿湿态态完全完全转换转换到干到干态态后，后，锅锅炉炉进进入直流运

56、行。入直流运行。 l p ip hp 启动分离器 省煤器 水冷壁 末级过热器 屏式过热器 低温过热器 冷凝器 启动分离器贮水罐 启动排污 高压 加热器 冷凝水泵 冷凝水净化器 低压 加热器 除氧器 锅炉给水泵 给水调节阀 启动分离器 贮水罐溢流调节阀 高压汽机旁路阀 低压汽机旁路阀 高温再热器 低温再热器 高压汽机 中压汽机 低压汽机 121深层分析 12) 12) 常常规规运行（直流运行）运行（直流运行） 30%30%负负荷以上荷以上时时自自动动滑滑压压运行开始；运行开始； 提高煤粉流量同提高煤粉流量同时时减少燃油流量；减少燃油流量； 机机组组在在90%90%及及以上以上负负荷下全荷下全压压

57、状状态态运行。运行。 l p ip hp 启动分离器 省煤器 水冷壁 末级过热器 屏式过热器 低温过热器 冷凝器 启动分离器贮水罐 启动排污 高压 加热器 冷凝水泵 冷凝水净化器 低压 加热器 除氧器 锅炉给水泵 给水调节阀 启动分离器 贮水罐溢流调节阀 高压汽机旁路阀 低压汽机旁路阀 高温再热器 低温再热器 高压汽机 中压汽机 低压汽机 122深层分析的停运及保养的停运及保养 一、一、 二、二、三、三、123深层分析 锅炉机组运行的状态决定着整个电厂运行的安全性和经济锅炉机组运行的状态决定着整个电厂运行的安全性和经济性。为此，必需认真监视各个重要的运行参数，必要时，性。为此，必需认真监视各个

58、重要的运行参数，必要时，对自动调节装置的工作进行及时调整。对自动调节装置的工作进行及时调整。 第十章第十章 超临界直流锅炉正常运行及调整超临界直流锅炉正常运行及调整 124深层分析 ：确保锅炉机组的安全运行确保锅炉机组的安全运行使锅炉的蒸发量适应外界负荷的需要使锅炉的蒸发量适应外界负荷的需要保持一定的炉膛负压保持一定的炉膛负压 保持正常的汽压和汽温保持正常的汽压和汽温保持汽水流程中某些中间点的温度等保持汽水流程中某些中间点的温度等 保持良好燃烧，尽量减少热损失，提高锅炉机组的热效率保持良好燃烧，尽量减少热损失，提高锅炉机组的热效率 125深层分析 glnet,argsgrbq)hh(g 126

59、深层分析gsglnet,argrhqgbh gsglnet,argrgrshqgbqgrhh 127深层分析 bbggg rhhgrgr shhgsgs qqqnet,ar,net,ar glgl128深层分析假设新工况的燃料发热量、锅炉热效率、给水焓都和原工况假设新工况的燃料发热量、锅炉热效率、给水焓都和原工况 相同，即相同，即q = 1、 = 1、s = 1，而负荷不同。，而负荷不同。 当当 /g = 1 时时grgrhhgbgb1ggbb 可保证可得129深层分析如果新工况的燃料发热量变大（如果新工况的燃料发热量变大（q1），则），则r1，主蒸汽温，主蒸汽温 度增高；假度增高；假如新工况锅炉热效率下降（如新工况锅炉热效率下降（1），则），则r1， 即主蒸汽温度下降；新工即主蒸