1、超临界直流锅炉2主要内容主要内容1.1.概述概述1.1 1.1 名词定义名词定义1.2 1.2 超临界直流炉的特点超临界直流炉的特点2.2.超临界直流锅炉的典型结构超临界直流锅炉的典型结构2.1 2.1 蒸发受热面蒸发受热面2.2 2.2 启动系统启动系统2.3 2.3 燃烧系统燃烧系统3.3.超临界直流炉的运行特性超临界直流炉的运行特性3.1 3.1 启动前的水冲洗阶段启动前的水冲洗阶段3.2 3.2 点火、升温、升压阶段点火、升温、升压阶段3.3 3.3 干、湿态转换干、湿态转换4.4.超临界直流炉的运行调节超临界直流炉的运行调节4.1 4.1 蒸汽压力的控制与调节蒸汽压力的控制与调节4.
2、2 4.2 蒸汽温度的控制与调节蒸汽温度的控制与调节4.3 4.3 锅炉燃烧调整锅炉燃烧调整3水的临界点水的临界点 一、临界点、超临界、直流炉一、临界点、超临界、直流炉 1.1.临界点：水在加热过程中存在临界点：水在加热过程中存在一个状态点。一个状态点。 （1 1）低于临界点压力，从低温）低于临界点压力，从低温下的水加热到过热蒸汽的过程中要经下的水加热到过热蒸汽的过程中要经过汽化过程，即经过水和水蒸汽共存过汽化过程，即经过水和水蒸汽共存的状态；的状态； （2 2）如果压力在临界压力或临）如果压力在临界压力或临界压力以上时，水在加热的过程中就界压力以上时，水在加热的过程中就没有汽水共存状态而直接
3、从水转变为没有汽水共存状态而直接从水转变为蒸汽。蒸汽。 临界点的主要影响参数是压力和临界点的主要影响参数是压力和温度，水的临界点压力为温度，水的临界点压力为22.115MPa,22.115MPa,对应的温度对应的温度374.15374.15。第一节第一节 概述概述4 2. 2.超临界：当流体的压力和温度超过一定的值（临界点超临界：当流体的压力和温度超过一定的值（临界点）时，流体会处于一种介乎于液态和气态的中间态，称为超）时，流体会处于一种介乎于液态和气态的中间态，称为超临界态。临界态。 对锅炉来说对锅炉来说, ,主蒸汽压力超过（大于）临界点压力主蒸汽压力超过（大于）临界点压力（22.115MP
4、a)22.115MPa)的工况。的工况。 3.3.直流锅炉：锅炉中水或水蒸气在加热管道中的流动是直流锅炉：锅炉中水或水蒸气在加热管道中的流动是依靠水泵的作用，而且与自然循环锅炉和强制循环锅炉不同依靠水泵的作用，而且与自然循环锅炉和强制循环锅炉不同的是直流锅炉没有汽包，水在一次经过加热管道后就变成了的是直流锅炉没有汽包，水在一次经过加热管道后就变成了饱和蒸汽或过热蒸汽，故称之为直流锅炉。饱和蒸汽或过热蒸汽，故称之为直流锅炉。 直流炉可以适用于任何压力，但如果压力太低，则不如直流炉可以适用于任何压力，但如果压力太低，则不如自然循环锅炉，所以一般应用在自然循环锅炉，所以一般应用在P16MPaP16M
5、Pa的锅炉上。当然超的锅炉上。当然超（超）临界参数锅炉必须采用直流型式（超）临界参数锅炉必须采用直流型式 结论：结论： 超临界锅炉超临界锅炉从压力上的分类，一定是采用直流锅炉。从压力上的分类，一定是采用直流锅炉。 直流锅炉直流锅炉从有无汽包分类。直流锅炉不一定是超临界从有无汽包分类。直流锅炉不一定是超临界锅炉，可以是亚临界或以下压力的锅炉。锅炉，可以是亚临界或以下压力的锅炉。5 二、超临界直流炉的特点二、超临界直流炉的特点 1.1.热效率高，节约燃料热效率高，节约燃料 朗肯循环热效率随主蒸汽压力、温度的升高而朗肯循环热效率随主蒸汽压力、温度的升高而提高，超临界压力机组比亚临界机组热效率提高提高
6、，超临界压力机组比亚临界机组热效率提高223%3%，而超超临界机组的热效率比常规超临界机组的，而超超临界机组的热效率比常规超临界机组的高高4 4左右。左右。 在超超临界机组参数范围的条件下主蒸汽压力在超超临界机组参数范围的条件下主蒸汽压力提高提高1MPa1MPa，机组的热耗率就可下降，机组的热耗率就可下降0.130.130.15%; 0.15%; 主蒸汽温度每提高主蒸汽温度每提高1010，机组的热耗率就可下降，机组的热耗率就可下降0.250.250.3O0.3O；再热蒸汽温度每提高；再热蒸汽温度每提高1010，机组，机组的热耗率就可下降的热耗率就可下降0.150.150.200.20；在一定的
7、范围；在一定的范围内，如果增加再热次数，采用二次再热，则其热耗内，如果增加再热次数，采用二次再热，则其热耗率可较采用一次再热的机组下降正率可较采用一次再热的机组下降正1.41.41.61.6。6电厂名称容量 MW供电煤耗 g/kWh发电煤耗g/kWh厂用电率%华能南京电厂300324.5309.84.53华能营口电厂320337.2320.74.90华能伊敏电厂500329.53l1.25.55国华盘山电厂500331.O3l1.16.0石洞口电厂600308.2297.13.6绥中电厂800329.23l2.94.937 2. 2.污染排放低，保护环境污染排放低，保护环境 低低NONOx x
8、排放；低排放；低COCO2 2排放。排放。 3.3.无汽包，能快速启停无汽包，能快速启停 与自然循环锅炉相比，直流炉从冷态启动到满负荷运与自然循环锅炉相比，直流炉从冷态启动到满负荷运行，变负荷速度可提高一倍左右。行，变负荷速度可提高一倍左右。 4.4.水泵压头高水泵压头高 水冷壁的流动阻力全部要靠给水泵来克服，这部分阻水冷壁的流动阻力全部要靠给水泵来克服，这部分阻力约占全部阻力的力约占全部阻力的25253030。所需的给水泵压头高，既。所需的给水泵压头高，既提高了制造成本，又增加了运行耗电量。提高了制造成本，又增加了运行耗电量。 5.5.金属耗量少金属耗量少 锅炉本体金属消耗量最少，锅炉重量轻
9、。一台锅炉本体金属消耗量最少，锅炉重量轻。一台300MW300MW自自然循环锅炉的金属重量约为然循环锅炉的金属重量约为5500t5500t7200t7200t，相同等级的直，相同等级的直流炉的金属重量仅有流炉的金属重量仅有4500t4500t5680t5680t，一台直流锅炉大约可，一台直流锅炉大约可节省金属节省金属2000t2000t。加上省去了汽包的制造工艺，使锅炉制造。加上省去了汽包的制造工艺，使锅炉制造成本降低。成本降低。8 6. 6.需要设置专门的启动系统需要设置专门的启动系统 直流锅炉启动时约有直流锅炉启动时约有3030额定流量的工质经过水冷壁额定流量的工质经过水冷壁并被加热，为了
10、回收启动过程的工质和热量、并保证低负并被加热，为了回收启动过程的工质和热量、并保证低负荷运行时水冷壁管内有足够的质量流速，直流锅炉需要设荷运行时水冷壁管内有足够的质量流速，直流锅炉需要设置专门的启动系统，而且需要设置过热器的高压旁路系统置专门的启动系统，而且需要设置过热器的高压旁路系统和再热器的低压旁路系统。加上直流锅炉的参数比较高，和再热器的低压旁路系统。加上直流锅炉的参数比较高，需要的金属材料档次相应要提高，其总成本不低于自然循需要的金属材料档次相应要提高，其总成本不低于自然循环锅炉。环锅炉。 7.7.需要设置汽水分离器需要设置汽水分离器 系统中的汽水分离器在低负荷时起汽水分离作用并维系统
11、中的汽水分离器在低负荷时起汽水分离作用并维持一定的水位，在高负荷时切换为纯直流运行，汽水分离持一定的水位，在高负荷时切换为纯直流运行，汽水分离器作为通流承压部件。器作为通流承压部件。 8.8.需要较高的质量流速需要较高的质量流速 为了达到较高的质量流速，必须采用小管径水冷壁。为了达到较高的质量流速，必须采用小管径水冷壁。这样，不但提高了传热能力而且节省了金属，减轻了炉墙这样，不但提高了传热能力而且节省了金属，减轻了炉墙重量，同时减小了锅炉的热惯性。重量，同时减小了锅炉的热惯性。9 9. 9.热惯性小热惯性小 水冷壁的金属储热量和工质储热量最小，即热惯性最水冷壁的金属储热量和工质储热量最小，即热
12、惯性最小，使快速启停的能力进一步提高，适用机组调峰的要求。小，使快速启停的能力进一步提高，适用机组调峰的要求。但热惯性小也会带来问题，它使水冷壁对热偏差的敏感性但热惯性小也会带来问题，它使水冷壁对热偏差的敏感性增强。当煤质变化或炉内火焰偏斜时，各管屏的热偏差增增强。当煤质变化或炉内火焰偏斜时，各管屏的热偏差增大，由此引起各管屏出口工质参数产生较大偏差，进而导大，由此引起各管屏出口工质参数产生较大偏差，进而导致工质流动不稳定或管子超温。致工质流动不稳定或管子超温。 10.10.流动阻力大流动阻力大 为保证足够的冷却能力和防止低负荷下发生水动力多为保证足够的冷却能力和防止低负荷下发生水动力多值性以
13、及脉动，水冷壁管内工质的重量流速在值性以及脉动，水冷壁管内工质的重量流速在MCRMCR负荷时负荷时提高到提高到20002000/ /（ss）以上。加上管径减小的影响，使）以上。加上管径减小的影响，使直流锅炉的流动阻力显著提高。直流锅炉的流动阻力显著提高。 600MW600MW以上的直流锅炉的流动阻力一般为以上的直流锅炉的流动阻力一般为5.4MPa5.4MPa6.0MPa6.0MPa。10 11. 11.汽温调节汽温调节 汽温调节的主要方式是调节燃料量与给水量之比，辅助汽温调节的主要方式是调节燃料量与给水量之比，辅助手段是喷水减温或烟气侧调节。由于没有固定的汽水分界面，手段是喷水减温或烟气侧调节
14、。由于没有固定的汽水分界面，随着给水流量和燃料量的变化，受热面的省煤段、蒸发段和随着给水流量和燃料量的变化，受热面的省煤段、蒸发段和过热段长度发生变化，汽温随着发生变化，汽温调节比较困过热段长度发生变化，汽温随着发生变化，汽温调节比较困难。难。 12.12.容易发生水动力不稳定容易发生水动力不稳定 低负荷运行时，给水流量和压力降低，受热面入口的工低负荷运行时，给水流量和压力降低，受热面入口的工质欠焓增大，容易发生水动力不稳定。由于给水流量降低，质欠焓增大，容易发生水动力不稳定。由于给水流量降低，水冷壁流量分配不均匀性增大；压力降低，汽水比容变化增水冷壁流量分配不均匀性增大；压力降低，汽水比容变
15、化增大；工质欠焓增大，会使蒸发段和省煤段的阻力比值发生变大；工质欠焓增大，会使蒸发段和省煤段的阻力比值发生变化。化。 13.13.水冷壁可灵活布置水冷壁可灵活布置 水冷壁可灵活布置，可采用螺旋管圈或垂直管屏水冷壁。水冷壁可灵活布置，可采用螺旋管圈或垂直管屏水冷壁。采用螺旋管圈水冷壁有利于实现变压运行。采用螺旋管圈水冷壁有利于实现变压运行。11 14. 14.热偏差影响大热偏差影响大 超临界压力直流锅炉水冷壁管内工质温度随吸超临界压力直流锅炉水冷壁管内工质温度随吸热量而变，即管壁温度随吸热量而变。因此，热偏热量而变，即管壁温度随吸热量而变。因此，热偏差对水冷壁管壁温度的影响作用显著增大。差对水冷
16、壁管壁温度的影响作用显著增大。 15.15.存在传热恶化的可能存在传热恶化的可能 变压运行的超临界参数直流炉，在亚临界压力变压运行的超临界参数直流炉，在亚临界压力范围和超临界压力范围内工作时，都存在工质的热范围和超临界压力范围内工作时，都存在工质的热膨胀现象。在亚临界压力范围内可能出现膜态沸腾；膨胀现象。在亚临界压力范围内可能出现膜态沸腾；在超临界压力范围内可能出现类膜态沸腾。在超临界压力范围内可能出现类膜态沸腾。12各大锅炉厂设计思路及依据各大锅炉厂设计思路及依据 1.1.上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司600MW600MW超临界锅炉超临界锅炉引进引进ALSTOMALSTOM美国公司超临
17、界锅炉技术。美国公司超临界锅炉技术。 2.2.东方锅炉厂有限公司东方锅炉厂有限公司600MW 600MW 超临界锅炉超临界锅炉引进日引进日立巴威公司超临界锅炉技术立巴威公司超临界锅炉技术 3.3.哈尔滨锅炉厂有限公司哈尔滨锅炉厂有限公司600MW600MW超临界锅炉超临界锅炉引进三引进三井巴布科克公司超临界锅炉技术。井巴布科克公司超临界锅炉技术。 哈尔滨锅炉厂有限公司哈尔滨锅炉厂有限公司1000MW1000MW超临界锅炉超临界锅炉引进三引进三菱公司超临界锅炉技术。菱公司超临界锅炉技术。 4.4.北京巴威锅炉厂有限公司北京巴威锅炉厂有限公司600MW600MW超临界锅炉超临界锅炉引进引进美国巴威
18、公司超临界锅炉技术。美国巴威公司超临界锅炉技术。13第二节第二节 超临界直流锅炉的典型结构超临界直流锅炉的典型结构 一、锅炉典型结构及流程一、锅炉典型结构及流程 大型超临界煤粉锅炉的整大型超临界煤粉锅炉的整体布置主要采用体布置主要采用型布置和塔型布置和塔式布置，也有式布置，也有T T型布置方式。型布置方式。 型布置是传统普遍采用型布置是传统普遍采用的方式，烟气由炉膛经水平烟的方式，烟气由炉膛经水平烟道进入尾部烟道，在尾部烟道道进入尾部烟道，在尾部烟道通过各受热面后排出。通过各受热面后排出。 其主要优点是锅炉高度较其主要优点是锅炉高度较低，尾部烟道烟气向下流动有低，尾部烟道烟气向下流动有自生吹灰
19、作用，各受热面易于自生吹灰作用，各受热面易于布置成逆流形式，对传热有利布置成逆流形式，对传热有利等。等。14启动分离器顶棚过热器包墙过热器 低温过热器 一级减温 屏式过热器 二级减温 高温过热器省煤器去高压缸去中压缸来自高加来自高压缸炉膛低过屏过末过低再高再分离器贮水罐过热器一级减温再热器事故减温过热器二级减温水平烟道侧包后竖井前包后竖井侧包后竖井中隔后竖井后包水平烟道侧包启动分离器启动分离器低过屏过高过至高压缸一级减温一级减温二级减温器二级减温器顶棚过热器低再高再至中压缸事故减温器事故减温器低温再热器 再热器事故喷水减温 高温再热器汽水系统的流程：汽水系统的流程：15 二、蒸发受热面二、蒸发
20、受热面 早期直流锅炉蒸发受热面的形式主要有三早期直流锅炉蒸发受热面的形式主要有三种种:1:1）本生型（德国）本生型（德国）: :蒸发受热面型式为多次垂蒸发受热面型式为多次垂直上升管屏；直上升管屏；2 2）苏尔寿型（瑞士）苏尔寿型（瑞士）: :蒸发受热面蒸发受热面型式为多行程迂回管屏；型式为多行程迂回管屏；3 3）拉姆辛型（前苏联）拉姆辛型（前苏联）: :蒸发受热面型式为水平（螺旋）围绕管屏。蒸发受热面型式为水平（螺旋）围绕管屏。现代直流锅炉蒸发受热面不再单纯采用某一现代直流锅炉蒸发受热面不再单纯采用某一种形式，而是综合上述形式优点的组合式，如种形式，而是综合上述形式优点的组合式，如垂垂直直+
21、+内螺纹管；垂直内螺纹管；垂直+ +螺旋光管；垂直螺旋光管；垂直+ +螺旋内螺纹螺旋内螺纹管等。管等。.水冷壁的构造水冷壁的构造对于超临界变压运行锅炉，螺旋管圈水冷壁对于超临界变压运行锅炉，螺旋管圈水冷壁首先应用于超临界变压运行锅炉的水冷壁型式。首先应用于超临界变压运行锅炉的水冷壁型式。16炉膛水冷壁采用螺炉膛水冷壁采用螺旋管圈垂直管圈方式旋管圈垂直管圈方式（即下部炉膛的水冷壁（即下部炉膛的水冷壁采用螺旋管圈，上部炉采用螺旋管圈，上部炉膛的水冷壁为垂直），膛的水冷壁为垂直），保证质量流速符合要求。保证质量流速符合要求。 水冷壁采用全焊接水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁，水冷壁的膜式水冷壁，水冷壁采
22、用一次中间混合联箱采用一次中间混合联箱来实现螺旋管至垂直水来实现螺旋管至垂直水冷壁管的过渡。冷壁管的过渡。17螺旋管圈水冷壁炉管现有两种型式，一种是光管，另螺旋管圈水冷壁炉管现有两种型式，一种是光管，另一种是内螺纹管。后者是为了强化传热、防止传热恶化。一种是内螺纹管。后者是为了强化传热、防止传热恶化。可使水冷壁运行更安全，更可靠。但是，内螺纹管水冷壁可使水冷壁运行更安全，更可靠。但是，内螺纹管水冷壁的成本将增加的成本将增加1010一一1515。采用螺旋管水冷壁具有如下的优点：采用螺旋管水冷壁具有如下的优点：1 1）蒸发受热面采用螺旋管圈时，管子数目可按设计要）蒸发受热面采用螺旋管圈时，管子数目
23、可按设计要求而选取，不受炉膛大小的影响，可选取较粗管径以增加求而选取，不受炉膛大小的影响，可选取较粗管径以增加水冷壁的刚度；水冷壁的刚度；2 2）螺旋管圈热偏差小，工质流速高，水动力特性比较）螺旋管圈热偏差小，工质流速高，水动力特性比较稳定，不易出现膜态沸腾，又可防止产生偏高的金属壁温；稳定，不易出现膜态沸腾，又可防止产生偏高的金属壁温；3 3）无中间混合联箱，不会产生汽水混合物不均匀分配）无中间混合联箱，不会产生汽水混合物不均匀分配的问题；的问题；4 4）可采用光管，不必有制造工艺较复杂的内螺纹管，）可采用光管，不必有制造工艺较复杂的内螺纹管，而可实现锅炉的变压运行和带中间负荷的要求。而可实
24、现锅炉的变压运行和带中间负荷的要求。185 5）不需在水冷壁入口处和水冷壁下集箱）不需在水冷壁入口处和水冷壁下集箱进水管上装设节流圈以调节流量；进水管上装设节流圈以调节流量； 6 6）螺旋形管圈对燃料的适应范围比较大，）螺旋形管圈对燃料的适应范围比较大，可燃用挥发分低、灰分高的煤；可燃用挥发分低、灰分高的煤；7 7）能变压运行，快速启停，能适应电网）能变压运行，快速启停，能适应电网负荷的频繁变化，调频性能好。负荷的频繁变化，调频性能好。螺旋管圈虽有以上优点，但它的结构与制螺旋管圈虽有以上优点，但它的结构与制造工艺复杂，故制造与安装比较困难，所需工造工艺复杂，故制造与安装比较困难，所需工期较长。
25、期较长。19燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器水冷壁出口水冷壁出口介质温度介质温度垂直管布置水冷壁垂直管布置水冷壁螺旋上升式水冷壁螺旋上升式水冷壁热负荷热负荷前墙侧墙后墙侧墙前墙侧墙后墙侧墙流向流向流向流向流向流向流向流向螺旋管在盘旋上升的过程中，每根管子都经过炉膛下螺旋管在盘旋上升的过程中，每根管子都经过炉膛下部高热负荷区域的整个周界，途经宽度方向不同热负荷分部高热负荷区域的整个周界，途经宽度方向不同热负荷分布的区域。因此，螺旋管的每个管子，以整个长度而言，布的区域。因此，螺旋管的每个管子，以整个长度而言，热偏差很小。热偏差很小。 20 内螺纹螺旋管圈水冷壁: 管间吸热偏差小，
26、适应变压运行，能防止传热恶化。21螺旋管圈+内螺纹管漩涡效果 重力作用管子内表面充满了液体 22内螺纹垂直水冷壁优点：内螺纹垂直水冷壁优点：. .水冷壁阻力较小，可降低给水泵耗电量，其水冷壁的水冷壁阻力较小，可降低给水泵耗电量，其水冷壁的总阻力仅为螺旋管圈的一半左右。总阻力仅为螺旋管圈的一半左右。. .与光管相比，内螺纹管的传热特性较好。与光管相比，内螺纹管的传热特性较好。. .安装焊缝少，减少了安装工作量和焊口可能泄漏机率，安装焊缝少，减少了安装工作量和焊口可能泄漏机率，并缩短了安装工期。并缩短了安装工期。. .水冷壁本身支吊，且支承结构和刚性梁结构简单，热水冷壁本身支吊，且支承结构和刚性梁
27、结构简单，热应力小，可采用传统的支吊型式。应力小，可采用传统的支吊型式。. .维护和检修较易，检查和更换管子较方便。维护和检修较易，检查和更换管子较方便。. .比螺旋管圈结渣轻。比螺旋管圈结渣轻。缺点：缺点：. .水冷壁管径较细，内螺纹管相对于光管来说价格较高，水冷壁管径较细，内螺纹管相对于光管来说价格较高，一般高出一般高出10101515。需装设节流孔圈，增加了水冷壁和下。需装设节流孔圈，增加了水冷壁和下集箱结构的复杂性，节流圈的加工精度要求高，调节较为复集箱结构的复杂性，节流圈的加工精度要求高，调节较为复杂。杂。. .机组容量会受垂直管屏管径的限制，对容量较小机组，机组容量会受垂直管屏管径
28、的限制，对容量较小机组，其炉膛周界相对较大，无法保证质量流速。其炉膛周界相对较大，无法保证质量流速。23 三、启动系统三、启动系统 1.1.启动系统的作用启动系统的作用 1 1）建立启动压力和启动流量；）建立启动压力和启动流量； 2 2）回收工质和热量；）回收工质和热量； 3 3）实现锅炉各受热面之间和锅炉与）实现锅炉各受热面之间和锅炉与汽轮机之间工质状态的配合。汽轮机之间工质状态的配合。 2.2.主要设备主要设备 （1 1）炉水循环泵；）炉水循环泵； （2 2）启动分离器；）启动分离器； （3 3）分离器储水罐；）分离器储水罐； （4 4）疏水扩容器。）疏水扩容器。24 启动分离器 省煤器
29、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 机组的汽水流程：机组的汽水流程：25HWL-2 VALVE, V-157F-31CF-39V-150NWL VALVE, V-149DEAERATORHWL-1 VALVE, V-154V-147V-143TO CONDENSATERECEIVING TANKTO HPHEATERSF-31BF-3
30、0F-31AF-32S-1FLASH TANKWARM-UPLINE TO DSHMULTI-HOLEORIFICETO ATMOSPHEREF-9,20,29F-352627 汽水分离器汽水分离器 汽水分离器有内置式和外置式两种。汽水分离器有内置式和外置式两种。 内置式分离器在启动完毕后，并不从系统中切除而是内置式分离器在启动完毕后，并不从系统中切除而是串联在锅炉汽水流程内，因此它的工作参数串联在锅炉汽水流程内，因此它的工作参数( (压力和温度压力和温度) )要求比较高，但控制阀门可以简化。要求比较高，但控制阀门可以简化。 外置式分离器在锅炉启动完毕后与系统分开，工作参数外置式分离器在锅炉启
31、动完毕后与系统分开，工作参数( (压力和温度压力和温度) )的要求可以比较低，但控制阀门要求较高。的要求可以比较低，但控制阀门要求较高。 汽的出路有：去过热器、去再热器、去高压加热器、汽的出路有：去过热器、去再热器、去高压加热器、去除氧器，去凝汽器。去除氧器，去凝汽器。 水的出路有：去除氧器、去凝汽器、去地沟。水的回水的出路有：去除氧器、去凝汽器、去地沟。水的回收途径与水质指标有关：水含铁量小于收途径与水质指标有关：水含铁量小于80ug/L80ug/L回收入凝汽回收入凝汽器，回收工质，但热量损失了；水中含铁量大于器，回收工质，但热量损失了；水中含铁量大于1000ug/L1000ug/L排入地沟
32、不回收。回收入除氧器水箱与回收入凝汽器比，排入地沟不回收。回收入除氧器水箱与回收入凝汽器比，前者水阻力小得多，节省给水泵电耗。前者水阻力小得多，节省给水泵电耗。28图图1 启动分离器结构简图启动分离器结构简图 图图2 启动分离器储水罐结构简图启动分离器储水罐结构简图 29第三节第三节 超临界直流炉的运行特性超临界直流炉的运行特性 一、启动前的水冲洗阶段一、启动前的水冲洗阶段 直流锅炉除了对给水品质要求严格以外，启动直流锅炉除了对给水品质要求严格以外，启动阶段还要进行冷水和热水的清洗，以便确保受热面阶段还要进行冷水和热水的清洗，以便确保受热面内部的清洁和传热安全。内部的清洁和传热安全。 锅炉进水
33、至分离器内有水位出现，控制清洗水锅炉进水至分离器内有水位出现，控制清洗水量为启动流量。清洗分低压系统和高压系统两步进量为启动流量。清洗分低压系统和高压系统两步进行。行。 低压系统清洗路线：凝汽器低压系统清洗路线：凝汽器凝结水泵凝结水泵低压低压加热器加热器除氧器除氧器凝汽器（或地沟）；凝汽器（或地沟）； 高压系统清洗路线：凝结水泵高压系统清洗路线：凝结水泵低压加热器低压加热器除氧器除氧器给水泵给水泵高压加热器高压加热器省煤器省煤器水冷壁水冷壁启动分离器启动分离器扩容器扩容器疏水箱疏水箱凝汽器（或地沟）。凝汽器（或地沟）。含铁量小于含铁量小于100ug/L100ug/L时结束清洗，锅炉点火。时结束
34、清洗，锅炉点火。30 二、点火升温、升压阶段二、点火升温、升压阶段 直流锅炉启动时，由于没有自然循环回路，所以直流直流锅炉启动时，由于没有自然循环回路，所以直流锅炉水冷壁冷却的唯一方式是从锅炉开始点火就不断地向锅炉水冷壁冷却的唯一方式是从锅炉开始点火就不断地向锅炉进水，并保持一定的工质流量，以保证受热面良好的锅炉进水，并保持一定的工质流量，以保证受热面良好的冷却。该流量应一直保持到蒸汽达到相应负荷（称启动流冷却。该流量应一直保持到蒸汽达到相应负荷（称启动流量），然后随负荷的增加而增加。量），然后随负荷的增加而增加。 启动流量的选择，直接关系到直流锅炉启动过程的安启动流量的选择，直接关系到直流锅
35、炉启动过程的安全经济性。全经济性。 维持启动流量为维持启动流量为35%MCR35%MCR，锅炉总风量大于，锅炉总风量大于35%35%，高压，高压旁路控制方式置启动位置，锅炉可点火。零压点火后，启旁路控制方式置启动位置，锅炉可点火。零压点火后，启动分离器内最初无压，随着燃料量的增加，当启动分离器动分离器内最初无压，随着燃料量的增加，当启动分离器中有蒸汽时，即开始起压。随着继续增加投入燃料量，分中有蒸汽时，即开始起压。随着继续增加投入燃料量，分离器内的压力逐渐升高，由启动分离器和高温过热器出口离器内的压力逐渐升高，由启动分离器和高温过热器出口集箱的内外壁温差控制直流锅炉的升压速度。集箱的内外壁温差
36、控制直流锅炉的升压速度。31 控制燃料投入速度不宜过快、过大，调节分控制燃料投入速度不宜过快、过大，调节分离器各排放通道的排放量，以防止水冷壁超压和离器各排放通道的排放量，以防止水冷壁超压和启动分离器水位失控。启动分离器水位失控。 对外置式分离器的系统，冷态启动时水冷壁对外置式分离器的系统，冷态启动时水冷壁压力高出分离器压力许多，工质膨胀时燃烧率已压力高出分离器压力许多，工质膨胀时燃烧率已较高，分离器的产汽量超过冲转所需要的耗汽量，较高，分离器的产汽量超过冲转所需要的耗汽量，故汽轮机冲转在膨胀之前进行（但热态启动仍是故汽轮机冲转在膨胀之前进行（但热态启动仍是膨胀后冲转）。这样既有利于协调蒸汽参
37、数、减膨胀后冲转）。这样既有利于协调蒸汽参数、减小启动热损失，又可避免低温再热器因旁路容量小启动热损失，又可避免低温再热器因旁路容量限制了蒸汽流量而引起管子超温。限制了蒸汽流量而引起管子超温。32 点火以后，随着炉膛热负荷的增加，水冷壁的工点火以后，随着炉膛热负荷的增加，水冷壁的工质温度逐渐升高，在不稳定加热过程中，中部某点工质温度逐渐升高，在不稳定加热过程中，中部某点工质首先汽化，体积突然增大，引起局部压力突然升高，质首先汽化，体积突然增大，引起局部压力突然升高，急剧地将后面的工质推向出口，造成锅炉排出量大大急剧地将后面的工质推向出口，造成锅炉排出量大大超过锅炉给水量，这种现象（称工质膨胀）
38、将持续一超过锅炉给水量，这种现象（称工质膨胀）将持续一段时间，直至出口为湿饱和蒸汽时为止。段时间，直至出口为湿饱和蒸汽时为止。 如膨胀量过大，将使锅炉内的工质压力和启动分如膨胀量过大，将使锅炉内的工质压力和启动分离器水位都一时难以控制。离器水位都一时难以控制。 影响工质膨胀的因素主要有启动流量、给水温度、影响工质膨胀的因素主要有启动流量、给水温度、燃料的投入速度等。启动流量越大，膨胀量越大；给燃料的投入速度等。启动流量越大，膨胀量越大；给水温度越低，膨胀到来越迟，膨胀量越小；投入的燃水温度越低，膨胀到来越迟，膨胀量越小；投入的燃料量大，投燃料速度快，工质先达到沸点的位置在炉料量大，投燃料速度快
39、，工质先达到沸点的位置在炉膛下辐射区，膨胀点后的存水量就多，总的膨胀量大；膛下辐射区，膨胀点后的存水量就多，总的膨胀量大；同时局部压力升高快，因而瞬时的最大排出量也愈大。同时局部压力升高快，因而瞬时的最大排出量也愈大。33 三、干湿态转换三、干湿态转换 最低直流负荷是锅炉进入干态运行的起始点（一般最低直流负荷是锅炉进入干态运行的起始点（一般转换在转换在35%35%负荷左右，对于负荷左右，对于600MW600MW的机组来说给水流量大的机组来说给水流量大概在概在650t/h650t/h左右），在此负荷以下，当燃烧率增加的时左右），在此负荷以下，当燃烧率增加的时候候, ,省煤器和水冷壁内的给水流量固
40、定不变。转换的过省煤器和水冷壁内的给水流量固定不变。转换的过程如下程如下: : 1. 1.带炉水循环泵锅炉带炉水循环泵锅炉 当燃料逐渐增加的时候当燃料逐渐增加的时候, ,由于进入省煤器和水冷壁的由于进入省煤器和水冷壁的给水流量不变给水流量不变, ,产生的蒸汽量逐渐增加产生的蒸汽量逐渐增加, ,由炉水泵返回的由炉水泵返回的再循环水量减少再循环水量减少, ,由给水泵来的给水量逐渐增加由给水泵来的给水量逐渐增加, ,保持省保持省煤器入口给水流量不变煤器入口给水流量不变, ,燃料的增加只是提高分离器入燃料的增加只是提高分离器入口湿蒸汽的焓值。口湿蒸汽的焓值。 从干态转换到湿态与湿态转换到干态刚好相反。
41、从干态转换到湿态与湿态转换到干态刚好相反。34 2. 2.不带炉水泵锅炉的干湿态的转换不带炉水泵锅炉的干湿态的转换 两种炉型最大的区别在炉水泵自身有一定的回流两种炉型最大的区别在炉水泵自身有一定的回流量，带有炉水泵的超临界机组工质有一定量的回收，量，带有炉水泵的超临界机组工质有一定量的回收，损失较少，相反成本增加，系统相对应复杂。没有炉损失较少，相反成本增加，系统相对应复杂。没有炉水泵的超临界机组有一套水启动疏水回收系统，一般水泵的超临界机组有一套水启动疏水回收系统，一般回收到排汽装置或凝汽器，工质损失较大。回收到排汽装置或凝汽器，工质损失较大。 超临界直流锅炉启动初期有一个最小给水流量超临界
42、直流锅炉启动初期有一个最小给水流量500t/h500t/h左右（根据设计要求不同有所改变）以保证水左右（根据设计要求不同有所改变）以保证水冷壁水动力循环，以防止传热恶化造成水冷壁局部超冷壁水动力循环，以防止传热恶化造成水冷壁局部超温爆管，由此可见超临界直流锅炉启动初期有一个最温爆管，由此可见超临界直流锅炉启动初期有一个最小给水流量尤为关键（所以带有小给水流量尤为关键（所以带有MFTMFT保护）也就是说保护）也就是说干湿态的转换省煤器入口流量要大于最小给水流量且干湿态的转换省煤器入口流量要大于最小给水流量且此时锅炉燃烧要稳定，在逐步加大燃烧量，实现逐步此时锅炉燃烧要稳定，在逐步加大燃烧量，实现逐
43、步转换，防止因为操之过急导致超温、超压等一系列问转换，防止因为操之过急导致超温、超压等一系列问题的出现。题的出现。35 我们把两种在启动分离系统布置不同的锅炉因我们把两种在启动分离系统布置不同的锅炉因炉水泵的循环增加的省煤器给水流量可以看作是主炉水泵的循环增加的省煤器给水流量可以看作是主给水的旁路系统，这样问题就简单而明了化了。其给水的旁路系统，这样问题就简单而明了化了。其实两者的干湿态的转换过程是基本一致的就是维持实两者的干湿态的转换过程是基本一致的就是维持省煤器入口流量在一定范围内，而逐步增加燃料量省煤器入口流量在一定范围内，而逐步增加燃料量使分离器出口温度逐步达到微过热蒸汽而没有水再使分
44、离器出口温度逐步达到微过热蒸汽而没有水再分离出来的一个过程。分离出来的一个过程。36第四节第四节 超临界直流炉的运行调节超临界直流炉的运行调节 锅炉运行调整的任务就是要根据用户（汽锅炉运行调整的任务就是要根据用户（汽轮机）的要求，保质（压力、温度和轮机）的要求，保质（压力、温度和 蒸汽品蒸汽品质）、保量（蒸发量）并适时地供给汽轮机所质）、保量（蒸发量）并适时地供给汽轮机所需要的过热蒸汽，同时锅炉机组本身还必须做需要的过热蒸汽，同时锅炉机组本身还必须做到安全与经济。到安全与经济。 直流锅炉蒸汽参数的稳定主要取决于两个直流锅炉蒸汽参数的稳定主要取决于两个平衡：平衡：1 1）汽轮机功率和锅炉蒸发量的
45、平衡；）汽轮机功率和锅炉蒸发量的平衡；2 2）燃料量与给水量的平衡。燃料量与给水量的平衡。 第一个平衡能稳住汽压；第二个平衡能稳住汽第一个平衡能稳住汽压；第二个平衡能稳住汽温。温。37 一、汽压的调节一、汽压的调节 1.1.汽压波动的影响汽压波动的影响 汽压降低使蒸汽做功能力下降，减少其在汽轮机中膨汽压降低使蒸汽做功能力下降，减少其在汽轮机中膨胀做功的焓降胀做功的焓降 。 汽压过高，机械应力大，将危及锅炉、汽轮机和蒸汽汽压过高，机械应力大，将危及锅炉、汽轮机和蒸汽管道的安全管道的安全 。 汽压的变化速率对锅炉也有影响汽压的变化速率对锅炉也有影响（汽包炉将可能造成蒸汽大量携带锅水，使蒸汽品质恶化
46、（汽包炉将可能造成蒸汽大量携带锅水，使蒸汽品质恶化和过热汽温降低。）和过热汽温降低。） 汽包炉汽压的急剧变化可能影响锅炉水循环的安全性）汽包炉汽压的急剧变化可能影响锅炉水循环的安全性）汽压经常反复地变化，使锅炉承压受热面金属经常处于交汽压经常反复地变化，使锅炉承压受热面金属经常处于交变应力的作用。变应力的作用。38 2. 2.直流炉压力调节直流炉压力调节 压力调节的任务，实质上就是保持锅炉压力调节的任务，实质上就是保持锅炉出力和汽轮机所需的蒸汽量相等。出力和汽轮机所需的蒸汽量相等。 在直流锅炉中，炉膛内放热量的变化并在直流锅炉中，炉膛内放热量的变化并不直接引起锅炉出力的变化。直流锅炉的出不直接
47、引起锅炉出力的变化。直流锅炉的出力首先应当由给水量保证，然后对燃料量进力首先应当由给水量保证，然后对燃料量进行相应的调整，以保持其他参数。在采用自行相应的调整，以保持其他参数。在采用自动调节的直流锅炉上，往往还利用调节汽轮动调节的直流锅炉上，往往还利用调节汽轮机的调速汽门的开度来稳定汽压。机的调速汽门的开度来稳定汽压。39 二、过热蒸汽温度的调节二、过热蒸汽温度的调节 （一）影响汽温的因素（一）影响汽温的因素 1.1.煤水比煤水比 若给水流量不变而增大燃料量，由于受热面若给水流量不变而增大燃料量，由于受热面热负荷成比例增加，热水段长度和蒸发段长度必热负荷成比例增加，热水段长度和蒸发段长度必然缩
48、短，而过热段长度相应延长，过热汽温就会然缩短，而过热段长度相应延长，过热汽温就会升高；升高； 若燃料量不变而增大给水流量，由于总热量若燃料量不变而增大给水流量，由于总热量并未改变，所以（热水段并未改变，所以（热水段+ +蒸发段）必然延伸，蒸发段）必然延伸，而过热段长度随之缩短，过热汽温就会降低。而过热段长度随之缩短，过热汽温就会降低。40 2. 2.给水温度给水温度 若给水温度降低，在同样给水量和煤水若给水温度降低，在同样给水量和煤水比的情况下，直流锅炉的加热段将延长，过比的情况下，直流锅炉的加热段将延长，过热段缩短（表现为过热器进口汽温降低），热段缩短（表现为过热器进口汽温降低），过热汽温会
49、随之降低；再热器出口汽温则由过热汽温会随之降低；再热器出口汽温则由于汽轮机高压缸排汽温度的下降而降低。因于汽轮机高压缸排汽温度的下降而降低。因此，当给水温度降低时，必须改变原来设定此，当给水温度降低时，必须改变原来设定的煤水比，即适当增大燃料量，才能保持住的煤水比，即适当增大燃料量，才能保持住额定汽温。额定汽温。41 3. 3.受热面沾污受热面沾污 炉膛结焦使锅炉传热量减少，排烟温度升高，炉膛结焦使锅炉传热量减少，排烟温度升高，锅炉效率降低。对工质而言，则锅炉效率降低。对工质而言，则1kg1kg工质的总吸热工质的总吸热量减少。而工质的加热热和蒸发热之和一定，所以，量减少。而工质的加热热和蒸发热
50、之和一定，所以，过热吸热（包括过热器和再热器）减少。故过热汽过热吸热（包括过热器和再热器）减少。故过热汽温降低。但再热器吸热因炉膛出口烟温的升高而增温降低。但再热器吸热因炉膛出口烟温的升高而增加，对于再热汽温，进口再热汽温的降低和再热器加，对于再热汽温，进口再热汽温的降低和再热器吸热量的增大影响相反，所以变化不大。吸热量的增大影响相反，所以变化不大。 对流式过热器和再热器的积灰使传热量减小，对流式过热器和再热器的积灰使传热量减小，使过热汽温和再热汽温降低。使过热汽温和再热汽温降低。 在调节煤水比时，若为炉膛结焦，可直接增大在调节煤水比时，若为炉膛结焦，可直接增大煤水比；但过热器结焦，则增大煤水
