超臨界機(jī)組啟動(dòng)和運(yùn)行第一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五

根據(jù)快速起停和靈活的機(jī)組負(fù)荷跟蹤性能的需要,啟動(dòng)系統(tǒng)可采用不同的形式:即擴(kuò)容器和帶有再循環(huán)泵等形式。帶有擴(kuò)容器的啟動(dòng)系統(tǒng)初投資比較低,啟動(dòng)操作比較簡單;而采用引進(jìn)技術(shù)國產(chǎn)化的新一代600MW超臨界機(jī)組多數(shù)采用帶有再循環(huán)泵的啟動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)對提高機(jī)組快速啟停性能和保證水冷壁在30%～35%MCR以下范圍內(nèi)的運(yùn)行安全性具有良好的性能和比較成熟的技術(shù)。第二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五超臨界鍋爐啟動(dòng)過程中的主要問題無汽包，啟動(dòng)一開始就必須不間斷給鍋爐上水。啟動(dòng)流量是30％，必須要有啟動(dòng)系統(tǒng)回收工質(zhì)和熱量。為了縮短啟動(dòng)時(shí)間，鍋爐送出的蒸汽參數(shù)應(yīng)該按照汽機(jī)要求逐漸提高。啟動(dòng)過程中存在汽水的熱膨脹問題。導(dǎo)致水動(dòng)力不穩(wěn)定和蒸汽帶水。對于中間再熱機(jī)組，要在啟動(dòng)時(shí)保護(hù)再熱器。第三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五2超臨界600MW機(jī)組的啟動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)系統(tǒng)由啟動(dòng)分離器、再循環(huán)泵、貯水箱、水位控制閥、截止閥、管道及附件等組成。啟動(dòng)系統(tǒng)的主要管道包括:過冷水管道,循環(huán)泵入口管道,循環(huán)泵出口管道,高水位控制管道,循環(huán)泵旁路管道及暖管系統(tǒng)管道等。啟動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置有循環(huán)泵,通過循環(huán)泵建立蒸發(fā)系統(tǒng)的工質(zhì)循環(huán),保證水冷壁在低負(fù)荷下有良好冷卻效果所需的最小流量。第四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五給水經(jīng)省煤器和水冷壁加熱后,形成汽水混合物,流入汽水分離器,經(jīng)汽水分離后的熱水被循環(huán)泵重新送入省煤器。采用循環(huán)泵可減少工質(zhì)流失及熱量損失,提高機(jī)組的啟動(dòng)速度和對跟蹤負(fù)荷變化的適應(yīng)性能,節(jié)省啟動(dòng)燃料,提高電廠的經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)可減少啟動(dòng)時(shí)對鍋爐的熱沖擊。超臨界600MW機(jī)組的啟動(dòng)系統(tǒng)采用2個(gè)啟動(dòng)分離器,在鍋爐啟動(dòng)過程中和低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可進(jìn)行有效的汽水分離。啟動(dòng)分離器為直立式布置,其結(jié)構(gòu)型式為圓柱形筒體、球形封頭、筒體及封頭材料均為SA-335P91。貯水箱為圓柱形結(jié)構(gòu),內(nèi)徑為732.9mm,長度約為22.5m,具有足夠的水容積和汽擴(kuò)散空間。貯水箱上設(shè)置有水位測點(diǎn)、壓力測點(diǎn)、溫度測點(diǎn)、放氣、疏水接頭等。第五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五3循環(huán)泵的投運(yùn)條件和工作特點(diǎn)為了保證機(jī)組正常啟動(dòng),避免啟動(dòng)系統(tǒng)的誤動(dòng)作,鍋爐循環(huán)泵由運(yùn)行人員啟動(dòng)。循環(huán)泵啟動(dòng)允許條件為循環(huán)泵冷卻水正常,循環(huán)泵出口至分離器儲(chǔ)水箱之間的再循環(huán)閥(382)開啟。當(dāng)負(fù)荷低于29%BMCR時(shí),為保證水冷壁系統(tǒng)的正常冷卻,循環(huán)泵投入運(yùn)行。如果此時(shí)循環(huán)泵處于自動(dòng)狀態(tài),并且循環(huán)泵啟動(dòng)條件滿足時(shí),循環(huán)泵將自動(dòng)復(fù)位。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷高于31%BMCR時(shí),鍋爐進(jìn)入純直流運(yùn)行工況,循環(huán)泵應(yīng)關(guān)閉。當(dāng)貯水箱中壓力過高、水位過低、入口靜壓頭過低及過冷水量較低時(shí),循環(huán)泵處于超壓、入口汽化及冷卻不良等不安全的運(yùn)行工況,此時(shí)循環(huán)泵將跳閘。第六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五4啟動(dòng)系統(tǒng)的功能及控制方式設(shè)置省煤器排氣功能鍋爐上水時(shí),為避免流動(dòng)的不穩(wěn)定或流量分配不均以及防止受熱面的氧腐蝕,必須排放掉省煤器中的空氣,故應(yīng)開啟省煤器放氣閥。當(dāng)MFT（MainFuelTrip，即鍋爐主燃料跳閘）復(fù)位時(shí),省煤器放氣閥連鎖關(guān)閉,避免運(yùn)行過程中因閥門開放而引起水冷壁缺水干燒事故。這一功能與亞臨界鍋爐啟動(dòng)排氣的功能一致。第七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五貯水箱水位控制功能當(dāng)系統(tǒng)處于直流運(yùn)行狀態(tài)時(shí),循環(huán)泵停止運(yùn)行,通過387閥門來控制貯水箱中的水位,避免貯水箱滿水或缺水,它類似于汽包水位控制。為了能夠隨時(shí)根據(jù)負(fù)荷變化啟動(dòng)循環(huán)泵,專門設(shè)置的暖管系統(tǒng)應(yīng)投入運(yùn)行,以保證循環(huán)泵系統(tǒng)處于熱備用狀態(tài)。當(dāng)循環(huán)泵處于運(yùn)行狀態(tài)或減溫器關(guān)斷閥關(guān)閉時(shí),387閥連鎖關(guān)閉。第八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五專門設(shè)置的循環(huán)泵過冷水調(diào)節(jié)功能為循環(huán)泵安全運(yùn)行提供必要條件由于循環(huán)泵處于飽和水狀態(tài),一旦壓力降低,就有汽化的危險(xiǎn)。因此由給水泵出口至儲(chǔ)水箱的過冷水系統(tǒng)將少量未經(jīng)高壓加熱器加熱的給水送至貯水箱,為冷卻循環(huán)泵提供過冷水,并保證循環(huán)泵入口凈壓頭,防止循環(huán)泵入口的水發(fā)生汽化,同時(shí)也避免省煤器沸騰。當(dāng)爐水達(dá)到要求的質(zhì)量后,建立了正常的循環(huán),準(zhǔn)備點(diǎn)火前,應(yīng)開啟383閥門,調(diào)節(jié)過冷水流量,使其滿足循環(huán)泵入口靜壓頭的要求。當(dāng)再循環(huán)管路的381閥門即將關(guān)閉時(shí),由383閥門將過冷水流量減至0。當(dāng)貯水箱水位達(dá)到高水位時(shí),383閥門連鎖關(guān)閉。第九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五專門設(shè)置暖管系統(tǒng)使啟動(dòng)系統(tǒng)隨時(shí)處于熱暖管系統(tǒng)的作用是當(dāng)鍋爐處于直流運(yùn)行,啟動(dòng)系統(tǒng)處于停運(yùn)狀態(tài)時(shí),從省煤器出口引出少量溫度較高的水至循環(huán)泵管路和高水位控制管路,使啟動(dòng)系統(tǒng)一直處于熱備用狀態(tài)。一旦機(jī)組負(fù)荷降低,啟動(dòng)系統(tǒng)投運(yùn)時(shí),可減少工質(zhì)對啟動(dòng)系統(tǒng)的熱沖擊,尤其是減少對循環(huán)泵的熱沖擊。第十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五貯水箱高水位控制可防止分離器帶水運(yùn)行當(dāng)循環(huán)泵未投運(yùn)時(shí),341閥用來控制貯水箱的高水位,鍋爐點(diǎn)火后不久,爐膛中的水被加熱,產(chǎn)生氣泡,并迅速膨脹,儲(chǔ)水箱水位將迅速上升,此時(shí)341閥應(yīng)有預(yù)動(dòng)作,以保證汽水膨脹時(shí)能迅速開啟。水冷壁循環(huán)流量控制是本系統(tǒng)的核心技術(shù)鍋爐點(diǎn)火后,當(dāng)通過分離器的蒸汽流量達(dá)到約7%BMCR,且蒸汽流量等于給水泵流量時(shí),341閥關(guān)閉,循環(huán)泵停止運(yùn)行。此時(shí)由381閥控制貯水箱的水位。第十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五專門設(shè)置保證循環(huán)泵最小流量的循環(huán)泵再循環(huán)泵運(yùn)行時(shí),在任何工況下都必須保證循環(huán)泵安全運(yùn)行的最小流量。循環(huán)泵的最小流量一般為5%BMCR。第十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五5機(jī)組啟動(dòng)過程中啟動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)鍋爐上水鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí),首先通過給水泵給鍋爐上水。在此期間省煤器放氣閥打開,以便排除省煤器中的空氣。當(dāng)貯水箱中的水位達(dá)到高水位后,高水位控制閥(341)開啟,以控制貯水箱中的水位。在點(diǎn)火之前,保持給水流量約30%BMCR,給水品質(zhì)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。如果給水品質(zhì)不良,可以用給水泵將水送入水冷壁,經(jīng)汽水分離器后,由貯水箱排至冷凝器,進(jìn)入水處理設(shè)備處理。對于嚴(yán)重污染的水,可就地排放。給水品質(zhì)滿足要求后,給水泵流量減小至7%BMCR,其中4%BMCR的流量直接進(jìn)入省煤器,另外3%BMCR流量經(jīng)過冷水管道進(jìn)入貯水箱。當(dāng)負(fù)荷增加至>7%BMCR時(shí),給水流量隨著負(fù)荷的增加而增加。在循環(huán)泵運(yùn)行的工況下,水冷壁的流量一直保持不低于30%BMCR。第十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五啟動(dòng)再循環(huán)泵給水品質(zhì)滿足要求后,可減小給水泵流量,啟動(dòng)再循環(huán)泵,建立水冷壁的工質(zhì)循環(huán)。此過程中,分離器和貯水箱與汽包的作用相同,貯水箱水位由高水位控制閥控制。鍋爐點(diǎn)火及受熱面保護(hù)如果所有的啟動(dòng)條件和聯(lián)鎖保護(hù)就緒,鍋爐就可以點(diǎn)火。鍋爐點(diǎn)火時(shí),還需要特別注意受熱面的保護(hù)問題。點(diǎn)火初期,水冷壁和省煤器中由再循環(huán)泵提供足以冷卻受熱面的熱量,即進(jìn)入省煤器和水冷壁的流量為30%BMCR。而過熱器和再熱器中無蒸汽通過,處于干燒狀態(tài),需要設(shè)置專門的措施保護(hù)。為此,必須限制燃料量和燃料投放速度。當(dāng)過熱器和再熱器未建立足夠的蒸汽流量之前,監(jiān)視保護(hù)爐膛出口的煙氣溫度,并確保進(jìn)入過熱器區(qū)的煙溫不高于過熱器金屬材料的允許溫度,同時(shí)考慮煙溫偏差的影響,應(yīng)監(jiān)控?zé)煖夭桓哂?38℃。當(dāng)過熱器和再熱器內(nèi)的流量>15%BMCR時(shí),可以投入減溫器來控制蒸汽溫度。第十四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五水位控制鍋爐點(diǎn)火后,水在水冷壁中被迅速加熱,產(chǎn)生氣泡,形成汽水混合物,并迅速膨脹。此時(shí)應(yīng)將貯水箱2個(gè)高水位控制閥全部打開,以控制貯水箱中的水位。隨蒸汽流量的增加,給水泵應(yīng)逐漸增加流量以維持鍋爐負(fù)荷增加的需要。當(dāng)汽機(jī)主汽閥前的蒸汽壓力達(dá)到汽機(jī)沖轉(zhuǎn)所需的最低壓力后,可以進(jìn)行汽機(jī)沖轉(zhuǎn)。第十五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五關(guān)閉再循環(huán)泵,進(jìn)入直流運(yùn)行模式隨燃燒率和負(fù)荷的增加,進(jìn)入汽水分離器的汽水混合物的干度也逐漸提高。在鍋爐負(fù)荷提高到本生點(diǎn)以上后,進(jìn)入汽水分離器的將全部是蒸汽。此時(shí)鍋爐進(jìn)入直流運(yùn)行模式,再循環(huán)泵關(guān)閉。啟動(dòng)系統(tǒng)由暖管系統(tǒng)時(shí)刻維持一定的溫度以便熱備用。鍋爐和汽機(jī)在30%BMCR～84%BMCR之間采用滑壓運(yùn)行模式。在鍋爐停爐過程中,鍋爐和汽機(jī)的負(fù)荷在本生點(diǎn)以上是不斷降低的。當(dāng)負(fù)荷降至30%BMCR時(shí),應(yīng)開啟再循環(huán)泵。隨著燃燒率和負(fù)荷的連續(xù)下降,在汽水分離器中將有水被分離出來。隨負(fù)荷進(jìn)一步降低,分離器分離出來的水量增多,此時(shí)應(yīng)逐漸降低給水泵的出力,同時(shí)增加再循環(huán)泵的出力,以維持水冷壁冷卻的最低工質(zhì)流量,并且將貯水箱水位保持在適當(dāng)高度。在汽機(jī)達(dá)到最小負(fù)荷時(shí),鍋爐和汽機(jī)可以停運(yùn)。第十六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五6啟動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)(1)減少直流鍋爐啟動(dòng)過程中的工質(zhì)損失和熱損失。(2)加快啟動(dòng)速度,節(jié)省啟動(dòng)燃料,提高機(jī)組對負(fù)荷變化的跟蹤性能。(3)有利于大氣環(huán)境、水環(huán)境和土地環(huán)境保護(hù)。(4)減少啟動(dòng)時(shí)工質(zhì)對循環(huán)泵和水冷壁的熱沖擊。(5)控制靈活快速,在各種啟動(dòng)條件下,由于汽水膨脹的產(chǎn)生,水位會(huì)突然膨脹和收縮,采用循環(huán)泵和高水位控制閥快速調(diào)節(jié)循環(huán)流量和水箱水位,保護(hù)鍋爐的正常啟動(dòng)及運(yùn)行。第十七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五(6)啟動(dòng)時(shí)間更短,調(diào)節(jié)更靈活。滿足帶基本負(fù)荷和參與快速調(diào)峰的要求,同時(shí)滿足周末停機(jī)及兩班制運(yùn)行方式。適應(yīng)中國電力市場的峰谷差較大的具體情況。(7)帶有循環(huán)泵的啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),給水泵與循環(huán)泵為并聯(lián)運(yùn)行方式。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是無需給水與循環(huán)水的混合器,且循環(huán)泵發(fā)生故障時(shí),給水系統(tǒng)仍然可以繼續(xù)運(yùn)行。(8)循環(huán)泵處于飽和水狀態(tài),一旦壓力降低,就有汽化的危險(xiǎn)。(9)造價(jià)較高,維修比較復(fù)雜。(10)啟動(dòng)操作相對帶擴(kuò)容器式的啟動(dòng)系統(tǒng)略微復(fù)雜。第十八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五7最低直流負(fù)荷的選擇最低直流負(fù)荷越低,循環(huán)泵流量和啟動(dòng)系統(tǒng)的容量可設(shè)計(jì)得越小,這對于降低啟動(dòng)系統(tǒng)的投資,減小啟動(dòng)損失十分有利。但受水冷壁冷卻所需要的最低質(zhì)量流速限制,直流負(fù)荷的范圍越寬,高負(fù)荷時(shí)的質(zhì)量流速就越高。例如,對于內(nèi)螺紋管水冷壁,若在25%負(fù)荷時(shí)的直流運(yùn)行的最低質(zhì)量流速為500kg/(m2·s),則額定負(fù)荷時(shí)的質(zhì)量流速達(dá)到2000kg/(m2·s)。負(fù)荷低于25%,必須投入汽水分離器及循環(huán)泵。若直流運(yùn)行確定為35%,則在35%負(fù)荷以下,循環(huán)泵就必須投入運(yùn)行。擴(kuò)大了循環(huán)泵運(yùn)行的負(fù)荷范圍,需提高了循環(huán)泵的設(shè)計(jì)流量,同時(shí)水冷壁循環(huán)安全性的可控性也會(huì)隨之提高。所以帶有循環(huán)泵的啟動(dòng)系統(tǒng)對于降低水冷壁質(zhì)量流速,減少流動(dòng)阻力,也起著相當(dāng)重要的作用。第十九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五超臨界機(jī)組的運(yùn)行定壓運(yùn)行：爐跟機(jī)，通過改變調(diào)節(jié)汽閥的開度，調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽流量和壓力。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽閥前的蒸汽壓力和溫度不隨負(fù)荷變化。低負(fù)荷范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)性差，但是調(diào)壓速度快，汽壓穩(wěn)定，對外界負(fù)荷變動(dòng)的響應(yīng)快，對電網(wǎng)調(diào)頻適應(yīng)性強(qiáng)。變壓運(yùn)行：最大優(yōu)勢是提高機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性。降低機(jī)組熱耗率，降低給水泵功率消耗，易于維持再熱蒸汽溫度，在機(jī)組啟動(dòng)階段可縮短啟動(dòng)時(shí)間，減少機(jī)組啟動(dòng)過程中的工質(zhì)和熱量損失，節(jié)省燃料。低壓蒸汽放熱系數(shù)小，可提前暖機(jī)并降低汽輪機(jī)汽缸、轉(zhuǎn)子的壁溫變化速度，減小熱應(yīng)力。第二十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五超臨界機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行中存在的主要問題調(diào)峰機(jī)組的特點(diǎn)是啟動(dòng)次數(shù)多，啟停和變負(fù)荷速度快。受熱金屬元件的低周疲勞和高溫蠕變（汽水分離器、過熱器集汽聯(lián)箱、三通管等），需要減小壁厚，控制變負(fù)荷速度。金屬部件的膨脹差。設(shè)計(jì)時(shí)留一定撓度克服，運(yùn)行中控制變負(fù)荷速度。對汽水參數(shù)和燃燒調(diào)節(jié)技術(shù)水平要求提高鍋爐熱慣性小對汽溫調(diào)節(jié)的要求高第二十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五1超臨界機(jī)組的變負(fù)荷運(yùn)行模式1）定壓運(yùn)行鍋爐蒸發(fā)量在25％－100％范圍內(nèi)，汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力保持恒定，利用汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)進(jìn)汽量。2）滑壓運(yùn)行汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力依靠鍋爐調(diào)節(jié)，汽輪機(jī)采用全周進(jìn)汽方式。3）復(fù)合滑壓運(yùn)行模式例如汽輪機(jī)有四個(gè)調(diào)節(jié)閥，三閥全開，滑壓運(yùn)行負(fù)荷范圍為25％－90％兩閥全開，滑壓運(yùn)行負(fù)荷范圍為25％－60％第二十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五超臨界參數(shù)機(jī)組普遍采用定壓－變壓－定壓運(yùn)行方式。機(jī)組負(fù)荷在30％MCR以下，為保證水動(dòng)力的穩(wěn)定性，采用定壓方式。機(jī)組負(fù)荷在30％－90％MCR，為提高經(jīng)濟(jì)性，采用變壓運(yùn)行方式。機(jī)組負(fù)荷大于90％MCR，采用定壓運(yùn)行，既可提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，又能試機(jī)組適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)頻的要求。第二十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五2超臨界機(jī)組變壓運(yùn)行特點(diǎn)變壓運(yùn)行可提高機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行的熱效率。降低給水泵功率消耗。600MW超臨界機(jī)組在50％額定負(fù)荷變壓運(yùn)行時(shí)，給水泵電耗只有額定負(fù)荷的45％－50％。改善汽輪機(jī)暖機(jī)加熱過程的均勻性變壓運(yùn)行機(jī)組的蒸汽溫度在全負(fù)荷范圍內(nèi)基本保持不變。變壓運(yùn)行再熱蒸汽壓力隨負(fù)荷