[發明專利]一種超臨界直流鍋爐節能運行控制方法

有效

• 申請號: 201510308980.6
• 申請日: 2015-06-05
• 公開（公告）號: CN104949095B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 劉為展;魯葉茂;劉麗莎;王松;戚明浩
• 申請（專利權）人: 大唐淮北發電廠
• 主分類號: F22B35/00
• 分類號: F22B35/00
• 代理公司: 北京振安創業專利代理有限責任公司 11025
• 代理人: 祁純陽

本發明涉及一種超臨界直流鍋爐節能運行控制方法，該方法通過確定合適的給水流量、控制燃料投用速率、采用氨、聯氨鈍化保護法加強鍋爐水系統內部保護，縮短了超臨界直流鍋爐啟動初期爐水品質達標時間，減少了爐水外排量及熱水熱量損失。該方法可大幅度縮短機組啟動時間、從而降低啟動過程中除鹽水、燃料、廠用電等消耗，減少機組啟動成本，達到節能的目的。

技術領域

本發明涉超臨界直流鍋爐技術領域，特別是指一種超臨界直流鍋爐節能運行控制方法。

背景技術

直流鍋爐的啟動過程：啟動初期，全部受熱面用于加熱水，工質相態沒有發生變化，鍋爐出水流量等于給水流量；隨著燃料投入量的增加，水冷壁內工質溫度逐漸升高，隨即出現工質膨脹現象，當產汽點后部的受熱面內水被汽水混合物代替后，鍋爐排出工質流量回復到等于給水流量；鍋爐出口工質變成過熱蒸汽時，鍋爐受熱面形成水加熱、水汽化及蒸汽的過熱3個區段。

超臨界直流鍋爐沒有汽包，也就沒有爐內水處理過程，所以對給水的質量要求很高，水經過初處理后再進行精處理。超臨界直流機組的容量大，啟動過程中消耗的水量大。超臨界直流鍋爐目前國內有兩種設計形式，一種為設置有爐水循環泵的直流鍋爐，一種為未設置爐水循環泵的直流鍋爐；采用帶有循環泵的超臨界鍋爐的啟動系統，能加快機組啟動速度，從而達到節能降耗減排的目的。但是由于爐水循環泵的工作環境惡劣，國產爐水循環泵的可靠性尚不盡如人意，而進口爐水循環泵的價格高的驚人，且故障率也較高，一旦出現故障后需要返廠修理，故維修成本較大。帶有循環泵的啟動系統投資大，運行操作復雜，轉動部件的運行和維護要求高。而無爐水循環泵的啟動系統雖然比帶爐水循環泵的啟動系統運行經濟性差但系統簡單，投資少，運行操作方便并且容易實現自動控制，維修工作量少，因此電廠多采用無爐水循環泵啟動系統。

與有爐水循環泵的超臨界鍋爐比較，無爐水循環泵超臨界鍋爐在啟停過程中存在以下幾個方面問題：

1.給水流量控制不當造成熱水外排

啟動流量越大，工質流經受熱面的質量流速也越大，這對受熱面的冷卻，改善水動力特性都是有利的，但工質的損失及熱量損失也相應增加，同時啟動旁路系統的設計容量也要加大。反之，啟動流量過小，受熱面冷卻和水動力穩定就得不到保證，因此，選擇啟動流量的原則是在保證受熱面得到可靠冷卻和工質流動穩定的條件下，啟動流量盡可能選擇得小一些。但是省煤器入口流量降低后與流量保護定值余度太小，給鍋爐運行控制帶來很大困難，而且由于流量降低可能會造成水冷壁流量不均勻，存在水冷壁局部超溫的問題，危及到鍋爐的安全。這就造成了對運行控制的高要求，操作不當極易造成爐水外排及熱量損失。

2.汽水膨脹期水位波動造成熱水外排

直流爐的啟動過程中：工質加熱、蒸發和過熱3個區段是逐步形成的，啟動初期，分離器前的受熱面起加熱水的作用，水溫逐步升高，而工質相態沒有發生變化，鍋爐出來的是加熱水，其體積流量基本等于給水流量。隨著燃料量的增加，爐膛溫度提高，換熱增強，當水冷壁內某點工質溫度達到飽和溫度時開始產生蒸汽，但在其后部的受熱面中的工質仍然為水。由于蒸汽比容比水大很多，引起局部壓力升高，將后部的水擠壓出去，使鍋爐出口工質流量大大超過給水流量。這種現象稱為工質膨脹現象。當蒸發點后部受熱面中的水被汽水混合物替代后，鍋爐出口工質流量才恢復到和給水流量一致。

啟動過程中隨著燃料投放量的增加，水冷壁溫度逐漸升高，隨之產生汽水膨脹現象，結果導致啟動分離器的水位和疏水量發生較大的波動；啟動過程中工質膨脹量的大小與分離器的位置有關，分離器前受熱面越多膨脹量越大；與啟動壓力有關，較高的啟動壓力可減少膨脹量；與啟動流量有關，隨著啟動流量的增加膨脹流出量的絕對量增加；與給水溫度有關，給水溫度降低，蒸發點后移，膨脹量減弱；與燃料投入速度有關，燃料投入速度愈大，膨脹量愈大；與鍋爐型式有關，一次上升型直流爐膨脹量小，而螺旋上升型直流爐膨脹量大。

3.停機后保養不當造成給水浪費及熱量的損失