[發明專利]一種鍋爐系統及其失電保護方法

在審

• 申請號: 201810982712.6
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109114539A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 鄧博宇;張縵;楊海瑞;呂俊復
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F22B37/44
• 分類號: F22B37/44
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

本發明公開了一種鍋爐系統及其失電保護方法，通過在鍋爐系統設置小排量泄放閥及其連鎖保護控制邏輯，當緊急失電事故發生時，當主蒸汽壓力達到起跳壓力值或水冷壁出口工質溫度達到上限值時，小排量泄放閥自動開啟；此時，如果主蒸汽壓力達到PCV閥的整定壓力，則手動操作PCV閥阻止其起跳；通過蒸汽泄放，使得主蒸汽壓力持續下降；當主蒸汽壓力降至回座壓力且水冷壁工質出口溫度低于設定上限時，小排量泄放閥自動關閉；持續上述起跳和關閉操作，直到恢復供電。泄放閥總額定排量為鍋爐蒸發量的1％～6％。本發明通過小排量保護泄放閥的起跳和回座，間歇性泄放鍋爐水冷壁內工質，控制水冷壁內壓力及管壁溫度，能夠在較長時間內保證水冷壁的安全。

技術領域

本發明涉及了一種鍋爐系統及其失電保護方法，屬于鍋爐技術領域。

背景技術

循環流化床(CFB)鍋爐因其自身結構的特點，在運行過程中鍋爐主循環回路內存有大量的高溫床料，同時為了防止受熱面的磨損，其回路中還布置有大量防磨耐火材料，因此，當電廠發生緊急失電事故時，床料及耐火材料熱慣性造成的危險可能更甚煤粉鍋爐。超臨界CFB機組由于其汽水系統采用直流型式，當發生緊急失電事故后，鍋爐主給水泵將停止運轉，導致給水中斷。此外，鍋爐一次風機、二次風機、引風機以及給煤機也將同時停機。此時，爐內燃燒雖然已經基本得到抑制，但爐內的高溫灰渣、煙氣、爐墻以及澆注料等還蓄積有大量熱量，其將通過熱輻射和熱傳導，繼續將熱量傳遞給各受熱面，使受熱管內工質持續升溫升壓。若不針對這一情況采取必要措施，很可能造成受熱面燒損、爆管乃至爆炸等重大安全事故，帶來巨大的人員和財產損失。據估計，對于350MW超臨界CFB機組，一次全廠失電事故的修理費用及電量損失費用在1000萬元以上。

目前國內已投運的超臨界CFB機組主要為350MW等級，而該等級機組一般采用不帶外置床換熱器的布置形式，因此在電廠緊急失電條件下，鍋爐水冷壁將取代外置床成為最有可能發生超溫爆管的部件。

為了應對緊急失電可能導致的上述安全事故，部分投運的超臨界CFB機組配備了緊急補給水系統，以保護鍋爐的水冷壁和錐形閥。該系統的造價不菲，一般都在2000萬元以上。除去龐大的初期投資之外，在電廠正常生產過程中，還需要對該系統定期進行檢測，以保證事故時其投運的可靠性和快速性，運行維護成本亦很高。而與此相對的是，電廠發生緊急失電事故的概率很低，故在其整個使用壽命內，配備的緊急補給水系統也難有機會派上用場。

正是在這樣的背景下，需要著眼于緊急失電事故條件下爐內物理過程的特點，結合電廠實際操作運行經驗，減少壓力控制閥(Pressure Control Valve，PCV)和安全閥的起跳次數，從而減少電廠高品質的蒸汽損失量的同時，延長了閥門的使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于提供一種針對鍋爐系統緊急失電事故的小排量泄放保護方法，尤其用來保證電廠失電事故條件下超臨界CFB鍋爐水冷壁的安全性，以補充或取代原有的緊急補給水系統并減少PCV閥和安全閥的動作次數，提高電廠的經濟效益和競爭力。

本發明通過如下技術方案實現：

一種鍋爐系統，包括鍋爐主蒸汽管、設置在鍋爐主蒸汽管的壓力表、設置在鍋爐主蒸汽管的PCV閥和安全閥，和設置在鍋爐水冷壁出口的工質溫度測量裝置，以及與壓力表、PCV閥、安全閥和工質溫度測量裝置之間設有I/O控制連接的DCS系統，其特征在于，所述鍋爐系統還包括小排量泄放閥，所述小排量泄放閥設置在主蒸汽管上，所述小排量泄放閥與所述DCS系統之間設置有I/O控制連接。

上述技術方案中，所述DCS系統設有小排量泄放閥和主蒸汽壓力以及小排量泄放閥和水冷壁出口的工質溫度之間的連鎖保護控制邏輯，且所述連鎖保護控制邏輯分別設定有起跳壓力值和工質溫度上限值。

上述技術方案中，所述小排量泄放閥設置兩組以上，且兩組以上的小排量泄放閥的總額定排量小于所述PCV閥的總排量，為鍋爐蒸發量的1％～6％。

上述技術方案中，所述兩組以上小排量泄放閥并列布置。