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直流锅炉带BCP 及储水罐水位控制浅谈


2006.10 中国 青岛

中国超超临界火电机组技术协作网第二届年会

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直流锅炉带 BCP 及储水罐水位控制浅谈
杨 锐 刘海鹏 华电国际电力股份有限公司邹县发电厂

Primary discussion on water level control of once-through

boiler with BCP and water storage tank
Yang Rui, Liu Haipeng

HDPI Zouxian Power Plant

摘 要:本文结合当前国内已投产超(超)临界机组的部分运行经验及数据,通过介绍超(超)临界直流炉的启动
过程中储水罐水位控制方法和手段,阐明了超(超)临界直流炉启动过程中储水罐水位控制原理与方法,带循环泵 的启动系统由于能适应频繁启动、增减负荷速度快等优点,随着带该系统的大容量超(超) 临界机组锅炉商业应用增多, 理解该系统的控制工艺和运行方法具有明显的应用价值。能为即将投产超(超)临界机组运行提供有益参考

关键词:超(超)临界直流炉 储水罐水位 工质膨胀 转直流运行 运行调整 Abstract: This text combine the pars of maintenance experiences and data that super(super)criticality unit has already throw to produce, and by the way of introduction about the control principle and method of the super(super) criticality once-through boiler tank level in the start process, the start system with the boiler circulating pump have these advantage that can adapt the multifarious start and the rapid load Variety rate etc, along with the business application increase that the super( super) criticality unit of big capacity that take the system, to comprehend the control craft and the method of the system have the obviously applied value, that can provide the beneficial reference for the maintenance of super(super)criticality unit that will soon throw to produce. Key words: the super(super) criticality once-through boiler;the tank level;the work medium inflation ;enter once-through state;maintenance and parameter-adjust 在超临界本生直流锅炉中,为适应变压运行的要求,随启动时间长短及启动频率的大小,其启 动系统存在着两种运行模式:一种是带 BCP 的循环系统,另一种就是不带 BCP 的循环系统。邹县 电厂 1000MW 机组锅炉为带 BCP 的循环系统。

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系统回路构成

带 BCP 的启动循环系统由大循环回路和小循环回路组成。大循环回路由汽水分离器、储水罐和 储水罐水位控制阀(361 阀)组成。小循环回路由汽水分离器、储水罐、BCP 循环泵(包括其辅助 系统)和 360 阀组成。 BCP 循环泵的辅助系统包括:再循环泵的加热系统、再循环泵加热管路排水系统、再循环泵过 冷管系统、再循环泵最小流量回流管路、再循环泵冷却水系统、再循环泵冲洗系统(包括高压水冲 洗和低压水冲洗系统) 、再循环泵冷却水系统等等。各再循环泵辅助系统设置的功能简述如下:最小 流量回流管路的设置是为了改善 BCP 的调节特性及防止再循环泵过热而设置的; 过冷管系统的设置 是为了防止在快速降负荷时,再循环泵进口循环水发生闪蒸;再循环泵的加热管路设置是为了防止 再循环泵受到热冲击;再循环泵的高压冲洗系统是为了防止再循环泵马达部分的冷却水系统异常, 低压冲洗系统的设置是在锅炉停止运行进行化学清洗时,防止再循环泵马达进水;再循环泵冷却水
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系统是为了控制再循环泵马达部分的水温。

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运行操作

在锅炉启动工况下,由分离器到 361 阀到冷凝器的大循环管路是在冷启动时供水再循环和启动 过渡阶段控制分离器储水罐水位用的。在冷启动时,锅炉要进行冷态清洗。首先要进行冷态开式冲 洗, 炉水通过 361 阀、 至大气式扩容器阀排出系统外, 当省煤器进口和分离器出口的炉水 Fe<500ug/L 时开式冲洗结束,若锅炉水质差,可以整炉放水。关闭至大气式扩容器排污阀,炉水通过 361 阀、 至凝汽器阀排到凝汽器,继续保持一定的给水流量锅炉上水,启动 BCP 循环泵,使省煤器入口大流 量运行,锅炉进行闭式循环清洗(确认凝汽器真空大于 30KPa) 。当炉水 Fe<100ug/L;PH 值 9.3~ 9.5;电导率<1μs/cm 时,锅炉冷态清洗结束,锅炉方可点火。锅炉点火后,即进行热态清洗。当锅 炉炉水温度 150℃,取样化验炉水水质,确认热态清洗效果,否则必须在炉水≯180℃的工况下冲洗 排放一段时间,保证水质合格后继续升温升压。当储水箱出口水质 Fe<50 μg / L,热态清洗结束, 锅炉方可继续升温升压。升温升压时的锅炉水循环要求的最低流量主要通过 BCP 循环泵和锅炉给水 泵相互协调配合来满足要求。此时 361 旁路主要用作储水罐水位控制用,转直流时,储水罐水位降 低后 361 阀关闭。负荷 270MW~320MW 时,随着燃料量的缓慢增加,保持省煤器入口总流量不变, 分离器水位不断下降,给水进入省煤器入口流量逐渐增大,BCP 循环泵出力逐渐减小,关闭炉水泵 出口调节阀,保持炉水泵打循环,锅炉再逐渐增加燃料,汽水分离器进口的水全部变为蒸汽时,停 运 BCP,密切监视水冷壁温度变化情况,中间点温度过热度大于 10℃且稳定时,锅炉即进入直流运 行状态。机组增带负荷,控制好燃水比,调整好中间点温度过热度,从而确保过热汽温稳定。 在停炉、快速降负荷或 MFT 工况下,在锅炉由直流运行转变为循环运行时,启动 361 旁路及再 循环泵来达到循环,此时由分离器出口的压力参数进行控制。随后的操作由锅炉给水泵和再循环泵 进行协调配合来满足运行要求。

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带BCP循环泵启动系统的优缺点

3.1 从启动时间看,配置一级旁路与锅炉 BCP 循环泵是可以确保最短的启动时间;从锅炉热效 率看,带 BCP 循环泵启动系统由于在启动时利用了高、低压加热器及炉内的热量,因此相比没有 BCP 循环泵的系统而言,其热效率要高。 3.2 可降低给水泵在启动和低负荷运行的功率。 3.3 启动和低负荷运行时,不但能回收全部工质,还可 100 %回收疏水热量。 3.4 由于带 BCP 再循环泵系统,分离器的水位控制是通过与汽机蒸汽流量相关的给水控制来完 成的,在通常情况下,不需要使用启动系统的排放阀门,这样可以减小系统的热量和工质的损失。 3.5 带 BCP 的启动系统与简单疏水型启动系统相比, 能够回 收更多的热量,同时也可减小工质损失,炉水再循环确保了炉 水本身所带的热量都回到炉膛水冷壁,在启动的大部分时间内, 几乎没有什么热损失和工质损失。带泵的启动系统与疏水型启 动系统在排放水量上有巨大区别,后者在锅炉整个启动过程中, 从炉膛水冷壁来的水被连续地排放导致了大量的热损失和工质 损失,与此相比,带泵的启动系统只需要在锅炉启动的早期汽 水膨胀阶段排水到扩容器中,在此时间段,由于排放的水是处 于大气压力下的饱和水,所以热损失很小,而且排放水的焓值 也较低,不会有工质在扩容器中被蒸发掉。 但是带 BCP 循环泵的系统由于辅助系统多,设备费用高,
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增加的投资大,而且系统的复杂随之也带来了每年必需的高额检查维修费用。

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带BCP泵启动系统水储水罐位控制原则:

在湿态运行状态下,给水是通过分离器的水位和蒸汽量来控制,其控制方法类同亚临界控制循 环锅炉。储水罐正常水位是由 BCP 出口 360 阀控制。如下图所示。当水位到 L0 时,360 阀开始开 启,按比例作用进行调节,水位到 L1 时,360 阀全开。同时,BCP 泵最小流量阀配合动作,保证 BCP 泵出口流量,确保 BCP 泵安全运行。 为了防止启动初期阶段汽水膨胀时分离器水位过高,饱和水进入过热器,除了给水控制水位外, 还设置了大气式疏水扩容,设置有三个高水位调节阀 361A、361B、361C(起到汽包炉事故放水作 用),其功能防止储水罐满水,进入顶棚过热器。另外,当 BCP 循环泵发生故障时,仅 361 阀运行 也能保证锅炉正常启动,只是工质和热量损失较多。 在锅炉启动初期,分离器储水罐疏水阀 361 阀主要用于配合锅炉上水和系统冷态清洗。当分离 器水位超过储水罐高水位 L1 时,361 阀自动开启,炉水将流向冷凝器或大气式疏水扩容。 该控制作为分离器储水罐液位程序控制。由于液位调节阀阀位的变化,将引起流过调节阀的流 量变化,引入分离器储水罐压力对储水罐水位进行补偿。 361 阀只有在储水罐出现高水位时才开始动作, 其控制按比例作用进行调节, 当水位从高水位开 始下降时,由于负偏差信号增加,此时控制应提前变化到水位低程序控制,以防止水位的突变。但 是,为了防止储水罐液位调节阀 361 阀位的快速变化引起的水位突然变化,对调节阀阀位的变化趋 势应加以严格的限制。如下图所示:

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为防止储水罐水位波动时,361 阀在小开度时的频繁动作,当调节信号大于 10%,才允许 361 阀 开启;当调节信号小于 5%,才允许 361 阀关闭。 为防止 361 阀 A、B、C 同时动作,造成储水罐水位大幅度波动,造成储水罐水位突升、突降,导 致过热器进水或湿态时 BCP 泵跳闸, 特限制 361 阀 A、 C 开启顺序, B、 当储水罐水位到高水位时 361A 阀开始动作,361A 阀开至 5%时,361B 阀开始动作,当 361A 阀开至 50%,361B 阀开至 25%时,361C 阀开始动作,此后 361 A、B、C 阀同时动作。当水位下降时将按照相反顺序进行关闭。 在锅炉正常启动运行后,由于启动的干扰或热焓的上升,可能会引起储水罐液位膨胀,或者由于 再循环流量的急剧下降等都将导致给水突变。当给水突然变化时,分离器储水罐液位会突然上升,然 后又会突然下降,所以控制应提前响应。 最低直流负荷是启动系统的隔离点和锅炉进入干态运行的起始点,在此负荷以下,当燃烧率增长的时 候,省煤器和蒸发器中的流量却是固定不变的。在最低直流负荷点,燃烧率和给水量达到一个预先设 定的点。当逼近最低直流负荷时,分离器水位消失进入干态,此时蒸汽温度控制投入使用,水位控制 退出(361 阀关闭,360 阀关闭,储水罐水位到零)BCP 泵停止运行。在湿--干态转换期间,以分离器 出口蒸汽温度作为导前控制点,为了避免温度控制失效重新使启动系统投入运行,分离器出口蒸汽焓 值要保持一定的过热度是很重要的,经验证明,保持分离器入口过热度 5-15 度为易。

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BCP泵的联锁保护

5.1 循环泵的跳闸条件
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5.1.1 循环泵已启,但差压小于设定值; 5.1.2 电机腔温度大于设定值; 5.1.3 360 阀 关闭; 5.2 当循环泵启动后,如下任一指令自动停运循环泵: 5.2.1 机组顺控要求停运循环泵; 5.2.2 自动干态方式停运循环泵; 5.2.3 手动停运 BCP 5.2.4 电气故障停运循环泵; 5.2.5 循环泵已启但省煤器进口给水流量小于循环泵要求的最小设定值停运循环泵。

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带循环泵的启动系统由于能适应频繁启动、 增减负荷速度快等优点, 随着带该系统的大容量超(超) 临 界机组锅炉商业应用增多,理解该系统的控制工艺和运行方法具有明显的应用价值。

参考文献
华能太仓电厂企业标准:二期锅炉运行规程中锅炉机组的启动 38 页相关部分; 华润常熟电厂企业标准:锅炉运行规程中设备规范部分。 作者简介: 杨 锐 197710 华电国际邹县发电厂 助理工程师 发电厂集控运行 地 址:山东省华电国际邹县发电厂四期运行 电 话:273522 13605475393 电子邮箱:zxfdcyr@126.com

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