毕业论文

超临界/超超临界锅炉启动系统概述 康毅 0 摘要: 阐述了超临界/超超临界火力发电机组在我国的应用情况: 超临界/ 超超临界锅炉的工作原理、工作过程及其系统特点，国内超临界/超超临 界锅炉机组启动系统主要类型、特点及应用; 超临界/超超临界锅炉机组 启动系统的工作过程; 提出了对超临界/超超临界锅炉的启动的研究课题。 介绍国内外重要的研究进展，指出我国 关键词: 超临界; 超超临界，火电厂: 锅炉 绪论: 随着电能的发展，近两年为适应国家经济发展的需要，我国的电力市场呈 现出跳跃式发展阶段，大容量、高参数的超临界及超超临界机组，以其高效、 适应变负荷运行，在国外有着安全、优良的运行业绩而成为我国火电市场发展 的重要方向。 超临界的发展是从上个世纪 50 年代开始，以美国和德国等为代表。当时 的起步参数就是超超临界参数，但随后由于电厂可等性的问题，在经历了初期 超超临界参数后，从 60 年代后期开始美国超临界机组大规模发展时期所采用 的参数均降低到常规超临界参数。直至 80 年代，美国超临界机组的参数基本 稳定在这个水平。大约是从上个世纪 80 年代初期开始。由于材料技术的发展， 尤其是锅炉和汽轮机材料性能的大幅度改进，及对电厂水化学方面的认识的深 入，克服了早期超临界机组所过到的可靠性问题。同时，美国对已投运的机组 进行了大规模的优化及改造，可靠性和可用率指标已经达到甚至超过了相应的 亚临界机组。通过改造实践，形成了新的结构和新的设计方法，大大提高了机 组的经济性、可靠性、运行灵活性。其间，美国又将超临界技术转让给日本(GE 向东芝、日立，西屋向三萎) ，联合进行了一系列新超临界电厂的开发设计。 这样，超临界机组的市场逐步转移到了欧洲及日本，消现出了一批新的超临界 机组。大约是从 20 世纪九十年代开始进入了新一轮的发展阶段。 这也是世界 上超超临界机组快速发展的阶段，即在保证机组高可靠性、高可用率的前提下 采用更高的蒸汽温度和压力。其主要原因在于国际上环保要求日益严格，同时 新材料的开发成功和和常规超临界技术的成熟也为超超临界机组的发展提供 了条件。主要以日本(三凌、东芝、日立)、欧洲(西门子、阿尔斯通) 的技术为 主。在我国超临界机组的发展。从电力建设的规模来看，我国超临界技术的发 展还是过于缓慢。在 90 年代，我国新增火电机组 1. 3 亿 kW，而超临界机组仅 有 600 万 KW，所占比例实在太少。国外先进国家在 70一80 年代已大多以超临 界机组作为主力机组，特别是在电力建设快速发展的阶段，基本上都是以先进 的超临界机组为主。目前我国正处于电力建设的快速期，每年新增火电机组 1 500一2 000 万 kW，如果还不以超临界机组为主，则将造成很大的能源浪费。 综上所述，我国电力工业应尽快地发展 24 MPa、538/566 它及 538/593 机 组，接着发展 566/593 C、600/600 尼的超临界火电机组，然后在进一步研究 工作的基础上，加快发展 30 MPa、6007600 安的超超临界机组，尽快以最先进 的火电机组装备我国电力工业。像珠江流域火电厂超临界锅炉、湘潭电厂二期 超临界锅炉、哈锅首台 600MW 超临界锅炉和 1000MW 的超临界锅炉等在我国已  成功的发展了起来。 工程热力学将水的临界状态点的参数定义为: 压力为 22.115MPa, 374.15C。当 水的状态参数达到临界点时，在饱和水和饱和葵汽之间不再有汽、水共存的二 相区存在。与较低参数的状态不同，这时水的传热和流动特性等也会存在显著 的变化。一般将超超临界机组设定在蒸汽压力大于 25MPa, 蒸汽温度高于580C 的范围 当水蒸气参数值大于上述临界状态点的压力和温度值时，则称其为超临界参 数。 超临界机组与亚临界机组相比，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 2一3多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锅炉本体金属消 耗量最少，锅炉重量轻。一台 300MW 自然循环锅炉的金属重量约为 5500t一 7200t，相同等级的直流炉的金属重量仅有 4500t一5680t，一台直流锅炉大约可 节省金属 2000t。加上省去了汽包的制造工艺，使锅炉制造成本降低。而且水 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 25%一 30%。莹汽压力取得并不太高，多为 25MPa 左右，而车汽温度取得相对较高， 主要以日本的技术发展为代表。近期欧洲及日本生产的新机组，大多数机组的 压力保持在 25MPa 左右，进汽温度均提高到了 580C-600C左右- 蕉汽压力和温度同时都取较高值(28MPa-30MPa，600'C 左右) ，从而获得更高 的效率。主要以欧洲的技术发展为代表，在采用高温的同时，压力也提高到 27MPa 以上。压力的提高不仅关系到材料强度及结构设计，而且由于汽轮机排 汽湿度的原因，压力提高到某一等级后，必须采用更高的再热温度或二次再热 循环。近年来，提高压力的业绩主要来源于欧洲和丹麦一些设备制造厂家。 开发更大容量的超超临界机组以及百万等级机组倾向于采用单轴方案。为尽 量减少汽缸数，大容量机组的发展更注重大型低压缸的开发和应用。日本几家 公司和西门子，阿尔斯通等在大功率机组中己开始使用末级钛合金长叶片。 所需的给水泵压头高，既提高了制造成本，又增加了运行耗电基。所以超临界 /超超临界锅炉启动其最大的特点就在于它的启动及控制系统。 正文 直流锅炉启动时约有 30%额定流基的工质经过水冷壁并被加热, 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重量流速，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，需要的金局材料档次相应要 提高，其总成本不低于自然循环锅炉。在超临界直流锅炉中，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, 其启动系统存在着西种运行模式: 一种是带 BCP (Boiler Circulation Pump 锅炉循环泵) 的循环系统，另一种就是 不带 BCP 的循环系统。 在这两种启动模式中, 如何确定锅炉启动系统是那种模 式，必须考虑机组是带基本负荷运转为主还是 DDS 运转〔Daily Start and Stop operation ) 为主以及选用的燃烧设备情况后再确定最适宜该锅炉岛的启动系统。 带 BCP 的循环系统 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、分离器储水拼和储水罐水位控制交 〈361 闪) 组成。小循环回路由  汽水分离器、分离器储水缸、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、再循环泵最小流基回流管路、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燕， 再循环泵的加热管路设置是为了 防止青循环泵受到热冲击; 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; 再循环泵冷却水系统是为了控制再循环泵马达部 分的水温。 我国一次能源以煤为主，因此电力工业的发展也是以煤电为主。 到 2000 年 末，我国发电设备的装机容量为 3. 16 亿 kW，其中火力发电的容量为 2. 368 亿  kW，约占 75%。2000 年总发电量为 13 500 亿 kWh，其中火力发电量为 10 920 亿kWh，约占 81%，而 6 MY 以上电厂的平均供电煤耗为 394 g/ (kWh) ，比工业 先进国家高 60一80 。g/ (kWh) 。如以 60 g/ (kWh) 计算，一年多耗煤达6 000 多 万t+，不仅浪费能源，还造成环境污染严重，使烟尘、SOr、N0,及 C0:的排放量 大大增加。随着国民经济的发展及人民生活水平的提高，预计到 2020 年，我 国发电设备的装机容量将达 7. 5 亿 kW，20 年将新增发电机组 4.5 亿 kW，其中 约3 亿 kW 为煤电"”，此外还将更新 6 000 多万 kW 单机容量为 100 MW 以下的小 型机组及部分更新 200 NMW 和 125 WW 的超高压机组，因此可以预计，在这 20 年中，我国每年新增火电机组将为 1 500一2 000 万 kW，这将使我国成为电力 建设增长最快的国家，将为我国国民经济的持续发展提供有力的保证。在这样 的形势下，我国在电力建设中加速采用供电煤产在 300 g/ (kWh) 以下国际上最 先进的高效超临界机组，对节约能源、减少污染无疑具有非常重要的意义”。 我国不仅应该成为电力建设增长最快的国家，还应成为电力技术最先进的国 1 超临界机组参数的发展 火电机组随着芍汽参数的提高，机组效率不断上升。根据实际运行的顽煤 机组的经验，亚临界机组(17MPa 、538/538 'C) 的净效率约为 37%一38%，一般 超临界机组 (24MPa、538/538 'C) 的净效率约为 40%一41%，超超临界机组 (30 MPa、566/7566/566 已) 的净效率约为 44%一45%。从供电煤耗来看，亚临界机组 约为 330一340 g/ (kWh) ，超临界机组约为 310一320 g/(kWh) ，超超临界机组 则为 290一300 g/(kWh)“。由于机组效率提高，污染物的排放也相应短少，经 济效益十分明显。