一种锅炉安全阀保护系统的制作方法

本发明涉及锅炉技术领域，更具体地说，涉及一种锅炉安全阀保护系统。

背景技术：

电站锅炉主要用于发电厂，属于特种设备之一。为确保电站锅炉的安全运行，规范其设计制造，在《锅炉安全技术监察规程》6.1.9项安全阀整定压力：第一条规定：过热器上安全阀按照较低的整定压力调整，以保证过热器上的安全阀先开启。

如图1所示，过热器系统布置形式为：汽包1—过热器3(由蛇形管组成)—过热器集箱2。过热器3管内介质为蒸汽11，过热器3管外介质为烟气12。一般情况下，烟气12温度一般为700℃—900℃，蒸汽11温度一般为250℃—500℃。过热器的工作原理是通过烟气12与蒸汽11之间的温度差，实现热量交换，使蒸汽11由饱和温度进一步加热到高温过热温度。

由于过热器3管外的烟气12温度高达700℃—900℃，如果得不到蒸汽11的冷却，过热器3就会烧损，威胁到锅炉的安全运行。因此，为确保锅炉的安全运行，要求过热器3在运行的时候，应有一定的蒸汽流动，并确保一定的流速，以确保蒸汽的流动冷却过热器3，防止过热器钢管超温确保其安全。

在汽包1与过热器集箱2上分别都有超压保护系统：安全阀。在电站锅炉运行过程中，如果汽包上的安全阀4a先开启，由于汽包1与过热器集箱2之间的过热器3存在一定的流动阻力(原因是过热器3呈蛇形管结构形式，流动阻力大)，这样，当汽包上的安全阀4a开启后，蒸汽11就不会再从过热器3中流过或流量不够，这样，过热器3就得不到充分的冷却，造成过热器钢管超温、过热乃至于爆炸。

解决这个问题的核心就是确保“过热器上的安全阀先于汽包上的安全阀开启”。目前解决这一问题的办法是：在安全阀开启压力设定时，特定把过热器上的安全阀5a的开启压力按设计要求低于汽包上的安全阀4a的开启压力。这个设计要求是指：正常、稳定的生产工况下，由于蒸汽流动，造成汽包1与过热器集箱2之间有压力降。这个压力降是随着锅炉负荷(流量)的大小变化的，锅炉负荷(流量)大，蒸汽流速大，压力降(汽包与过热器集箱之间压力差)大；锅炉负荷小，蒸汽流速小，压力降(汽包与过热器集箱之间压力差)小。而这两个安全阀压力降的设定是按正常负荷(正常蒸汽流速)确定的。当锅炉超负荷时，由于负荷(流量)大，流速大，压力降大，造成汽包1与过热器集箱2之间的压力降大于设计要求；此外，在流量大的情况下，锅炉出口压力又发生超压，这样，汽包上的安全阀4a就会先于过热器上的安全阀5a打开。这样，就会造成过热器3(蛇形管)没有或没有足够的蒸汽流动，进一步造成过热器干烧、超温、爆管，影响锅炉安全运行。当然，实际运行中，也不排除由于校验误差的原因造成汽包上的安全阀4a提前起跳。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的锅炉安全阀保护系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种锅炉安全阀保护系统，包括过热器以及与所述过热器连接的汽包和过热器集箱，还包括：

与所述汽包连接的流动阻力增加器；

与所述流动阻力增加器连接的第三安全阀；

与所述过热器集箱连接的第一安全阀，所述第一安全阀的开启压力小于所述第三安全阀的开启压力；

包括第一进气口和第二进气口的第二安全阀，所述第二安全阀的排量大于所述第三安全阀的排量，所述第一进气口与所述过热器集箱连接，所述第二安全阀在所述第一进气口受到的作用力大于在所述第二进气口受到的作用力时，所述第二安全阀开启泄压；

将所述第二进气口与所述第三安全阀的入口相连通的第一支路，所述第一支路的流动阻力小于所述流动阻力增加器的流动阻力，所述第一支路上设有单向阀，以让第一支路中的蒸汽单向流向所述第三安全阀；

与所述第一支路并联设置的第二支路，所述第二支路上设置有截止阀，以控制所述第二支路的开闭。

优选地，该锅炉安全阀保护系统还包括与所述汽包连接的第四安全阀，所述第四安全阀的开启压力大于所述第三安全阀的开启压力。

优选地，所述流动阻力增加器包括蛇形管。

优选地，该锅炉安全阀保护系统还包括分别设置在所述单向阀两端的第一压力检测装置和第二压力检测装置，以检测所述单向阀两端的压力。

优选地，所述第一压力检测装置和所述第二压力检测装置包括压力表。

优选地，所述第二安全阀的排量是所述第三安全阀的排量的十倍以上。

优选地，所述第二安全阀包括阀体以及可在所述阀体内往复移动的阀芯，所述阀芯将所述阀体分成与所述第一进气口相连通的第一腔体、以及与所述第二进气口相连通的第二腔体，所述阀芯上第二腔体的作用面积a大于第一腔体的作用面积b。

实施本发明的锅炉安全阀保护系统，具有以下有益效果：本发明的锅炉安全阀保护系统，在锅炉正常运行、未开启泄压时，第一安全阀、第二安全阀、第三安全阀、截止阀都处于关闭状态；由于第一安全阀的开启压力小于第三安全阀的开启压力，当锅炉压力达到第一安全阀的开启压力时，第一安全阀开启泄压；当出现意外情况导致汽包上的第三安全阀意外先开启后，由于第一支路的流动阻力小于流动阻力增加器的流动阻力，第一支路中的蒸汽优先从第三安全阀排出，从而使得第二安全阀由于第二进气口失去密封压力源而开启泄压，且由于第二安全阀的排量大于第三安全阀的排量，即使第三安全阀和第二安全阀同时开启，也会有足够的蒸汽流经过热器，从而给过热器降温，保护过热器；在第三安全阀关闭后，手动开启截止阀，蒸汽流向第二安全阀的第二进气口，从而关闭第二安全阀，从而实现了汽包上的第三安全阀与过热器集箱上的第二安全阀的联动，实现了因汽包上第三安全阀意外先起跳的过热器保护。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是背景技术中的锅炉安全阀保护系统的结构示意图；

图2是本发明一些实施例中锅炉安全阀保护系统的结构示意图；

图3是本发明一些实施例中第二安全阀的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图2所示，本发明一个优选实施例中的锅炉安全阀保护系统包括过热器3以及与过热器3连接的汽包1和过热器集箱2。

在汽包1上设置有第四安全阀4和第三安全阀6。其中，第三安全阀6的开启压力小于第四安全阀4的开启压力，以使锅炉在发生超压时，第三安全阀6先开启。第四安全阀4可以采用大排量(大口径)的安全阀，第三安全阀6可以采用小排量(小口径)的安全阀。第四安全阀4的技术参数可以与现有技术中汽包上的安全阀的技术参数一样。在第三安全阀6与汽包1之间连接有流动阻力增加器16，以增加蒸汽在此处的流动阻力。流动阻力增加器16可以为蛇形管，在其他实施例中，也可以是通过设置节流阀等元件来增加蒸汽的流动阻力。

在过热器集箱2上设置有第一安全阀5和第二安全阀7。其中，第一安全阀5的开启压力小于第四安全阀4和第三安全阀6的开启压力，以使锅炉在发生超压时，第一安全阀5先开启。第一安全阀5和第二安全阀7都可以采用大排量(大口径)的安全阀。第一安全阀5的技术参数可以与现有技术中过热器上的安全阀的技术参数一样。

第二安全阀7包括第一进气口71和第二进气口72，第一进气口71与过热器集箱2连接，第二进气口72通过第一支路13与第三安全阀6的入口相连通。第一支路13上设有单向阀9，以让第一支路13中的蒸汽单向流向第三安全阀6。第一支路13的流动阻力小于流动阻力增加器16的流动阻力。第二进气口72还通过第二支路14与第三安全阀6的入口相连通。第二支路14与第一支路13并联设置，第二支路14上设置有截止阀10，以控制第二支路14的开闭。在锅炉正常运行过程中，截止阀10是关闭的。

如图3所示，第二安全阀7包括阀体75以及可在阀体75内往复移动的阀芯76，阀芯76将阀体75分成与第一进气口71相连通的第一腔体74、以及与第二进气口72相连通的第二腔体73。其中，阀芯73上第二腔体73的作用面积a大于第一腔体74的作用面积b。第二安全阀7的密封力＝第二腔体73(汽包来蒸汽)的压力*作用面积a-第一腔体74(过热器集箱来蒸汽)*作用面积b。当该密封力大于0时，即阀芯上在第二腔体73受到的作用力大于在第一腔体74受到的作用力时，第二安全阀7密封关闭；当该密封力小于0时，即阀芯上在第二腔体73受到的作用力小于在第一腔体74受到的作用力时，第二安全阀7开启泄压。可以理解地，该第二安全阀7的开启和关闭是通过来自第一进气口71的蒸汽压力与来自第二进气口72的蒸汽压力来控制实现的。在其他实施例中，也可以设置弹簧来辅助进行控制。

再结合图2所示，该锅炉安全阀保护系统的工作过程为：

在锅炉正常运行过程中、未开启泄压时，第一安全阀5、第二安全阀7、第三安全阀6和第四安全阀4都处于关闭状态。由于蒸汽未流动，第一安全阀5的进出口处压力与第二安全阀7的第一进气口71处的压力一致，单向阀9、第三安全阀6、流动阻力增加器16、以及第四安全阀4的进出口处压力与第二安全阀7的第二进气口72处的压力一致。由于在锅炉正常运行时，锅炉汽包1与过热器集箱2之间由于过热器2的存在，存在压力降，过热器集箱2的压力小于锅炉汽包1的压力，因此第二安全阀7的第一进气口71处的压力小于第二进气口72处的压力，第二安全阀7关闭。

当发生超压时，由于第一安全阀5的开启压力小于第四安全阀4和第三安全阀6的开启压力，在达到第一安全阀5的开启压力时，第一安全阀5先开启泄压。这样，在第一安全阀5开启后，蒸汽从汽包1流经过热器3、再到过热器集箱2、然后从第一安全阀5排出，保证过热器3中有蒸汽流动，从而冷却过热器，起到保护过热器的作用。汽包1、过热器集箱2的压力随着蒸汽从第一安全阀5的排出而降低，当降低一定规定值后，第一安全阀5关闭，锅炉正常运行。

当出现某种意外情况如超压、超流量，导致汽包1上的安全阀意外先开启时，由于第三安全阀6的开启压力小于第四安全阀4的开启压力，因此，第三安全阀6会先开启。在达到第三安全阀6的开启压力时，第三安全阀6开启后，由于第一支路13的流动阻力小于流动阻力增加器16的流动阻力，因此第一支路13中的蒸汽会优先从第三安全阀6排出，流动阻力增加器16中的蒸汽随后才会排出，且该方式简单可靠。第一支路13中的蒸汽从第三安全阀6排出后，第二安全阀7就会由于第二进气口72失去密封压力源而开启泄压，且由于此时截止阀10处于关闭状态，使得蒸汽只能经由单向阀9流向第三安全阀6，而不会流向第二安全阀7，从而确保第二安全阀7一直保持开启状态。另外，为了有足够量的蒸汽能够经由过热器3、过热器集箱2流出，设计使第三安全阀6的排量远小于第二安全阀7的排量，这样在第三安全阀6和第二安全阀7开启后，只有少部分的蒸汽从第三安全阀6排出，大量的蒸汽仍然从汽包1流经过热器3、过热器集箱2、从第二安全阀7排出，实现了给过热器降温、保护过热器的作用。在一些实施例中，第二安全阀7的排量是第三安全阀6的排量的十倍以上。优选地，第二安全阀7的排量可以是第三安全阀6的排量的10-20倍。

汽包1、过热器集箱2的压力随着蒸汽从第三安全阀6和第二安全阀7排出而降低，当降到一定规定值后，第三安全阀6关闭。然后，手动开启截止阀10，此时，蒸汽通过截止阀10流向第二安全阀7的第二进气口72，在第二腔体73上形成向下的压力，使得第二安全阀7关闭。第二安全阀7关闭后，再手动关闭截止阀10。至此，锅炉上汽包1、过热器集箱3上的安全阀全部关闭，锅炉正常运行。

通过上述过程，实现了因汽包安全阀意外先起跳的过热器保护过程。

进一步地，还可以在单向阀9的两端分别设置第一压力检测装置81和第二压力检测装置82，以监视单向阀9两端的压力是否一致。如在运行过程中发现单向阀9两端的压力不一致，开启截止阀10，确保单向阀9两端的压力一致。在单向阀9两端的压力达到一致后，关闭截止阀10。在锅炉正常运行过程中，截止阀10是关闭的。

第四安全阀4可以起到意外情况下的超压保护作用，例如可以在其他安全阀发生故障时进行泄压，以进一步提高系统的安全性。可以理解地，在其他实施例中，也可以不设置第四安全阀4；或者也可以在汽包1和过热器集箱2上增加其他的安全阀进行保护。

可以理解地，本发明的锅炉安全阀保护系统，在汽包1上的第三安全阀6意外先开启后，过热器集箱2上的第二安全阀7就会随着开启，同时，由于第三安全阀6的排量远小于第二安全阀7的排量，即使第三安全阀6和第二安全阀7同时开启，也会有足够的蒸汽流经过热器3，从而给过热器降温，保护过热器；然后在汽包1上的第三安全阀6关闭后，通过手动调节截止阀10，使得过热器集箱上的第二安全阀7关闭，实现了汽包上的第三安全阀6与过热器集箱上的第二安全阀7的联动，实现了因汽包上第三安全阀意外先起跳的过热器保护。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。