一种实现深度调峰负荷下锅炉水动力稳定的运行方法与流程

1.本发明属于燃煤电厂锅炉深度调峰技术领域，具体涉及一种实现深度调峰负荷下锅炉水动力稳定的运行方法。


背景技术：

2.近年来，随着大力推动风电、太阳能等可再生能源的发展，可再生能源发电的装机比重逐渐升高。为充分消纳新能源，对燃煤火电机组的调峰能力提出了更高的要求。
3.直流锅炉深度调峰最低负荷主要受锅炉稳燃、水动力特性及锅炉干湿态运行等因素的限制。在直流锅炉汽水流程中，蒸发受热面中的工质为一次性通过的强迫流动，由于其自身特点，在深度调峰超低负荷时极易出现水动力不稳定问题。由于超临界直流锅炉在设计之初往往只考虑最低40％～50％额定负荷正常运行，在偏离设计工况较多的超低负荷下水冷壁水动力有可能出现脉动、多值性等安全问题，影响到锅炉的正常运行。
4.考虑到水冷壁的安全性及水动力的稳定性，电站锅炉通常设有最低给水流量保护，该值由锅炉制造厂在设计阶段通过对水冷壁进行校核计算得到，对于多数服役时间较长的燃煤机组来说，该流量限值往往在很大程度上限制了锅炉进一步深度调峰，使得锅炉最低只能在约40％额定负荷下运行，极大地影响了机组的灵活性，同时也成为了进一步提高机组可调峰幅度的一大瓶颈。锅炉在最低流量以下或接近最低流量水平运行时，极易出现水冷壁受热面大面积超温的问题，从而影响到水冷壁的安全性和管材的寿命。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于突破上述现有深度调峰技术的瓶颈，提出了一种实现深度调峰负荷下锅炉水动力稳定的运行方法，基于锅炉水动力学的基本理论，专门针对低负荷下直流锅炉水动力特性，采用锅炉启动系统中的启动循环泵来实现超低负荷下水动力的稳定。该方法能够通过再循环方式提高水冷壁工质流量、增加质量流速，极大地改善低负荷下锅炉水动力特性，防止脉动、多值性等问题的发生，避免了水冷壁大面积超温，延长了频繁深度调峰时水冷壁管的寿命，降低了深调机组的长期维护成本，是一种低成本、稳定可靠的深度调峰技术措施。
6.本发明采用如下技术方案来实现的：
7.一种实现深度调峰负荷下锅炉水动力稳定的运行方法，该方法针对锅炉深度调峰时水动力工况的特点，在超低负荷下，投运启动循环泵，以实现水冷壁内工质的再循环。
8.本发明进一步的改进在于，启动循环泵与给水泵为串联式布置。
9.本发明进一步的改进在于，在超低负荷下，启动循环泵将锅炉汽水分离器分离出的近饱和水再次输送进入水冷壁。
10.本发明进一步的改进在于，机组深度调峰至超低负荷运行时，增加给水流量，提升水煤比，使锅炉由纯直流转入循环模式，并投入启动循环泵，通过再循环的方式提高低负荷下通过水冷壁的工质流量。
11.本发明进一步的改进在于，启动循环泵设有旁路，在高负荷时，停用循环泵，给水直接经旁路进入水冷壁。
12.本发明进一步的改进在于，旁路上设置有隔离阀。
13.本发明进一步的改进在于，启动循环泵的进口处设置有隔离阀。
14.本发明进一步的改进在于，启动循环泵的出口处设置有隔离阀。
15.本发明至少具有如下有益的技术效果：
16.本发明提供的实现深度调峰负荷下锅炉水动力稳定的运行方法，充分考虑低负荷下锅炉水冷壁的安全性，在深度调峰进入超低负荷调整操作时，通过控制给水流量和水煤比，将锅炉水循环方式由纯直流切换至再循环，采用启动循环泵将汽水分离器分离出来的近饱和水再循环进入水冷壁，提高水冷壁内的工质流量及质量流速。根据锅炉水动力学的基本理论，直流锅炉必须使水冷壁管内工质质量流速大于界限质量流速，才能保证锅炉水动力的稳定性和水冷壁的安全性。超低负荷下，锅炉在进入允许最低给水流量前，采用启动循环泵转入湿态运行，能够实现负荷进一步下降时仍能保证水冷壁内工质流量处于相对较高的水平，从而确保水动力特性稳定，不出现脉动、流量不稳等问题，也能保证水冷壁处于良好的冷却条件下，防止水冷壁超温。
17.与现有低负荷常规运行方法相比，本发明从低负荷锅炉水冷壁实际条件出发，基于锅炉水动力学的基本理论，提出了一种实现深度调峰负荷下锅炉水动力稳定的运行方法。该方法利用启动循环泵形成水冷壁工质再循环系统，专门针对低负荷下水冷壁工质质量流量不足的问题，通过将分离出来的近饱和水重新泵入水冷壁，使得水冷壁管内质量流速始终处于较高水平，大于允许最低流量，满足锅炉原始设计时对水动力安全性的校核条件和结果。在锅炉进行深度调峰逐渐进入超低负荷区间时，通过增加给水流量、提高水煤比，并同时监测分离器出口温度，使锅炉由纯直流切换至再循环方式运行，此时水冷壁内工质流量等于给水流量加上再循环流量，水冷壁的总流量高于对应锅炉蒸发量下的给水流量，因此负荷可进一步降低，仍能维持水动力特性稳定。启动循环泵与给水泵采用串联式布置，能够提高了启动循环泵的操作灵活性，锅炉升降负荷需要对启动循环泵进行操作时，由于省煤器出口来的给水始终存在，因此循环泵的启停时机要求较为宽松，分离器无水产生时，循环泵可仅作给水升压用，而不会因不满足启动条件而导致故障。启动循环泵前设有混合器，再循环工质与省煤器来的工质在此进行充分混合，保证了水冷壁入口给水焓值的均匀性，从而保证流量分配的均匀性。
附图说明
18.图1为本发明一种实现深度调峰负荷下锅炉水动力稳定的运行方法的示意图。
具体实施方式
19.下面结合附图对本发明做进一步地详细说明。
20.参见图1，本发明提供的一种实现深度调峰负荷下锅炉水动力稳定的运行方法，包括以下技术措施：
21.针对锅炉深度调峰时水动力工况的特点，在超低负荷下，投运启动循环泵，以实现水冷壁内工质的再循环。
22.启动循环泵的投运，构建了一个相对独立的旁路，在超低负荷下，通过再循环的方式，使一部分工质循环多次通过锅炉水冷壁，给水流量叠加再循环流量后，水冷壁内的工质质量流速大大增加，工作的可靠性得到有效保证。同时，由于自启动循环泵来的水工质能够再次进入水冷壁吸热，不仅实现了工质循环，循环工质的热量也得到了充分利用。
23.启动循环泵与给水泵为串联式布置。
24.采用串联式布置方式，能够提高了启动循环泵的操作灵活性，锅炉升降负荷需要对启动循环泵进行操作时，由于省煤器出口来的给水始终存在，因此循环泵的启停时机要求较为宽松，分离器无水产生时，循环泵可仅作给水升压用，而不会因不满足启动条件而导致故障。启动循环泵前设有混合器，再循环工质与省煤器来的工质在此进行充分混合，保证了水冷壁入口给水焓值的均匀性，从而保证流量分配的均匀性。
25.在超低负荷下，启动循环泵将锅炉汽水分离器分离出的近饱和水再次输送进入水冷壁。
26.低负荷运行时，投运启动循环泵后，虽然通过水冷壁的工质流量增加，但炉内热负荷有限，实际锅炉蒸发量、水冷壁产汽量仍维持在低负荷对应的水平下。此时启动循环泵将汽水分离器分离出的近饱和水再次泵入水冷壁，与常规的启动旁路系统及运行方法相比，减轻了凝汽器的负荷，同时对避免了热量的损失。
27.启动循环泵设有旁路，在高负荷时，停用循环泵，给水直接经旁路进入水冷壁。
28.旁路的设置使得启动循环泵能够根据锅炉负荷的需求，按照保护水冷壁工作可靠性的原则，灵活启停循环泵。低负荷时，启动循环泵工作，旁路处于关闭转态；高负荷时，停运循环泵，旁路开启，给水经旁路直接进入水冷壁。启动循环泵的灵活运行，能够极大地降低运行能耗。
29.机组深度调峰至超低负荷运行时，增加给水流量，提升水煤比，使锅炉由纯直流转入循环模式，并投入启动循环泵，通过再循环的方式提高低负荷下通过水冷壁的工质流量。
30.根据锅炉原设计的情况，约在30％～35％bmcr负荷左右，拟进一步降负荷进入深度调峰状态时，可通过控制给水流量、水煤比，同时投入启动循环泵，提前建立再循环。该方法能够防止水冷壁流量随负荷下降过度降低，有利于确保水动力特性稳定，不出现脉动、流量不稳等问题，也能保证水冷壁处于良好的冷却条件下，改善水冷壁壁温状况。
31.本发明充分考虑了深度调峰负荷下锅炉水动力工况的特点，重点针对低负荷下锅炉水冷壁的安全性，在深度调峰进入超低负荷调整操作时，通过控制给水流量和水煤比，将锅炉水循环方式由纯直流切换至再循环，采用启动循环泵将汽水分离器分离出来的近饱和水再循环进入水冷壁，提高水冷壁内的工质流量及质量流速。根据锅炉水动力学的基本理论，直流锅炉必须使水冷壁管内工质质量流速大于界限质量流速，才能保证锅炉水动力的稳定性和水冷壁的安全性。超低负荷下，锅炉在进入允许最低给水流量前，采用启动循环泵转入湿态运行，能够实现负荷进一步下降时仍能保证水冷壁内工质流量处于相对较高的水平，从而确保水动力特性稳定，不出现脉动、流量不稳等问题，也能保证水冷壁处于良好的冷却条件下，防止水冷壁超温。
32.本发明所提出的一种实现深度调峰负荷下锅炉水动力稳定的运行方法，依据锅炉水动力学的基本理论，针对深度调峰需求下锅炉水动力特性，充分利用锅炉启动系统所配置的启动循环泵，通过建立再循环的方式，提高通过水冷壁工质质量流速，避免因低流量而
发生水动力不稳定的问题。该方法可根据锅炉负荷的变化情况，在约30％～35％bmcr负荷下，主动调控给水流量、水煤比等参数，使锅炉在水冷壁流量降至最低流量前，由纯直流切换至循环模式。启动循环泵与给水泵为串联式布置，简化了运行操作的复杂度。再循环运行方法下，仅对水冷壁进行再循环，无汽水损失、无热量损失，优于常规的启动旁路系统及其运行方法。启动循环泵同时设置了旁路，能够在高低负荷不同需求下，实现灵活启停，降低系统能耗。
33.综上所述，本发明从深度调峰状态下锅炉水动力稳定性角度出发，提出了超低负荷下水冷壁工质流量再循环运行方法及配套技术措施。从低负荷锅炉水冷壁实际条件出发，基于锅炉水动力学的基本理论，提出了一种实现深度调峰负荷下锅炉水动力稳定的运行方法。该方法利用启动循环泵形成水冷壁工质再循环系统，专门针对低负荷下水冷壁工质质量流量不足的问题，通过将分离出来的近饱和水重新泵入水冷壁，使得水冷壁管内质量流速始终处于较高水平，大于允许最低流量，满足锅炉原始设计时对水动力安全性的校核条件和结果。在锅炉进行深度调峰逐渐进入超低负荷区间时，通过增加给水流量、提高水煤比，并同时监测分离器出口温度，使锅炉由纯直流切换至再循环方式运行，此时水冷壁内工质流量等于给水流量加上再循环流量，水冷壁的总流量高于对应锅炉蒸发量下的给水流量，因此负荷可进一步降低，仍能维持水动力特性稳定。启动循环泵与给水泵采用串联式布置，能够提高了启动循环泵的操作灵活性，锅炉升降负荷需要对启动循环泵进行操作时，由于省煤器出口来的给水始终存在，因此循环泵的启停时机要求较为宽松，分离器无水产生时，循环泵可仅作给水升压用，而不会因不满足启动条件而导致故障。启动循环泵前设有混合器，再循环工质与省煤器来的工质在此进行充分混合，保证了水冷壁入口给水焓值的均匀性，从而保证流量分配的均匀性。本发明利用启动循环泵，再循环系统简单可靠，操作灵活性高，易于切换和启停，系统能耗低，从当前进一步挖掘锅炉深度调峰能力同时确保超低负荷下的运行安全性角度，是一种极为高效简单、安全稳定的运行方法。