专利名称：配中压扩容器可全面回收工质热量的直流炉启动系统的制作方法
技术领域：
本发明配中压扩容器可全面回收工质热量的直流炉启动系统涉及一种电站超临界直流炉使用的无启动炉水循环泵可以全面回收工质和热量的直流炉启动系统。
背景技术：
现有技术的电站超临界直流 炉启动系统是电站超临界直流锅炉的一个重要组成部分，设置启动系统的目的是在直流炉启动、低负荷运行及停炉过程中，通过启动系统建立并维持水冷壁内的最小质量流量，以保护水冷壁安全；同时满足机组安全、经济启停；机组低负荷运行及快速地进行事故处理，并尽可能实现工质和热量回收的要求。现有技术的电站直流炉启动系统常用的有4种A有启动炉水循环泵，有大气式扩容器、疏水箱、疏水泵的直流炉启动系统。(图I)B有启动炉水循环泵，锅炉启动疏水直排凝汽器的直流炉启动系统。(图2)C无启动炉水循环泵，有大气式扩容器、疏水箱、疏水泵的直流炉启动系统。(图3)D无启动炉水循环泵，锅炉启动疏水直排凝汽器的直流炉启动系统。(图4)A种直流炉启动系统在启动炉水循环泵正常工作时，一般认为，除直流炉水冷壁渡膨胀期的几分钟以外，可以全面回收工质和热量，但实际上为了使贮水箱水位调节阀以及相应的管道、阀门免遭过大的热冲击，从直流炉点火开始一直有约20%的启动流量被送入大气式扩容器，这部分工质和热量基本都损失掉了 ；在启动炉水循环泵故障时仍然能够安全启动直流炉，但已退化为C种直流炉启动系统。B种直流炉启动系统在启动炉水循环泵正常工作时，一般认为，除直流炉渡膨胀期的几分钟以外，可以全面回收工质和热量，但实际上为了使贮水箱水位调节阀以及相应的管道免遭过大的热冲击，从直流炉点火开始一直有约20%的启动流量被送入凝汽器，这部分工质被回收，热量损失掉了 ；在启动炉水循环泵故障时仍然能够安全启动直流炉，但已退化为D种直流炉启动系统。C种直流炉启动系统在配有液位控制旁路阀时，少部分工况可以回收工质和热量；锅炉启动疏水进入大气式扩容器时，会受到严重铁污染，此时不仅热量不能回收而且工质也不宜回收；由于大气式扩容器一般布置在锅炉构架内或附近，大气式扩容器出口以后的管道均为低压管道，易于布置、易于支吊，使A种与C种直流炉启动系统一度得到较多采用；由于顾虑除氧器超压，配有液位控制旁路阀的A种与C种直流炉启动系统数量很少。D种直流炉启动系统在配有液位控制旁路阀时，少部分工况可以回收工质和热量；锅炉启动疏水直排凝汽器无铁污染，可回收全部工质，不能回收热量。B种与D种直流炉启动系统近年得到较多的采用；由于顾虑除氧器超压，配有液位控制旁路阀的B种与D种直流炉启动系统数量很少。C种和D种直流炉启动系统在配有液位控制旁路阀时，少部分工况可以回收工质和热量，液位控制旁路阀允许打开的条件是除氧器压力不高于O. 5MPa、汽水分离器压力不高于11. OMPa、汽水分离器水位不低于2. 7m三个条件同时满足，以确保除氧器安全。
发明内容
如上所述，A种和B种配有启动炉水循环泵的直流炉启动系统可以全面回收工质和热量，但为使启动炉水循环泵系统正常工作，需要设置启动炉水循环泵再循环子系统、启动炉水循环泵暖泵子系统、启动炉水循环泵入口过冷水子系统、启动炉水循环泵高压冲洗及补水子系统、启动炉水循环泵低压冷却水子系统、6kV厂用供电系统、DCS控制系统；启动炉水循环泵需要在超临界压力和高温条件下工作，国内尚不能生产，2台1000MW级机组设置启动炉水循环泵及其附属系统，电站投资约增加2000万元，另外每年还要投入上百万的检查、维护、检修费用。
另外，配有炉水循环泵的启动系统从锅炉点火开始，直到水冷壁渡膨胀结束一直有约20%的启动流量被送入大气式扩容器或者凝汽器，这部分工质的热量并不能回收。因此，能够找到一种不用启动炉水循环泵又能全面回收工质和热量的直流炉启动系统有重大经济效益，是电站直流炉启动系统领域的重大技术进步。本发明配中压扩容器可全面回收工质热量的直流炉启动系统与前述A种、B种、C种和D种直流炉启动系统不同，配有特殊设计的中压扩容分离器，该中压扩容分离器进口经调节阀、截止阀与汽水分离器贮水箱连接；该中压扩容分离器的汽侧出口经截止阀、调节阀与低温再热器进口连接；该中压扩容分离器的水侧出口经调节阀、逆止阀与除氧器的锅炉启动疏水进口连接。中压扩容分离器(简称中压扩容器)是本发明的核心知识产权，中压是指该中压扩容分离器的工作压力介于除氧器压力和汽水分离器压力之间，近除氧器压力，随滑压运行的除氧器压力的变化而变化，中压扩容分离器的工作压力比除氧器压力高O. 5至
O.8MPa，在水冷壁渡膨胀期间允许高IMPa。由汽水分离器贮水箱来的饱和水进入中压扩容分离器后，被扩容分离成中压扩容分离器压力下的饱和水与饱和汽，该饱和水经调节阀、逆止阀进除氧器，回收工质和热量；该饱和汽经截止阀、调节阀引入低温再热器进口回收工质和热量，适当打开中压扩容分离器的汽侧至低温再热器进口的调节阀可以控制中压扩容分离器的压力在目标值，确保中压扩容分离器和除氧器的安全运行。中压扩容分离器使进入除氧器的启动疏水焓值显著降低，内置式除氧器的采用又显著提高了除氧器的承压能力，这样，无论冷态启动、温态启动、热态启动、极热态启动，本发明配中压扩容器可全面回收工质热量的直流炉启动系统均可以全面回收电站超临界直流炉启动过程中的全部工质和热量。本发明以中压扩容分离器为核心，在电站超临界直流炉启动过程中调用汽轮机侧的、除氧系统、给水系统、芳路系统、凝汽器系统和锅炉侧的启动系统、再热器系统一起，在机组DCS (分布式控制系统)的协调控制下安全、经济地完成直流炉启动过程，在启动过程中各种工况均可以全面回收工质和热量，达到有启动炉水循环泵的直流炉启动系统全面回收工质和热量的效果，但大大节省基建投资和运行、维护费用。本发明配中压扩容器可全面回收工质热量的直流炉启动系统中压扩容分离器可以布置在锅炉构架内，相关管道、阀门布置便捷，检查、维护方便。。本发明可用于设计新一代的电站超临界直流炉启动系统，也可用于对现有技术在役电站超临界直流炉启动系统的改造。
采用本发明的效益在于 冷态启动、温态启动、热态启动、极热态启动均可以全面回收电站超临界直流炉启动过程中的工质和热量； 从锅炉点火开始，水冷壁渡膨胀直到启动过程结束均可以全面回收电站超临界直流炉启动过程中的工质和热量； 中压扩容分离器可以布置在锅炉构架内，相关管道、阀门布置便捷； 无启动炉水循环泵及其子系统，大幅度降低基建投资； 无启动炉水循环泵，节省厂用电； 无启动炉水循环泵，检修、维护工作量小，保有费用低；
运行简单、安全、可靠，热备用能耗低； 无铁污染。
图I有炉水循环泵大气式疏水扩容器疏水泵的直流炉启动系统结构I中未画出炉水循环泵需要的各子系统，以避免系统结构图过于繁杂。炉水循环泵(8)在直流炉启动过程的绝大部分时间内，对启动疏水增压经炉水循环泵出口阀(9)压入省煤器(5)以回收工质和热量；但在直流炉渡膨胀期的几分钟，炉水循环泵(8)无法将脉冲式出现的大量启动疏水全部送回省煤器(5)，打开贮水箱水位调节阀(31)和贮水箱疏水阀(32)可以控制汽水分离器(6)内的水位在正常范围。从直流炉点火到水冷壁渡膨胀本系统会损失部分工质和热量。为更容易理解直流炉启动系统的功能，在图I中不仅画出了直流炉启动系统的主要部套也简要画出了直流炉本体的主要部套高温过热器(I)、屏式过热器(2)、低温过热器
(3)、水冷壁(4)、高温再热器(10)、低温再热器(11)和汽轮机及其辅助系统的部分主要部套高压缸(17)、高压主汽门(16)、高压旁路阀(13)、中压缸(20)、中压联合汽门(19)、低压缸(24)、低压旁路阀(23)、凝汽器(25)、凝结水泵(26)、高压加热器(12)、低压加热器
(28)。图2有炉水循环泵启动疏水直排凝汽器的直流炉启动系统结构2中未画出炉水循环泵需要的各子系统，以避免系统结构图过于繁杂。炉水循环泵(8)在直流炉启动过程的绝大部分时间内，对启动疏水增压经炉水循环泵出口阀(9)压入省煤器(5)以回收工质和热量；但在直流炉渡膨胀期的几分钟，炉水循环泵(8)无法将脉冲式出现的大量启动疏水全部送回省煤器(5)，打开贮水箱水位调节阀(31)和启动疏水回收阀(21)经背包式减温减压器(40)排入凝汽器(25)可以控制汽水分离器￠)内的水位在正常范围。从直流炉点火到水冷壁渡膨胀本系统会损失部分热量。为更容易理解直流炉启动系统的功能，在图2中不仅画出了直流炉启动系统的主要部套也简要画出了直流炉的主要部套和汽轮机及其辅助系统的部分主要部套。图3无炉水循环泵有大气式疏水扩容器疏水泵的直流炉启动系统结构图在直流炉整个启动过程中，包括渡膨胀期的几分钟，汽水分离器出)内的水位由贮水箱水位旁路调节阀(18)、贮水箱水位调节阀(31)和贮水箱疏水阀(32)组合调节；启动疏水经由贮水箱水位旁路调节阀(18)进入除氧器(22)部分热量可以回收，经贮水箱水位调节阀(31)和贮水箱疏水阀(32)进入大气式疏水扩容器(33)部分启动疏水不仅热量损失，由于严重的铁污染也不宜回收工质。为更容易理解直流炉启动系统的功能，在图3中不仅画出了直流炉启动系统的主要部套也简要画出了直流炉的主要部套和汽轮机及其辅助系统的部分主要部套。图4无炉水循环泵启动疏水直排凝汽器的直流炉启动系统结构图在直流炉整个启动过程中，包括渡膨胀期的几分钟，汽水分离器出)内的水位由贮水箱水位调节阀(31)控制，启动疏水经启动疏水回收阀(21)和背包式减温减压器(40)在凝汽器(25)回收，启动疏水的热量损失。为更容易理解直流炉启动系统的功能，在图4中不仅画出了直流炉启动系统的主要部套也简要画出了直流炉的主要部套和汽轮机及其辅助系统的部分主要部套。图5配中压扩容器可全面回收工质热量的直流炉启动系统本发明的核心知识产权是在直流炉启动系统中引入了中压扩容分离器(37)。汽水分离器贮水箱(7)出来的启动疏水经贮水箱出口截止阀(41)、贮水箱水位调节阀(31)进入中压扩容分离器(37)，扩容分离出来的蒸汽经中压扩容器排气调节阀(39)、中压扩容器排气截止阀(36)进入低温再热器(11)回收工质和热量；调节中压扩容器排气调节阀(39)的开度可用于控制中压扩容分离器(37)的压力；扩容分离出来的焓值较低的中压饱和水经中压扩容器疏水调节阀(38)、中压扩容器疏水逆止阀(43)进入除氧器(22)；在直流炉整个启动过程中，包括渡膨胀期的几分钟，本发明配有中压扩容分离器的直流炉启动系统可以回收全部合格工质和热量。为更容易理解直流炉启动系统的功能，在图5中不仅画出了直流炉启动系统的主要部套也简要画出了直流炉的主要部套和汽轮机及其辅助系统的部分主要部套。高压加热器一般有3台，图5中简化为一台。在图5中未画出机组DCS(分布式控制系统)以免图过于复杂。在图I、图2、图3、图4、图5中的附图标记I高温过热器2屏式过热器3低温过热器4水冷壁5省煤器6汽水分离器7汽水分离器贮水箱8炉水循环泵9炉水循环泵出口阀10高温再热器11低温再热器12高压加热器13高压旁路阀14给水泵出口阀15给水泵16高压主汽门17高压缸18贮水箱水位旁路调节阀19中压联合汽门 20中压缸21启动疏水回收阀22除氧器23低压旁路阀24低压缸25凝汽器26凝结水泵27排污阀28低压加热器29高加进汽逆止阀30高加进汽截止阀31贮水箱水位调节阀32贮水箱疏水阀33大气式疏水扩容器34疏水箱35疏水泵36中压扩容器排汽截止阀37中压扩容分离器 38中压扩容器疏水调节阀39中压扩容器排汽调节阀40背包式减温减压器 41贮水箱出口截止阀 42除氧器减压快开阀 43中压扩容器疏水逆止阀具体实施例方式以下以一台1000丽等级的电站超临界直流炉为例，结合图5，进一步说明本发明配中压扩容器可全面回收工质热量的直流炉启动系统中压扩容分离器(37)的进口经贮水箱水位调节阀(31)、贮水箱出口截止阀(41)与汽水分离器贮水箱(7)的出口连接；中压扩容分离器(37)的汽侧出口经中压扩容器排汽调节阀(39)、中压扩容器高加截止阀(36)与低温再热器(11)的进口连接；中压扩容分离器(37)的水侧出口经中压扩容器疏水调节阀(38)、中压扩容器疏水逆止阀(43)与除氧器
(22)的锅炉启动疏水进口连接。中压扩容分离器(37)的有效扩容分离容积30m3’，设计承压4. OMPa,工作压力 2.OMPa,设计温度310°C，工作温度210°C，分离器主体为直立园筒形，内径2m，高9. 6m,半球形封头，上、下半球形封头分别设置排汽和排水出口，启动疏水由直立园筒的上部切向喷入，下半球形封头设置有阻旋十字板，上半球形封头排汽出口设置有水滴分离器。中压扩容分离器(37)的预暖采用O. 8至I. 3MPa厂用辅助蒸汽；贮水箱出口截止阀(41)、中压扩容器排汽截止阀(36)、中压扩容器疏水调节阀(38)关闭后自动投入。贮水箱出口截止阀(41)具有可靠隔离超临界压力的能力，贮水箱出口截止阀
(41)打开的条件是汽水分离器压力不高于9. OMPa、中压扩容器排汽截止阀(36)打开、中压扩容器排汽调节阀(39)位于起始开度、中压扩容器疏水调节阀(38)位于起始开度，与逻辑。贮水箱水位调节阀(31)为一笼式平衡阀芯调节阀，其Cv值应能满足直流炉各种工况渡膨胀期的排水需要。中压扩容器排汽调节阀(39)为一笼式平衡阀芯调节阀，其Cv值应能满足直流炉在极热态启动时能控制中压扩容分离器(37)的压力比除氧器(22)的压力高0.5MPa，调节的过渡过程中不高于I. OMPa0中压扩容器疏水调节阀(38)为一笼式平衡阀芯调节阀，其Cv值应能满足直流炉各种工况渡膨胀期中压扩容分离器(37)向除氧器(22)排水的需要。除氧器(22)是内置式除氧器，最高允许运行压力2. OMPa，机组满负荷除氧器运行压力I. IMPa，直流炉在极热态启动时除氧器压力不高于I. 5MPa ;除氧器(22)设置有接受中压扩容分离器(37)排水的专用接口 ；除氧器(22)设置有除氧器减压快开阀(42)，当除氧器压力高于I. 5MPa时快速打开，蒸汽排入凝汽器(25)的低压旁路入口 ；当除氧器压力退回到I. OMPa时，除氧器减压快开阀(42)自动关闭。除氧器减压快开阀(42)打开时除氧器减压快开阀(42)出口压力不超过0.7MPa，凝汽器(25)内置的消能装置可以安全接受；除氧器减压快开阀(42)在进口压力I. 5MPa时的排汽能力为O. 075BMCR。汽水分离器(6)、汽水分离器贮水箱(7)、中压扩容分离器(37)、除氧器(22)、贮水箱出口截止阀(41)、贮水箱水位调节阀(31)、中压扩容器排汽调节阀(39)、中压扩容器高加截止阀(36)、中压扩容器疏水调节阀(38)均在机组DCS (分布式控制系统)的协调控制下安全、经济地完成直流炉启动过程。
权利要求
1.ー种配中压扩容器可全面回收エ质热量的直流炉启动系统，其特征在于中压扩容分离器(37)的进ロ经贮水箱水位调节阀(31)、贮水箱出口截止阀(41)与汽水分离器贮水箱(7)的出口连接；中压扩容分离器(37)的汽侧出口经中压扩容器排汽调节阀(39)、中压扩容器高加截止阀(36)与低温再热器(11)的进ロ连接；中压扩容分离器(37)的水侧出口经中压扩容器疏水调节阀(38)、中压扩容器疏水逆止阀(43)与除氧器(22)的锅炉启动疏水进ロ连接；汽水分离器(6)、汽水分离器贮水箱(7)、中压扩容分离器(37)、除氧器(22)、贮水箱出口截止阀(41)、贮水箱水位调节阀(31)、中压扩容器排汽调节阀(39)、中压扩容器排汽截止阀(36)、除氧器减压快开阀(42)、中压扩容器疏水调节阀(38)均受机组DCS分布式控制系统的协调控制。
2.根据权利要求I所述的配中压扩容器可全面回收エ质热量的直流炉启动系统，其特征是所述的中压扩容分离器(37)主体为直立园筒形，内径2m，高9. 6m，半球形封头，上、下半球形封头分别设置排汽和排水出口，启动疏水由直立园筒的上部切向喷入，下半球形封头设置有阻旋十字板，上半球形封头排汽出口设置有水滴分离器。
3.根据权利要求I所述的配中压扩容器可全面回收エ质热量的直流炉启动系统，其特征是所述的贮水箱出口截止阀(41)具有可靠隔离超临界压力的能力，贮水箱出口截止阀(41)打开的条件是汽水分离器压力不高于9. OMPa、中压扩容器排汽截止阀(36)打开、中压扩容器排汽调节阀(39)位于起始开度、中压扩容器疏水调节阀(38)位于起始开度，与逻辑。
4.根据权利要求I所述的配中压扩容器可全面回收エ质热量的直流炉启动系统，其特征是所述的贮水箱水位调节阀(31)为ー笼式平衡阀芯调节阀，其Cv值应能满足直流炉各种エ况渡膨胀期的排水需要。
5.根据权利要求I所述的配中压扩容器可全面回收エ质热量的直流炉启动系统，其特征是所述的中压扩容器排汽调节阀(39)为ー笼式平衡阀芯调节阀，其Cv值应能满足直流炉在极热态启动时能控制中压扩容分离器(37)的压カ比除氧器(22)的压カ高0.5MPa，调节的过渡过程中不高于I. OMPa0
6.根据权利要求I所述的配中压扩容器可全面回收エ质热量的直流炉启动系统，其特征是所述的中压扩容器疏水调节阀(38)为ー笼式平衡阀芯调节阀，其Cv值应能满足直流炉各种エ况渡膨胀期中压扩容分离器(37)向除氧器(22)排水的需要。
7.根据权利要求I所述的配中压扩容器可全面回收エ质热量的直流炉启动系统，其特征是所述的除氧器(22)是内置式除氧器，除氧器(22)设置有接受中压扩容分离器(37)排水的专用接ロ ；除氧器(22)设置有除氧器减压快开阀(42)，当除氧器压カ高于1.5MPa时快速打开，蒸汽排入凝汽器(25)的低压旁路入口 ；当除氧器压力退回到I. OMPa时，除氧器减压快开阀(42)自动关闭；除氧器减压快开阀(42)打开时除氧器减压快开阀(42)出口压力不超过0. 7MPa ;除氧器减压快开阀(42)在进ロ压力I. 5MPa时的排汽能力为0. 075BMCR。
全文摘要
本发明配中压扩容器可全面回收工质热量的直流炉启动系统涉及一种电站超临界直流炉使用的无启动炉水循环泵可以全面回收工质和热量的直流炉启动系统。本发明以中压扩容分离器为核心，在电站超临界直流炉启动过程中调用汽轮机侧的、除氧系统、给水系统、旁路系统、凝汽器系统和锅炉侧的启动系统、再热器系统一起，在机组DCS(分布式控制系统)的协调控制下安全、经济地完成直流炉启动过程，在启动过程中各种工况均可以全面回收工质和热量，达到有启动炉水循环泵的直流炉启动系统全面回收工质和热量的效果，但大大节省基建投资和运行、维护费用。
文档编号F22B35/00GK102650424SQ20111014696
公开日2012年8月29日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者章礼道 申请人:章礼道