[发明专利]一种超临界直流锅炉节能运行控制方法

说明书

本发明涉及一种超临界直流锅炉节能运行控制方法，该方法通过确定合适的给水流量、控制燃料投用速率、采用氨、联氨钝化保护法加强锅炉水系统内部保护，缩短了超临界直流锅炉启动初期炉水品质达标时间，减少了炉水外排量及热水热量损失。该方法可大幅度缩短机组启动时间、从而降低启动过程中除盐水、燃料、厂用电等消耗，减少机组启动成本，达到节能的目的。

技术领域

本发明涉超临界直流锅炉技术领域，特别是指一种超临界直流锅炉节能运行控制方法。

背景技术

直流锅炉的启动过程：启动初期，全部受热面用于加热水，工质相态没有发生变化，锅炉出水流量等于给水流量；随着燃料投入量的增加，水冷壁内工质温度逐渐升高，随即出现工质膨胀现象，当产汽点后部的受热面内水被汽水混合物代替后，锅炉排出工质流量回复到等于给水流量；锅炉出口工质变成过热蒸汽时，锅炉受热面形成水加热、水汽化及蒸汽的过热3个区段。

超临界直流锅炉没有汽包，也就没有炉内水处理过程，所以对给水的质量要求很高，水经过初处理后再进行精处理。超临界直流机组的容量大，启动过程中消耗的水量大。超临界直流锅炉目前国内有两种设计形式，一种为设置有炉水循环泵的直流锅炉，一种为未设置炉水循环泵的直流锅炉；采用带有循环泵的超临界锅炉的启动系统，能加快机组启动速度，从而达到节能降耗减排的目的。但是由于炉水循环泵的工作环境恶劣，国产炉水循环泵的可靠性尚不尽如人意，而进口炉水循环泵的价格高的惊人，且故障率也较高，一旦出现故障后需要返厂修理，故维修成本较大。带有循环泵的启动系统投资大，运行操作复杂，转动部件的运行和维护要求高。而无炉水循环泵的启动系统虽然比带炉水循环泵的启动系统运行经济性差但系统简单，投资少，运行操作方便并且容易实现自动控制，维修工作量少，因此电厂多采用无炉水循环泵启动系统。

与有炉水循环泵的超临界锅炉比较，无炉水循环泵超临界锅炉在启停过程中存在以下几个方面问题：

1.给水流量控制不当造成热水外排

启动流量越大，工质流经受热面的质量流速也越大，这对受热面的冷却，改善水动力特性都是有利的，但工质的损失及热量损失也相应增加，同时启动旁路系统的设计容量也要加大。反之，启动流量过小，受热面冷却和水动力稳定就得不到保证，因此，选择启动流量的原则是在保证受热面得到可靠冷却和工质流动稳定的条件下，启动流量尽可能选择得小一些。但是省煤器入口流量降低后与流量保护定值余度太小，给锅炉运行控制带来很大困难，而且由于流量降低可能会造成水冷壁流量不均匀，存在水冷壁局部超温的问题，危及到锅炉的安全。这就造成了对运行控制的高要求，操作不当极易造成炉水外排及热量损失。

2.汽水膨胀期水位波动造成热水外排

直流炉的启动过程中：工质加热、蒸发和过热3个区段是逐步形成的，启动初期，分离器前的受热面起加热水的作用，水温逐步升高，而工质相态没有发生变化，锅炉出来的是加热水，其体积流量基本等于给水流量。随着燃料量的增加，炉膛温度提高，换热增强，当水冷壁内某点工质温度达到饱和温度时开始产生蒸汽，但在其后部的受热面中的工质仍然为水。由于蒸汽比容比水大很多，引起局部压力升高，将后部的水挤压出去，使锅炉出口工质流量大大超过给水流量。这种现象称为工质膨胀现象。当蒸发点后部受热面中的水被汽水混合物替代后，锅炉出口工质流量才恢复到和给水流量一致。

启动过程中随着燃料投放量的增加，水冷壁温度逐渐升高，随之产生汽水膨胀现象，结果导致启动分离器的水位和疏水量发生较大的波动；启动过程中工质膨胀量的大小与分离器的位置有关，分离器前受热面越多膨胀量越大；与启动压力有关，较高的启动压力可减少膨胀量；与启动流量有关，随着启动流量的增加膨胀流出量的绝对量增加；与给水温度有关，给水温度降低，蒸发点后移，膨胀量减弱；与燃料投入速度有关，燃料投入速度愈大，膨胀量愈大；与锅炉型式有关，一次上升型直流炉膨胀量小，而螺旋上升型直流炉膨胀量大。

3.停机后保养不当造成给水浪费及热量的损失