專利名稱：能回收工質(zhì)和部分熱量的無泵直流爐啟動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種能回收工質(zhì)和部分熱量的無泵直流爐啟動系統(tǒng)。直流爐指發(fā)電站用的超臨界參數(shù)直流動力鍋爐；無泵指無啟動爐水循環(huán)泵；本實用新型可以回收直流爐啟動過程中的全部合格工質(zhì)和部分熱量。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的電站直流爐啟動系統(tǒng)是電站超臨界直流鍋爐的一個重要組成部分，設(shè)置啟動系統(tǒng)的目的是在鍋爐啟動、低負荷運行及停爐過程中，通過啟動系統(tǒng)建立并維持水冷壁內(nèi)的最小質(zhì)量流量，以保護水冷壁安全；同時滿足機組安全、經(jīng)濟啟停；低負荷運行及快速地進行事故處理，并盡可能實現(xiàn)工質(zhì)和熱量回收的要求?，F(xiàn)有技術(shù)發(fā)電站用的超臨界直流爐的無泵啟動系統(tǒng)在啟動過程中產(chǎn)生的啟動疏水先進入大氣式擴容器，擴容閃蒸出來的蒸汽經(jīng)大氣式擴容器的排汽管排入大氣，飽和水經(jīng)疏水箱、疏水泵打入凝汽器以回收工質(zhì)。啟動疏水通過大氣式擴容器時會受到嚴重的鐵污染，疏水含鐵量會成百倍超標，如果勉強回收，將導(dǎo)致凝結(jié)水精處理裝置短期失效，離子交換樹脂早期報廢，水冷壁系統(tǒng)結(jié)鐵垢。同時，因擴容閃蒸出來的蒸汽經(jīng)大氣式擴容器的排汽管排入大氣，大約要損失30%的啟動疏水；在冬季，北方地區(qū)，經(jīng)大氣式擴容器的排汽管排入大氣的攜帶有微水滴的蒸汽，在大氣式擴容器附近會形成凍雨，使地坪、平臺、扶梯覆冰，帶來安全隱患。大氣式擴容器方案工質(zhì)與熱量基本上都損失了?，F(xiàn)有技術(shù)發(fā)電站用的超臨界直流爐的無泵啟動系統(tǒng)也有將超臨界直流爐在啟動過程中產(chǎn)生的啟動疏水經(jīng)過一個背包式減壓減溫器直排凝汽器回收工質(zhì)。這種系統(tǒng)已經(jīng)有若干成功案例，避免了啟動疏水通過大氣式擴容器時會受到的嚴重鐵污染，但該背包式減壓減溫器的減壓減溫能力(疏水量、疏水進口壓力、疏水進口焓值)需要按照整個啟動過程中最大工況來設(shè)計，凝汽器供應(yīng)商往往感覺設(shè)計和布置有難度，困惑，甚至拒絕啟動疏水直排凝汽器方案；背包式減壓減溫器與凝汽器結(jié)合的焊縫在運行中有較大的熱應(yīng)力，多年運行后會產(chǎn)生熱疲勞裂紋；鍋爐熱態(tài)啟動時，啟動分離器內(nèi)疏水焓值較高，為了避免啟動疏水在管道內(nèi)強烈的擴容閃蒸引發(fā)管道激振，通常將啟動疏水調(diào)節(jié)閥布置在汽機房內(nèi)凝汽器近旁，該管道較長、承壓能力要求高，布置有一定難度。啟動疏水經(jīng)過一個背包式減壓減溫器直排凝汽器方案可以回收全部合格工質(zhì)，但不能回收熱量。

發(fā)明內(nèi)容要解決的技術(shù)問題本實用新型的目的是提供一種能回收工質(zhì)和部分熱量的無泵直流爐啟動系統(tǒng)以改進大氣式擴容器方案嚴重的鐵污染使工質(zhì)與熱量基本上都損失了 ；啟動疏水經(jīng)過一個背包式減壓減溫器直排凝汽器方案可以回收全部合格工質(zhì)，但不能回收熱量；該背包式減壓減溫器的減壓減溫(能力疏水量、疏水進口壓力、疏水進口焓值)需要按照整個啟動過程中最大工況來設(shè)計，凝汽器供應(yīng)商往往感覺設(shè)計和布置有難度，困惑，甚至拒絕啟動疏水直排凝汽器方案；背包式減壓減溫器與凝汽器結(jié)合的焊縫在運行中有較大的熱應(yīng)力，多年運行后會產(chǎn)生熱疲勞裂紋；啟動分離器內(nèi)疏水焓值較高，為了避免啟動疏水在管道內(nèi)強烈的擴容閃蒸引發(fā)管道激振，通常將啟動疏水調(diào)節(jié)閥布置在汽機房內(nèi)凝汽器近旁，該管道較長、承壓能力要求高，布置有一定難度。采用的技術(shù)方案本實用新型能回收工質(zhì)和部分熱量的無泵直流爐啟動系統(tǒng)提供了一種新的技術(shù)方案a在啟動分離器貯水箱的啟動疏水出口增設(shè)U形管式啟動疏水冷卻器；b啟動疏水調(diào)節(jié)閥可布置在啟動疏水冷卻器近旁；c U形管式啟動疏水冷卻器的殼側(cè)進口通凝結(jié)水，出口至除氧器，U形管式啟動疏水冷卻器的管側(cè)進口接啟動疏水關(guān)斷閥，管側(cè)出口的啟動疏水送入凝汽器的低壓旁路接 Π ；d U形管式啟動疏水冷卻器中啟動疏水與凝結(jié)水以接近順流方式傳熱；e增設(shè)啟動疏水關(guān)斷閥與啟動疏水調(diào)節(jié)閥的聯(lián)鎖保護。以安全可靠，節(jié)能和節(jié)省投資的方式實現(xiàn)超臨界直流爐在啟動過程中產(chǎn)生的啟動疏水直排凝汽器的方案，本實用新型可以回收直流爐啟動過程中的全部合格工質(zhì)和部分熱量。本實用新型能回收工質(zhì)和部分熱量的無泵直流爐啟動系統(tǒng)包括汽水分離器6、汽水分離器貯水箱7、貯水箱出口截止閥8、U形管式啟動疏水冷卻器9、汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21、啟動疏水回收閥觀、排污閥31、疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥14、疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥30 ；汽水分離器6的水側(cè)出口連接汽水分離器貯水箱7，汽水分離器貯水箱7的出口順序連接貯水箱出口截止閥8、U形管式啟動疏水冷卻器9的管側(cè)、汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21、 啟動疏水回收閥觀和凝汽器27，疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥14與疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥 30分別與U形管式啟動疏水冷卻器9的殼側(cè)進出口連接，排污閥31的進口與汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21的出口連接；在超臨界直流鍋爐啟動期間水冷壁4內(nèi)的汽水混合物切向進入汽水分離器6，分離出來的高溫飽和水經(jīng)汽水分離器貯水箱7、貯水箱出口截止閥8進入U形管式啟動疏水冷卻器9的U形管管側(cè)，低溫的凝結(jié)水經(jīng)疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥14進入U 形管式啟動疏水冷卻器9的殼側(cè)回收高溫啟動疏水的部分熱量后，經(jīng)疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥30送入除氧器M ；經(jīng)冷卻后的啟動疏水經(jīng)汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21、啟動疏水回收閥 28排入凝汽器27的低壓旁路接口。采用本實用新型的效益在于·啟動疏水排凝汽器避免了啟動疏水通過大氣式擴容器時受到的嚴重鐵污染，安
全可靠；·低壓旁路排汽量與直流爐啟動疏水量在任何工況下都不可能同時達到最大值。 無須各自配置按照各自最高參數(shù)流量壓力焓值設(shè)計的消能裝置減壓減溫器；·任何一臺能夠接受30% BMCR或者更多流量的低壓旁路排汽的凝汽器必定能夠安全接受與其配套的任何一臺直流爐的啟動疏水；·最有效，最經(jīng)濟的技術(shù)方案是直流爐啟動疏水與低壓旁路合用同一個消能裝置 (減壓減溫器)，實現(xiàn)超臨界直流爐在啟動過程中產(chǎn)生的啟動疏水排凝汽器的方案；·與背包式減壓減溫器相比，設(shè)計和布置更容易，安全裕量更大，投資更??；[0022]·增設(shè)U形管式啟動疏水冷卻器后，汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥閥后啟動疏水的閃蒸消失或者大大減少，管道運行平穩(wěn)；·增設(shè)啟動疏水關(guān)斷閥與啟動疏水調(diào)節(jié)閥的聯(lián)鎖保護后，啟動疏水調(diào)節(jié)閥至凝汽器的管道的承壓要求大大降低；·可以回收直流爐啟動過程中的全部合格工質(zhì)和部分熱量；·既適用采用高、低壓串級旁路的超臨界汽輪機組，也同樣適用采用一級大旁路的超臨界汽輪機組；·既適用于新機組在設(shè)計階段采用，可以降低造價，簡化系統(tǒng)，提高系統(tǒng)安全性；也適用于原來采用大氣式擴容器、疏水箱、疏水泵的在役機組，可以避免啟動疏水通過大氣式擴容器時受到的嚴重鐵污染。


圖1能回收工質(zhì)和部分熱量的無泵直流爐啟動系統(tǒng)圖為了更好地說明本實用新型能回收工質(zhì)和部分熱量的無泵直流爐啟動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在圖1中不僅畫出了直流爐啟動系統(tǒng)的主要部套汽水分離器6、汽水分離器貯水箱7、貯水箱出口截止閥8、U形管式啟動疏水冷卻器9、汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21、疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥14、疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥30、啟動疏水回收閥觀、排污閥31，也畫出了直流爐本體的主要部套高溫過熱器1、屏式過熱器2、低溫過熱器3、水冷壁4、省煤器5、高溫再熱器 10、低溫再熱器11和汽輪機及其輔助系統(tǒng)的部分主要部套高壓主汽門17、高壓缸18、中壓聯(lián)合汽門19、中壓缸20、低壓缸沈、凝汽器27、高壓旁路閥16、低壓旁路閥25、凝結(jié)水泵四、 低壓加熱器32、除氧器M、高壓加熱器15、高加進汽逆止閥12、高加進汽截止閥13、給水泵 23、給水泵出口閥22、低壓加熱器凝結(jié)水進水閥33。各部套間的連線表明了工質(zhì)水或者蒸汽的流程。由圖1可見，在超臨界直流鍋爐啟動期間水冷壁4內(nèi)的汽水混合物切向進入汽水分離器6，分離出來的高溫飽和水經(jīng)汽水分離器貯水箱7、貯水箱出口截止閥8進入U形管式啟動疏水冷卻器9的U形管管側(cè)，低溫的凝結(jié)水經(jīng)疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥14進入U形管式啟動疏水冷卻器9的殼側(cè)回收高溫啟動疏水的部分熱量后，經(jīng)疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥30送入除氧器M。U形管式啟動疏水冷卻器9U形管側(cè)出口的鍋爐啟動疏水已處于過冷狀態(tài)，在流經(jīng)汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21、啟動疏水回收閥觀直至進入凝汽器27的低壓旁路入口的全部流程中都不會發(fā)生因閃蒸引起的劇烈震動。在超臨界直流鍋爐清洗期間，爐水不合格時可以選擇關(guān)閉啟動疏水回收閥觀，開啟排污閥31棄水。在超臨界直流鍋爐完成啟動過程完成汽水分離器6呈現(xiàn)干態(tài)并有微量過熱度時， 嚴密關(guān)閉貯水箱出口截止閥8，以避免U形管式啟動疏水冷卻器9、汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥 21、啟動疏水回收閥觀及相應(yīng)管道遭遇超臨界壓力。為避免圖1過于繁雜，U形管式啟動疏水冷卻器9的預(yù)暖備用系統(tǒng)未畫出，汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21、啟動疏水回收閥觀及相應(yīng)管道因工作溫度較低無需預(yù)暖備用。在圖1中的附圖標記1高溫過熱器；2屏式過熱器；3低溫過熱器；[0035]4 水冷壁 ；7汽水分離器貯水箱疏水冷卻器；10高溫再熱器； 閥；13高加進汽截止閥； 器；16高壓旁路閥19中壓聯(lián)合汽門離器水位調(diào)節(jié)閥；22給水泵出口閥；25低壓旁路閥；28啟動疏水回收閥； 器凝結(jié)水出水閥；31排污閥 ； 器凝結(jié)水進水閥。
具體實施方式
本實用新型能回收工質(zhì)和部分熱量的無泵直流爐啟動系統(tǒng)包括汽水分離器6、汽水分離器貯水箱7、貯水箱出口截止閥8、U形管式啟動疏水冷卻器9、汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21、啟動疏水回收閥觀、排污閥31、疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥14、疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥30 ；汽水分離器6的水側(cè)出口連接汽水分離器貯水箱7，汽水分離器貯水箱7的出口順序連接貯水箱出口截止閥8、U形管式啟動疏水冷卻器9的管側(cè)、汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21、 啟動疏水回收閥觀和凝汽器27，疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥14與疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥 30分別與U形管式啟動疏水冷卻器9的殼側(cè)進出口連接，排污閥31的進口與汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21的出口連接；在超臨界直流鍋爐啟動期間水冷壁4內(nèi)的汽水混合物切向進入汽水分離器6，分離出來的高溫飽和水經(jīng)汽水分離器貯水箱7、貯水箱出口截止閥8進入U形管式啟動疏水冷卻器9的U形管管側(cè)，低溫的凝結(jié)水經(jīng)疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥14進入U 形管式啟動疏水冷卻器9的殼側(cè)回收高溫啟動疏水的部分熱量后，經(jīng)疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥30送入除氧器M ；經(jīng)冷卻后的啟動疏水經(jīng)汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21、啟動疏水回收閥 28排入凝汽器27的低壓旁路接口。汽水分離器貯水箱7出口連接能可靠隔離超臨界壓力的貯水箱出口截止閥8。U形管式啟動疏水冷卻器9為135MW機組的高壓加熱器；U形管式啟動疏水冷卻器9中啟動疏水與凝結(jié)水接口以接近順流方式連接；其殼側(cè)設(shè)置有預(yù)暖備用系統(tǒng)，采用低壓蒸汽預(yù)暖，使U形管式啟動疏水冷卻器9的厚重管板預(yù)暖到140°C至180°C。U形管式啟動疏水冷卻器9設(shè)計工作壓力lOMPa，在汽機極熱態(tài)啟動工況水冷壁渡膨脹時鍋爐啟動疏水降溫幅度約120°C。近年關(guān)停了大量135MW機組，可以利用退役的 135MW機組的高壓加熱器作為U形管式啟動疏水冷卻器9使用，135MW機組的高壓加熱器其管側(cè)的承壓能力幾乎比U形管式啟動疏水冷卻器9設(shè)計工作壓力IOMPa高一倍，即使役齡
5省煤器； 8貯水箱出口截止閥
6汽水分離器； 9 U形管式啟動
11低溫再熱器
12高加進汽逆止
14疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥
15高壓加熱
；17高壓主汽門 20中壓缸；
18高壓缸； 21汽水分
23給水泵； 26低壓缸 29凝結(jié)水泵
24除氧器； 27凝汽器； 30疏水冷卻
32低壓加熱器
33低壓加熱偏長也可以放心使用。300MW等級的超臨界直流鍋爐可以配用一臺135MW機組的1號高壓加熱器；600MW等級的超臨界直流鍋爐可以配用2臺135麗機組的1號高壓加熱器；1000MW 等級的超臨界直流鍋爐可以配用2臺135MW機組的2號高壓加熱器。利用退役的135MW機組的高壓加熱器作為U形管式啟動疏水冷卻器9使用，需要校核該高壓加熱器的疏水口的通流能力，如通過啟動流量時壓降過大，需要適當擴大該高壓加熱器的疏水口的通流面積。原高壓加熱器的給水進口用作啟動疏水進口，原高壓加熱器的給水出口用作啟動疏水出口，原高壓加熱器的疏水出口用作凝結(jié)水進口，原高壓加熱器的抽汽進口用作凝結(jié)水出口，這種連接方式是為了控制在極熱態(tài)啟動時，進入除氧器M的凝結(jié)水溫度不要過高，以免除氧器M超壓。在直流爐點火前打開疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥14、疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥30， 低壓加熱器凝結(jié)水進水閥33關(guān)閉，啟動流量的凝結(jié)水全部流經(jīng)U形管式啟動疏水冷卻器 9的殼側(cè)；汽輪機沖轉(zhuǎn)前，部分打開低壓加熱器凝結(jié)水進水閥33，汽輪機帶初負荷低壓加熱器凝結(jié)水進水閥33全開；直流爐啟動過程結(jié)束貯水箱出口截止閥8關(guān)閉后，疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥14、疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥30關(guān)閉。U形管式啟動疏水冷卻器9在殼側(cè)設(shè)置有預(yù)暖備用系統(tǒng)，采用廠用輔助蒸汽預(yù)暖， 使U形管式啟動疏水冷卻器9的厚重管板預(yù)暖到140°C至180°C以減輕熱沖擊；預(yù)暖備用系統(tǒng)間歇式工作，在疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥14和疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥30投入前，自動退出并隔離。貯水箱出口截止閥8和U形管式啟動疏水冷卻器9的使用大大改善了汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21的工作條件，對汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21的承壓能力、Cv值、并聯(lián)臺數(shù)、嚴密性、抗汽蝕能力等技術(shù)指標的要求均大大降低，汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21的個數(shù)與U形管式啟動疏水冷卻器9的臺數(shù)相同。當貯水箱出口截止閥8關(guān)閉，超臨界直流鍋爐又處于亞臨界工況運行時，由于散熱等原因汽水分離器貯水箱7中可能出現(xiàn)液位并緩慢升高，設(shè)置有一條小管道到屏式過熱器2之前的噴水點，使汽水分離器貯水箱7中得水位保持正常。貯水箱出口截止閥8、汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21、啟動疏水回收閥觀、排污閥31之間有聯(lián)鎖保護關(guān)系。A啟動疏水回收閥觀、排污閥31相互閉鎖，不能同時為“開”位，但可以同時為“關(guān)” 位；B當汽水分離器6的壓力高于IOMPa時，貯水箱出口截止閥8自動關(guān)閉；C貯水箱出口截止閥8打開的必要條件汽水分離器6的壓力低于IOMPa和汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥21處于“起始開度”位和啟動疏水回收閥觀、排污閥31之一處于“開”位。除氧器M為內(nèi)置式除氧器，最高承壓能力2. OMPa,配置有接收疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥30來的專用迭式圓盤型噴嘴。
權(quán)利要求1.一種能回收工質(zhì)和部分熱量的無泵直流爐啟動系統(tǒng)，其特征在于包括汽水分離器 (6)、汽水分離器貯水箱(7)、貯水箱出口截止閥(8)、U形管式啟動疏水冷卻器(9)、汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥(21)、啟動疏水回收閥(觀)、排污閥(31)、疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥(14)、 疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥(30)；汽水分離器(6)的水側(cè)出口連接汽水分離器貯水箱(7)，汽水分離器貯水箱(7)的出口順序連接貯水箱出口截止閥(8)、U形管式啟動疏水冷卻器(9) 的管側(cè)、汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥(21)、啟動疏水回收閥08)和凝汽器(27)，疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥(14)與疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥(30)分別與U形管式啟動疏水冷卻器(9)的殼側(cè)進出口連接，排污閥(31)的進口與汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥的出口連接；在超臨界直流鍋爐啟動期間水冷壁內(nèi)的汽水混合物切向進入汽水分離器(6)，分離出來的高溫飽和水經(jīng)汽水分離器貯水箱(7)、貯水箱出口截止閥(8)進入U形管式啟動疏水冷卻器(9) 的U形管管側(cè)，低溫的凝結(jié)水經(jīng)疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥(14)進入U形管式啟動疏水冷卻器(9)的殼側(cè)回收高溫啟動疏水的部分熱量后，經(jīng)疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥(30)送入除氧器04)；經(jīng)冷卻后的啟動疏水經(jīng)汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥(21)、啟動疏水回收閥08)排入凝汽器(XT)的低壓旁路接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能回收工質(zhì)和部分熱量的無泵直流爐啟動系統(tǒng)，其特征是所述的汽水分離器貯水箱(7)出口連接能可靠隔離超臨界壓力的貯水箱出口截止閥(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能回收工質(zhì)和部分熱量的無泵直流爐啟動系統(tǒng)，其特征是所述的U形管式啟動疏水冷卻器(9)為135MW機組的高壓加熱器；U形管式啟動疏水冷卻器 (9)中啟動疏水與凝結(jié)水接口以接近順流方式連接；其殼側(cè)設(shè)置有預(yù)暖備用系統(tǒng)，采用低壓蒸汽預(yù)暖，使U形管式啟動疏水冷卻器(9)的厚重管板預(yù)暖到140°C至180°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能回收工質(zhì)和部分熱量的無泵直流爐啟動系統(tǒng)，其特征是所述的貯水箱出口截止閥(8)、汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥(21)、啟動疏水回收閥(觀)、排污閥 (31)之間有聯(lián)鎖保護關(guān)系。
專利摘要本實用新型涉及一種能回收工質(zhì)和部分熱量的無泵直流爐啟動系統(tǒng)，包括汽水分離器、汽水分離器貯水箱、貯水箱出口截止閥、U形管式啟動疏水冷卻器、汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥、啟動疏水回收閥、排污閥、疏水冷卻器凝結(jié)水進水閥、疏水冷卻器凝結(jié)水出水閥；經(jīng)冷卻和減壓后的啟動疏水排入凝汽器的低壓旁路接口。貯水箱出口截止閥和U形管式啟動疏水冷卻器改善了汽水分離器水位調(diào)節(jié)閥的工作條件，對其承壓能力、Cv值、并聯(lián)臺數(shù)、嚴密性、抗汽蝕能力等指標的要求均降低；利用退役的135MW機組的高壓加熱器作為U形管式啟動疏水冷卻器使用進一步降低本實用新型的投資；以安全、可靠、節(jié)能和節(jié)省投資的方式回收啟動過程中全部合格工質(zhì)和部分熱量。
文檔編號F22B35/00GK202188481SQ20102061675
公開日2012年4月11日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者章禮道 申請人:章禮道