5最终版-余热锅炉启动控制和联锁

余热电站培训资料 Waste Heat Recovery Power Station Training File

余热电站培训资料

（5）

中材节能股份有限公司

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目录

余热锅炉的启动、控制与联锁 ........................................................................... 1 1. 锅炉的启动 ............................................................................................ 1 1.1 启动前的准备 ................................................................................. 1 1.2 锅炉的通气与升压 ........................................................................... 2 1.3 暖管和并汽 ...................................................................................... 3 2. 锅炉的控制与水位调节 ........................................................................... 3 2.1 压力、温度控制 ............................................................................... 3 2.2 汽包水位调节 .................................................................................. 4

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余热锅炉的启动、控制与联锁

1. 锅炉的启动

锅炉机组的启动，是锅炉运行工作的重要组成部分。锅炉机组的启动过程，实质上是一种变动工况的运行。在启动过程中，随着废气挡板逐渐打开，炉内温度的提高，使部分炉水汽化，水循环逐渐建立，蒸汽产生，汽压逐步升高，设备各部件逐渐过渡到正常的运行状态。如果不了解设备部件受热后的膨胀情况，不了解水循环的基本状况，就不会使各部件在启动过程中获得均匀的自由膨胀和可靠的水循环。这样，在操作频繁的启动中，往往会引起事故的发生，或者导致设备使用寿命的缩短等严重后果。

如何使设备在启动过程中能得到正确的保护，并使各部件在受热后不至于产生破坏性的热应力，以及在允许的条件下，缩短启动时间，降低工质热量损失。作为余热锅炉的启动，必须严格执行《锅炉运行操作规程》的有关启动程序规定。同时，还要了解锅炉各部件在整个启动过程中的变化。

鉴于锅炉启动前所处的状态不同,通常分为冷态启动和热态启动。所谓冷态启动，就是锅炉处于室温状态下的启动，如检修后锅炉启动，或是停炉备用时间较长，汽压已降到零状态的启动。热态启动，就是指短时间停炉备用的锅炉，由于停炉时间不长，锅炉还有一定的汽压，炉内还蓄有大量热量状态的锅炉启动。冷态启动和热态启动的内容，步骤基本上是相同的，只不过热态启动是在冷态启动进行了若干过程基础之上启动。因此，熟悉了冷态启动的过程，自然就掌握了热态启动。 1.1 启动前的准备

锅炉启动前的准备工作，是一项内容丰富而又重要的工作。这项工作是保证锅炉启动顺利进行的重要环节，也是锅炉正常运行的先决条件之一。但往往认为无关紧要而被忽视。要使启动工作达到既安全又经济，就必须做好准备工作。 1.1.1 锅炉启动前的检查

锅炉启动前，必须进行详细的全面检查工作，做到对设备心中有数，明确设备是否具备启动条件，以及应采取的措施。

锅炉启动前，锅炉机组各部件必须处于正常状态，方能通气和进入正常运行。如果在通气前未进行严格细致的检查，影响锅炉安全、经济运行的不利因素没有在通气前消除，就必然造成锅炉被迫停炉处理缺陷或带病运行，或在运行不久后即发生事故被迫停炉，这样既不经济又影响电力生产。

锅炉启动前的检查项目很多，要逐项检查，全部确认没有问题时，方可通气启动。 1.1.2 上水

1.1.2.1 上水温度和上水时间

锅炉上水温度一般不超过20～60℃，且应是纯水。上水的速度应缓慢，上水的时间一

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般规定：夏季不少于1-1.5小时，冬季不少于1.5-2小时。

因为上水过程中，省煤器管和蒸发管易于加热，而壁厚的汽包及蒸发器的联箱加热速度较慢。当水进入汽包后总是首先与汽包下半部接触，并且是内壁先受热，这样，汽包的上、下部，内、外壁就必然存在温度差。如果水温较高，且上水的速度又快，这样就使汽包产生较大的壁温差，这个温差又会使汽包产生较大的附加应力，易于使汽包、联箱发生弯曲、变形或焊缝裂纹现象，因此，上水的温度和时间必须加以控制。 1.1.2.2 上水方法

根据锅炉设备的条件不同，可以有不同的上水方式。无论采用何种方式上水，都应遵循上水速度保持缓慢。在通常情况下，都是由给水管经省煤器上水。此时可利用主给水之旁路管进行上水，待水位至汽包最低可见水位时，即为点火水位，停止上水。这是因为锅炉通入含热废气后炉水受热膨胀、汽化，水位会逐渐上升，因此锅炉上水至汽包水位计-100mm处即可。

锅炉上水完毕后，应检查汽包水位有无变化。若汽包水位继续上升，则说明进水阀门未关严；若水位下降，则说明有漏泄的地方（如放水阀门、排污阀门漏泄或未关），应查明原因并采取措施及时消除。 1.1.2.3 水质要求

规程上规定锅炉上水必须是除过氧的水，因为锅炉用水的水质是比较纯净的，但水中含有溶解氧。氧是引起锅炉设备及给水系统金属腐蚀的主要原因。

氧腐蚀最容易发生在给水管道和省煤器处。给水中虽然含氧量很小， 但在省煤器中由于温度较高，所以只要有少量的氧存在，仍然有可能发生氧腐蚀。省煤器的氧腐蚀通常是在进口部分，而出口部分腐蚀较轻，这是因为水中的氧在进口部分的腐蚀过程中，氧已经消耗掉。为了防止锅炉设备及给水系统的金属腐蚀，必须对锅炉给水进行除氧。

余热发电是采用化学除氧，主要是通过汽轮机房加药装置加入联氨（N2H4），除去锅炉给水中的氧，所以，在给锅炉上水时，加药装置一定要开起来。

1.2 锅炉的通气与升压 1.2.1 锅炉通气

AQC锅炉SP锅炉通气前的检查及通气的全过程，必须严格按照《锅炉操作规程》进行。 1.2.2 升压

余热锅炉通气后，各部件逐渐受热，炉水的温度逐渐升高，产生蒸汽，汽压不断上升。从通气到汽压升高到工作压力的过程叫做升压。锅炉机组的升压过程，应根据《锅炉操作规程》进行。锅炉冷态从通气至达到额定蒸发量的时间，SP 锅炉约为2～2.5个小时，AQC锅炉约为1.5～2小时。升压过程中，还有一些其他操作，需认真做好，对保证锅炉顺利启动和投入正常运行都非常重要。

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1.3 暖管和并汽 1.3.1 暖管

暖管是锅炉启动操作的一部分。

蒸汽管道的特点是：其一，长度较长和形状复杂；其二，管子、法兰盘和阀门各部件的厚度差别很大，因而对管道加热需要较长的时间。主蒸汽管道在投用之前，先以少量的蒸汽对其预热，使管道温度缓慢上升，称之为暖管。如果不进行暖管，高温蒸汽突然涌入，将会使蒸汽管道温度上升很快，因膨胀的不同，使金属管子和其他附件产生过大的热应力和水冲击，损坏设备。

暖管时，开始进入主蒸汽管道的蒸汽，将热量传递给管壁和阀门而冷凝成水，由疏水管排出。以后金属温度升高，凝结水量逐渐减少。法兰盘的连接处的加热更是关键，法兰有很大的厚度，它的受热大大滞后于管子，紧固螺栓的受热还要迟缓。如果暖管的速度过快，会引起该处设备内外温差过大。暖管的升温速度5～10℃/min要求进行。 1.3.2 并汽

并汽，就是把启动锅炉与蒸汽母管间的最后一个隔绝阀门打开使启动锅炉的蒸汽送入蒸汽母管的操作。并汽后的锅炉，可以向蒸汽母管送汽，接带负荷。因此，并汽本身标志着锅炉启动过程进入到最后阶段。

并汽应具备一定条件：

1.3.2.1 启动锅炉的汽压应略低于蒸汽母管的汽压。若启动锅炉的压力高于蒸汽母管的压力，则并汽后大量蒸汽涌入母管，使启动锅炉的压力突然降低，负荷骤增，使汽包水位上升，造成蒸汽带水，蒸汽温度降低，威胁蒸汽母管和汽轮机的正常运行。因此，并汽的压力不能高于蒸汽母管的压力。

若启动锅炉的蒸汽压力过多地低于蒸汽母管的压力，并汽后，母管的蒸汽就会大量倒流入启动锅炉，从而使母管汽压降低，使运行锅炉的参数、水位发生波动，使启动锅炉瞬时无蒸汽送出，以至造成过热汽温升高。

1.3.2.2 启动锅炉汽温应比额定值低一些，一般低10～20℃。以免并汽后由于废气挡板的开度加大，使汽温超过额定值。但温度也不能太低，否则，低温蒸汽进入母管时，将引起母管蒸汽温度迅速降低。

1.3.2.3 并汽前，汽包水位应低一些，以免并汽时水位急剧升高，蒸汽带水，汽温下降。一般启动锅炉汽包水位应低于正常水位30～50mm。 1.3.2.4 蒸汽品质应符合质量标准。 2. 锅炉的控制与水位调节 2.1 压力、温度控制

锅炉汽包压力及过热器压力主要通过调节锅炉负荷来实现，在汽包上及过热器出口管道上设有安全阀，当压力超过安全阀动作值时，安全阀打开泄压，直至压力降至回复值。实际运行中因AQC锅炉入炉风温波动较大，且经常超温严重，为减少超温给锅炉造成的不利影响，后在沉降室上装设一冷风挡板，可以较好地解决锅炉超温严重的问题。

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2.2 汽包水位调节

2.2.1 水位偏离正常值的危害

保持汽包水位正常是锅炉和汽轮机安全运行的重要保证。

水位过高时，由于汽包蒸汽空间高度减小，汽水分离效果变差，会增加蒸汽携带水分，使蒸汽品质恶化，容易造成过热器管壁积盐垢，使管子过热损坏。汽包严重满水时，会造成蒸汽大量带水，过热汽温急剧下降，引起主蒸汽管道和汽轮机严重水冲击，损坏汽轮机叶片和推力瓦。

水位过低，则可能引起锅炉水循环破坏，使蒸发管的安全受到威胁。如果严重缺水，处理又不及时，会造成炉管爆破。

所以，在锅炉运行中应加强水位监视。尤其对于汽包容量小，而蒸发量又大，如果给水中断而锅炉继续运行，则只需十几秒钟汽包水位就会消失；如给水量与蒸发量不相适应，也会在几分钟内发生缺水或满水事故。

汽包正常水位允许变化范围为±50mm。汽包最高、最低水位值，应通过化学试验和水循环试验来确定。最高允许水位应不致引起蒸汽突然带水；最低水位应不影响水循环。 2.2.2 水位变化的原因

锅炉运行中水位是经常变化的。引起水位变化的原因是给水量与蒸发量的平衡遭到破坏，或者工质状态发生改变（当锅炉压力变化时，水与蒸汽的比容发生变化）。总之，水位变化的主要因素有锅炉负荷、炉内热力工况和给水压力等。 2.2.2.1 锅炉负荷

汽包水位的变化与锅炉负荷（蒸发量）变化有密切关系。因为蒸汽是给水进入锅炉以后逐渐受热汽化而产生的，当负荷变化时，蒸发受热面中水的消耗量发生变化，这就必然引起汽包水位发生变化。当锅炉负荷增加，如果给水量不变或者增加不及时，蒸发设备中水量逐渐被消耗，结果将使水位下降；反之，则水位上升。所以，水位变化的幅度反映了锅炉给水量与蒸发量之间平衡关系遭到破坏的程度（排污及阀门泄漏除外），如给水量大于蒸发量，则水位上升，给水量小于蒸发量，则水位下降，这种水位变化是暂时现象，所以称为“虚假水位” 。

“虚假水位”是如何的产生？

当负荷急剧增加时，汽压很快下降，由于炉水是锅炉当时压力下的饱和温度，所以随着汽压的下降，炉水就从原来较高压力下的饱和温度，下降到新的较低压力下的饱和温度，此时炉水和金属要放出大量的热量，这些热量又用来蒸发炉水，于是炉水内的汽泡数量就会大大增加，汽水混合物的体积膨胀，所以促使水位很快上升，形成“虚假水位”。当炉水中产生的汽炮逐渐逸出水面后，汽水混合物体积又收缩，所以水位又下降。这时如果不及时增加给水量，则由于蒸发量大于给水量而引起水位又很快下降。

当负荷急剧降低时，汽压很快上升，相应的饱和温度提高，用于把炉水加热到新的饱和温度的热量增加，而用来蒸发炉水的热量则减少，炉水中的汽泡数量减少使炉水混合物

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体积收缩，所以促使水位很快下降成“虚假水位”。当炉水上升到新的压力下的饱和温度以后，不再需要多消耗液体热，炉水中的汽泡数量又会逐渐增多，汽水混合物的体积膨胀，所以水位又上升。这时如果不及时地减少给水量，则由于给水量大于蒸发量，因而水位会很快上升。

2.2.2.2 炉内废气的工况

炉内废气的热工工况的改变对水位的影响也很大。在外界负荷和给水量不变的情况下，当炉内的废气的温度和流量增加时，水位暂时升高而后下降；当炉内的废气流量及温度减弱时，水位暂时降低，然后又升高。这是由于炉内的废气的热工工况的改变，使炉内放热量改变，因而引起工质状态发生变化的缘故。如炉内的废气的温度和流量增加时，炉水吸热量增加，炉水中汽泡增多，体积膨胀，而使水位暂时升高；由于产生的蒸汽量不断增加，使汽压上升，饱和温度也相应提高了，炉水中的汽泡数量又随之减少，水位又会下降。对于并入母管的锅炉机组，此时由于锅炉压力高于母管压力，蒸汽流量增加，水位将继续下降。对于单元机组，如果这时汽压不能及时恢复而继续上升时，若外界负荷没有变化，则因蒸汽作功能力提高而使锅炉蒸汽量减少，所以水位又要升高。因此，水位变化的大小，对于余热锅炉来说，取决于炉内废气的热工工况改变的剧烈程度以及运行调节的及时性。 2.2.2.3 给水压力

如果给水系统运行不正常，给水压力变化，将使送入锅炉内的给水量发生变化，从而破坏给水量于蒸发量的平衡，必将引起汽包水位的变动。因此，汽包水位与给水压力有关。

在母管制给水系统中，给水母管与汽包之间有压力差，给水就是靠此压力差流入汽包。如果汽包压力与给水调节阀门的开度不变，当给水母管压力增高时，给水量增大。为了保证均匀给水并使水位稳定，要求给水母管压力稳定。给水压力一般为汽包压力的1.1倍左右当这一压力差较小时，并列运行锅炉可能发生抢水现象。离给水泵较远的锅炉，因给水压力较低，流量较小，汽包可能维持不了正常水位，在锅炉带高负荷时，这一现象更为明显。

2.2.3 汽包的水位的监视与调节

锅炉汽包水位的调节采用三冲量自动给水调节系统，利用主蒸汽流量、给水量和汽包水位三个信号，通过PID调节，来控制给水调节阀的开度及速度，达到自动调节的目的。三冲量调节系统，汽包水位是主信号，也是校正信号，任何扰动使水位的升高或降低，经水位变送器转换成电信号传送到调节器，调节器发出的调节信号，经执行机构关小或开大给水自动调节阀门，使水位得到调整。这是一个闭合回路，是一般的反馈调节系统。如果只根据一个水位信号来进行调节就无法克服“虚假水位”和给水压力波动产生的内扰。

蒸汽流量信号为前馈信号。当蒸汽流量突然增大时，虚假水位现象要使调节器发出关小调节阀门的信号，与此同时，外扰信号-蒸汽流量D作为前馈信号加到调节器，使调节器发出开大给水阀门的信号，这两个信号相互制约，减少或抵消了虚假水位的影响，从而改善了调节品质。但仅有水位信号和蒸汽流量信号还是不够的，只有增加了给水流量信号后才能达到比较满意的调节效果。

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给水流量信号经变送器转换后送到调节器，信号极性为“-”，这表示信号按负极性送入调节器。当给水流量增加时，调节器的输出减小，即发出关小调节阀的信号，反之亦然。蒸汽流量信号极性为“+”，信号按正极性送入调节器，即说明当蒸汽流量信号增加时，调节器输出信号增加，开大给水调节阀门。汽包水位信号也为“+”，这并不说明汽包水位增加时要开大给水调节阀门，而是当水位升高时，由于水位信号是用差压方式测量的，经变送器送到调节器的信号减小，使给水阀关小，这也正达到了水位升高阀门应关小的要求。所以变送器输入调节器的信号减小时，要求调节器的输出也要减小；反之，输入调节器的信号增加时，要求调节器的输出也增加，所以水位信号应按“+”极性接入。

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