(2) 内置式分离器启动系统内置式启动系统指在机组启动、正常运行、停运过程中，启动分离器均投入运行，所不同的是在锅炉启停及低负荷运行期间，启动分离器湿态运行，起汽水分离作用；而在锅炉正常运行期间（负荷高于最低直流负荷时，通常为30%BMCR或35%BMCR），从水冷壁出来的微过热蒸汽经过分离器，进入过热器，此时分离器仅起一连接通道作用。内置式启动系统的启动分离器设在蒸发区段和过热区段之间，启动分离器与蒸发段和过热器之间没有任何阀门，系统简单，操作方便，不需要外置式启动系统所涉及的分离器解列或投运操作，从根本上消除了分离器解列或投运操作所带来的汽温波动问题，但分离器要承受锅炉全压，对其强度和热应力要求较高。内置式分离器启动系统适用于变压运行锅炉。目前，在世界各国超（超）临界锅炉上，内置式启动系统得到广泛应用。 内置式的启动系统可分为扩容式（大气式、非大气式两种）、启动疏水热交换器和循环泵（并联和串联两种）方式。几种内置式分离器启动系统的简单比较见表1。 表1 内置式启动系统的分类 由表1可知，启动疏水热交换式和带再循环泵的启动系统具有良好的极低负荷运行和频繁启动特性，适用于带中间负荷和两班制运行。扩容式（大气式和非大气式）低负荷和频繁启停特性较差，但初投资较前者少，适用于带基本负荷的电厂。 ① 简单疏水扩容式启动系统 在机组启动过程中，启动分离器中的疏水经大气式扩容器扩容，二次汽排入大气，二次水经集水箱、疏水泵排至凝汽器。启动系统主要由除氧器、给水泵、大气式扩容器、集水箱、AN阀、ANB阀及启动分离器等组成。 图2 简单疏水扩容器的启动系统 在锅炉启动时，分离器水位容器建立水位，此时压力为0，点火后，炉水被加热并逐渐开始蒸发产汽，分离器内开始建立压力，此时汽压通过汽机旁路门开度来维持和控制，水位由分离器排水阀控制。立式内置式分离器（或水位容器）的高度很高，主要是由于满足水位的较大波动和便于控制，因为立式容器横断面积很小，单位长度储水量不大，所以水位波动往往很大，有时波动量达±5m，甚至更大一些，特别是在炉水开始蒸发的阶段，由于水冷壁系统产生汽水膨胀现象，瞬间有大大多于给水流量的水涌往分离器，使其水位产生剧烈波动。分离器水位的控制是依靠其排水系统的阀门来实现的。为便于水位控制，以及将排水通往不同的地方，往往设置2～3只口径不同的排水阀门，这些阀门在启动阶段都依照程序自动投入，并根据水位及时调整。当机组启动并网后，并且锅炉已达到最低直流运行工况（根据不同的系统而定）时，调节煤水比，使分离器内的进水量逐渐减少，直至达到全饱和蒸汽状态，水位自动消失，排水阀门全部关闭，分离器处在“干态”下运行，这样便完成了整个启动过程，此后，锅炉负荷不断增加，进入分离器的介质由饱和汽状态开始变为微过热状态，分离器本身仅仅作为一个连接水冷壁和过热器的通道。分离器从有水位（称为湿态）到无水位（称为干态）的转换过程，被称为切除分离器的“切分”过程。 对于简单疏水扩容启动系统而言，在分离器切除之前，除了能回收部分的工质和热量之外，大部分的疏水经大气式扩容器扩容后仅回收部分工质，热量全部浪费掉了。 ② 带循环泵的启动系统 在该系统中启动分离器的疏水经再循环泵送入给水管路，根据循环泵在系统中与给水泵的联接方式分为串联和并联两种型式。部分给水经混合器进入循环泵的称为串联系统，给水不经循环泵的称为并联系统。 两种布置型式的比较（见下表） 图3 带循环泵的启动系统（并联和串联） 表2：串联和并联启动系统的优缺点的比较
上海锅炉厂有限公司为江苏利港工程设计的锅炉启动系统为串联布置的带循环泵的启动系统，具体如下： 系统中包括：F-30分离器，F-31B贮水箱，F-57混合三通，F-60再循环泵及V-507最小流量调节阀，V-508最小流量隔绝阀，V-517、V-514高水位调节阀等。 锅炉设计的最低直流负荷（即本生点）为30％BMCR。 在锅炉启动阶段和低于最低直流运行工况时，启动系统投入运行，将从水冷壁出来的汽水混合物进行汽水分离，使蒸汽通向过热器，饱和水则通过调节进入再循环系统，通过循环泵再将疏水送入省煤器，保证在启动和低负荷阶段蒸发受热面足够的质量流速，并进行工质和热量的回收。本系统还设有另外一路，分离器/贮水箱中的疏水也可通过调节进入大气式扩容器和凝结水箱至冷凝器。一旦锅炉启动结束，启动系统就失去作用，仅作连接水冷壁与过热器之间的汽水通道。 图4 带循环泵的启动系统(串联) 当锅炉最初启动没有蒸汽产生时，给水泵可以不带负荷，此时进入省煤器和蒸发器的水完全来自分离器的疏水；一旦有蒸汽产生，分离器中的水位开始下降，给水泵需启动补充给水，以维持分离器水位，而此时进入省煤器和蒸发系统的流量发生变化由纯粹的疏水变成给水和疏水的混合物，这样的状态一直要维持到最低直流负荷，在该负荷以上锅炉进入直流运行方式，进入蒸发器的水全部变成蒸汽，而省煤器和蒸发器的流量完全来自于给水。 哈尔滨锅炉厂为华能玉环发电厂（2×1000MW机组）设计的锅炉启动系统为并联布置的带循环泵的启动系统，具体如下： 水冷壁的最小流量为25％ECR流量。给水经过省煤器和水冷壁加热后进入汽水分离器，在汽水分离器中蒸汽进入过热器，分离的疏水通过分离器贮水箱后分成两路，一路经过3只WDC阀和节流孔板后流入凝汽器，并经过凝结水系统、给水系统由给水泵重新打入水冷壁。经给水泵循环的流量为5％MCR锅炉蒸发量，其作用是向省煤器输送温度较低的工质，以防止省煤器沸腾。此外，每个WDC阀的下游还有与疏水扩容器的连接管道，用于排放水质不合格的工质。另一路通过启动循水冷壁的最小流量为25％ECR流量。给水经过省煤器和水冷壁加热后进入汽水分离器，在汽水分离器中蒸汽进入过热器，分离的疏水通过分离器贮水箱后分成两路，一路经过3只WDC阀和节流孔板后流入凝汽器，并经过凝结水系统、给水系统由给水泵重新打入水冷壁。经给水泵循环的流量为5％MCR锅炉蒸发量，其作用是向省煤器输送温度较低的工质，以防止省煤器沸腾。此外，每个WDC阀的下游还有与疏水扩容器的连接管道，用于排放水质不合格的工质。另一路通过启动循环泵直接打入省煤器。启动循环泵的流量为25％ECR流量和5％MCR流量的差值，约18％ECR流量，其作用是回收工质和热量。 在冷态启动时，首先需要进行冷态清洗。冷态清洗的流量为25％ECR流量。冷态清洗中水质不合格的工质不经过启动循环泵和给水泵重新进入省煤器，而直接通过3个WDC阀排入疏水扩容器，最终排入地沟。 锅炉点火后，各受热面的疏水排入疏水扩容器。分离器贮水箱的水位由WDC阀控制。在汽水分离器中产生蒸汽前的大部分时间内，只有5％MCR的流量需要通过WDC排入凝汽器，因此只开启＃1WDC阀。但当发生汽水膨胀时，分离器贮水箱的水位急剧上升，3只WDC阀需全部打开，大流量的疏水经疏水扩容器排入凝汽器。 当汽水分离器产生蒸汽后，蒸汽进入过热器，通过高、低压旁路排入凝汽器。通过启动循环泵回省煤器的流量仍保持在18％ECR的流量，通过WDC阀回凝汽器的流量则相应减少。当汽水分离器的产汽量达到5％MCR流量时，WDC阀关闭。随着产汽量的增加，通过启动循环泵的流量也相应减少，保持总给水流量为25％ECR流量。当锅炉负荷上升到25％ECR流量时，启动循环泵关闭，锅炉转为直流运行。 温态启动，热态启动和极热态启动的过程与冷态启动基本一致。但是温态，热态和极热态启动初期，锅炉4级过热器和主蒸汽管道的金属温度高于进入其中的蒸汽温度，为了防止蒸汽“冷却”4级过热器和主蒸汽管道，在3级过热器和4级过热器之间设置一个启动旁路，蒸汽通过启动旁路控制阀（EC阀）和喷水减温排入凝汽器。在此期间，高压旁路关闭，3级过热器出口蒸汽压力由EC阀控制。当3级过热器出口的蒸汽温度高于4级过热器出口的金属温度时，EC阀逐渐关闭，高压旁路阀打开，主蒸汽压力由高旁阀控制。 启动或停炉时如果启动循环泵发生故障，汽水分离器的疏水全部通过WDC阀排入凝汽器。 启动期间疏水扩容器中合格的疏水由凝结水疏水泵送入凝汽器。 ③ 带疏水热交换器的启动系统 姚孟电厂所引进的由SULZER公司设计、在比利时制造的直流锅炉采用的为带启动疏水热交换器的启动系统。 启动过程中汽水分离器的疏水通过启动疏水热交换器后分成两路，一路经过ANB阀流入除氧器水箱；另一路经过并联的AN阀和AA阀流入冷凝器之前的疏水箱。而后进入冷凝器。启动疏水热交换器，在省煤器及水冷壁中吸收了烟气热量的汽水分离器疏水和锅炉给水进行热交换，减少了启动疏水热损失。这种启动系统由于疏水热交换器运行压力较高，易泄漏，加之金属耗量及投资均比较大，在国内外均很少采用。 |
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