仿真机锅炉系统的认识

任务二　仿真机锅炉系统的认识

一、实训目的

通过本任务的学习，学生能够熟练访问仿真系统的锅炉系统，并读懂系统图。

二、实训技术要点

◇读懂锅炉系统结构图

◇了解锅炉系统的汽水系统

◇读懂锅炉系统的过热系统图

◇读懂锅炉系统的再热系统图

◇读懂锅炉系统的疏水放热系统图

◇了解锅炉系统的燃烧器结构

◇了解锅炉系统的燃油系统

◇了解锅炉系统的制粉系统结构

◇读懂锅炉系统的减温水系统图

◇读懂锅炉系统的炉水循环系统图

◇把握锅炉燃烧时关键的参数点

◇把握锅炉燃烧时关键设备的保护定值

三、分项实训内容

第一项　锅炉系统的认识

1．锅炉系统整体认识

仿真机组锅炉模拟上海锅炉厂亚临界压力、一次中间再热循环控制汽包炉。锅炉采用摆动式燃烧器，四角布置、切向燃烧，中间储仓热风送粉制粉系统，单炉膛、平衡通风，固态排渣。炉底密封采用水封结构，炉膛上部布置了分隔屏、后屏及屏式再热器，前墙及两侧墙前部均设有墙式辐射再热器。

锅炉设有容量为5%MCR（最大功率）的启动旁路系统，其作用是在锅炉启动时控制过热蒸汽温度及压力以缩短启动时间，提高运行的灵活性。

在炉膛出口左右两侧装有烟温探针，启动时用此控制炉膛出口烟温不超过540℃，以保护再热器。

锅炉本体部分共配有10只弹簧安全阀，分别布置在汽包、过热器出口及再热器进出口管道上，为减少安全阀起跳次数，在过热器出口还装有1只动力释放阀。

锅炉配有炉膛安全监察系统（FSSS）和机炉协调控制系统（CCS）。

2．锅炉系统基本性能认识

1）负荷特性

（1）锅炉既可带基本负荷，又具有一定的调峰能力，调峰范围为45%～100%B－MC R。锅炉在不投油助燃时，最低稳燃负荷不应大于45%MCR。

（2）锅炉具有良好的变负荷适应性能，负荷连续变动率如下。

①定压运行：在70%～100%B－MCR时，不小于5%B－MCR／min。

②滑压运行：在30%～70%B－MCR时，不小于3%B－MCR／min；

　　　　　　在30%B－MCR以下时，不小于2%B－MCR／min。

2）运行条件

（1）运行方式：带基本负荷并可调峰。

（2）制粉系统：采用4台钢球磨中间储仓热风送粉系统，无备用磨煤机。

（3）给水调节：机组配置2×60%B－MCR转速调节汽动给水泵，备用泵采用1×30%B－MCR的调速电动给水泵。

（4）疏水旁路系统：锅炉提供5%B－MCR的疏水启动旁路系统。再热器允许干烧的最高负荷为5%B－ECR，当炉膛出口烟温低于540℃时干烧时间无限制。

（5）除渣方式：固态连续排渣。采用渣仓脱水和刮板捞渣机排渣。

（6）锅炉的设计考虑到能在单台空气预热器工作情况下连续运行。当单台空气预热器运行时，锅炉能达到60%B－MCR负荷。

3）过热器和再热器蒸汽温度控制范围

（1）锅炉采用定压运行，也可以采用“定—滑—定”的方式运行。

（2）定压运行工况锅炉保证额定过热汽温的负荷范围为60%～100%B－MCR，保证额定再热汽温的负荷范围为70%～100%B－MCR。

（3）滑压运行工况锅炉保证额定过热汽温的负荷范围为50%～100%B－MCR，保证额定再热汽温的负荷范围为60%～100%B－MCR。

（4）过热蒸汽、再热蒸汽温度允许偏差均在±5℃之内。

（5）过热器和再热器两侧出口的汽温偏差分别小于5℃和10℃。

4）锅炉启动时间

锅炉从点火到汽轮机冲转所需时间，在正常启动情况下应达到如下要求：

（1）冷态启动（停机72h以上）4．5h；

（2）温态启动（停机10～72h）3．0h；

（3）热态启动（停机10h以内）55min；

（4）极热态启动（停机小于1．5h）40min。

3．汽水系统组成认识

1）给水循环过程

给水由锅炉右侧单路经过逆止阀和电动阀后进入省煤器进口集箱，流经省煤器管组、中间连接集箱和悬吊管，然后汇合在省煤器出口集箱，再由3根汽包给水管道从省煤器出口集箱引入汽包，并与汽包内炉水混合，混合后的水沿汽包底部长度方向布置的4根大直径下降管流至汇合集箱，随后由连接管分别引入循环泵，每台循环泵出口有2只出口阀，循环泵将来自汇合集箱的水增压后打出，经过出口阀及出口管道进入下水包。

下水包为四周相连通的环形集箱，水在下水包内经过滤网及节流孔板进入炉膛四周的侧水冷壁，前水冷壁、后水冷壁及延伸水冷壁形成数十个平行回路。

水在水冷壁内吸热形成汽水混合物，汇集至水冷壁上部集箱，通过汽水引出管进入汽包，在汽包内进行汽水分离。

分离后的饱和蒸汽引至过热器，饱和水则与由省煤器来的给水混合后继续循环。

2）给水强迫循环过程

锅炉采用CC＋循环系统（即“低压头循环泵＋内螺纹管”），称为改良型控制循环。下降管系统中布置了低压头循环泵，以保证水冷壁内介质循环安全可靠。水冷壁四周采用了内螺纹管，可以使水冷壁中的质量流速降低、流量减少。

系统内布置了三台循环泵，其中两台投运就可以带100%MCR负荷，另一台为备用，为了避免两泵运行时，其中一台泵突然故障，而备用泵一时又难以启动，会影响到锅炉负荷的变化，故推荐在正常工况下投运三台泵。

炉膛后下水包与省煤器进口管道之间设有一根省煤器再循环管，其管径为φ76×11，管道上配有一只省煤器再循环阀（电动截止阀）。在锅炉启动时，再循环阀打开，下水包提供一部分水（约4%MCR流量），经过省煤器再循环管送至省煤器，以防止省煤器中的水汽化，直至建立一定的给水量该阀才关闭。

4．过热蒸汽系统认识

1）过热蒸汽流向

从汽包顶部引出的饱和蒸汽进入炉顶进口集箱，经炉顶管进入炉顶出口集箱，为减少蒸汽阻力损失，约35%B－MCR的蒸汽经旁通管直接进入后烟井包覆上集箱。从炉顶出口集箱引出的蒸汽经过后烟井包覆，后烟井延伸侧墙，再汇集至低温过热器进口集箱，流经低温过热器至低温过热器出口集箱，经三通阀引入分隔屏进口集箱，从分隔屏出口集箱分两路流经后屏进口集箱，再从后屏出口集箱进入末级过热器进口集箱，通过末级过热器到末过出口集箱，再由末过出口集箱引出至主蒸汽管道，进入汽机高压缸。

2）过热蒸汽系统设计原理与特点

各级过热器之间均采用大直径管道及三通阀连接，使介质能充分混合，减少热偏差，并简化布置。包覆过热器布置成几个回路，其目的是为了降低系统的阻力。

蒸汽冷却定位管由分隔屏进口集箱引出，通过分隔屏、后屏，再引入后屏出口集箱。

5．再热蒸汽系统

1）再热蒸汽流向

自汽机高压缸排出的蒸汽分成两路引入墙式辐射再热器进口集箱，经过墙式辐射再热器，再由炉顶上部的出口集箱引出，通过4根连接管引至屏式再热器进口集箱，依次经过屏式再热器和末级再热器，然后由末级再热器出口集箱引出至再热器蒸汽管道，分两路进入汽机中压缸。在墙式再热器进口管道上布置有事故喷水减温器。

2）再热蒸汽系统设计原理与特点

各级再热器间都采用大直径管道及三通阀连接，以便增加充分混合的条件。并在屏再和末再之间通过连接管道进行左右交叉，以减少因炉膛左右侧烟温偏差而引起的再热蒸汽温度偏差。

6．启动旁路系统

采用5%MCR启动旁路系统，作为锅炉启动时控制过热蒸汽压力和温度的手段，以缩短启动时间。

锅炉冷态启动时，该系统内介质温度为4．12MPa压力下的饱和温度，疏水阀全开，通过增加炉膛燃烧率来提高过热汽温，以加快速度。热态启动时，为排除过热器系统中的冷凝水，疏水阀也需打开，启动过程中过热汽温由炉膛燃烧率控制，过热蒸汽压力由疏水阀控制，当汽机并网后关闭该疏水阀。

第二项　燃烧系统认识

1．燃烧器类型

燃烧器布置在四角上，为四角切圆直流燃烧器。

2．燃烧器设计特点

燃烧器采用水平浓淡分离一次风喷嘴设计。煤粉流过燃烧器入口弯头时，大部分煤粉颗粒在离心力的作用下紧贴弯头外沿进入煤粉喷管，煤粉喷管中的隔板将一次风分成浓淡两股，从而提高了一次风喷嘴出口处的煤粉浓度。一次风喷嘴中装有V形钝体，使得一次风在V形钝体前方形成稳定的回流区卷吸高温烟气，起到稳定火焰的作用。

3．燃烧器燃烧调整特点

四个角的燃烧器喷嘴拥有各自的摆动连杆。通过摇臂装置和主连杆由摆动汽缸装置驱动，A、C、D层一次风喷嘴和二次风喷嘴可上、下摆动各30°，顶部手动二次风喷嘴可上摆动30°。在锅炉运行中，通过燃烧器摆动可以调节再热器温度。燃烧器喷嘴摆动的控制已接入CCS系统。

4．燃烧器油枪调整布置

燃烧器风箱中设有3层共12支启动及助燃用的油枪，油枪总出力为30%B－MCR。AB、CD、DD层为轻油Ⅱ级点火，简单机械雾化。每支油枪配有20J高能点火器一套，点火时由进退机构控制。此外，为了节约锅炉启动和助燃用油，在B煤层喷口中设有AA层微油点火油枪。

5．燃烧器布置方式

燃烧器箱壳由隔板分成16个风室，各风室出口处布置喷嘴，风室的入口处布置二次风门挡板。燃烧器喷嘴从下往上布置顺序为：二、二、一（A煤）、二（AB油）、一（B煤）、二、二、二、一（C煤）、二（CD油）、一（D煤）、二、二（DD油）、三、三、二。最顶部为消旋二次风喷嘴，单独手动调节摆动。其他一、二次风喷嘴按协调控制系统给定的信号或通过手动操作同步、成组上下摆动。其中“二”表示二次风挡板，“一”表示一次风挡板，“三”表示三次风挡板。

第三项　燃油系统认识

1．炉前油系统

1）设计特点

系统介质为0＃轻柴油，雾化方式为简单机械雾化，对燃油黏度的要求是油枪前黏度小于等于4°E，所以应根据实际情况决定是否加热。系统容量按锅炉30%B－MCR负荷设计，最大流量约21t／h（每台炉），燃油母管进口油压为3．5MPa。吹扫蒸汽温度小于250℃，压力为0．6～1．0MPa。

2）油枪布局

燃烧器装有4层（16支）油枪，其中AA层为微油点火油枪，AB、CD、DD层为进退式简单机械雾化油枪，可用来点火、暖炉、升压、引燃和稳燃相邻煤粉喷嘴。

3）点火枪特点

高能点火枪及进退机构作为启动、点燃油枪的点火装置，高能点火器的贮能为20J。油枪及高能点火枪的进退机构为组合式。

2．微油系统

1）设计特点

机组设计了微油点火系统，该系统是通过特殊设计的燃烧器，利用少量的油直接点燃煤粉进行锅炉的冷态启动，从而达到节能目的。投入该系统运行时，逻辑必须进入“微油模式”。微油点火枪的程控运行逻辑与一般的助燃油枪相同。

2）点火枪布置

锅炉的微油点火枪安装于B层煤粉燃烧器中，其微油点火枪的助燃、冷却风来自一次风机的掺冷风管或一次风机出口冷风道，至每个炉角分为油枪、火嘴两路冷却风进入冷却，投微油点火系统前先到就地手动开出该两路风门。在投微油点火的投粉运行中，要保持一次风机出口风压充足，以防止一次风管堵塞并保证微油点火枪的冷却充足。

3）微油点火特点

微油系统中，每台微油燃烧器额定参数为：油压0．4～1．0MPa，压缩空气雾化压力0．2～0．5MPa，耗油量150～200kg／h。微油枪运行后，油压及雾化空气压力就地调节到最佳的工况状态。在投粉中，要保证装有微油系统的一次风管风速，防止其结焦、堵粉的发生。

4）微油点火控制要求

初次投入煤粉运行时，必须派人到就地监视，如煤粉烧不着火则立即停止投粉，待烟温有所上升再试投。在投粉初期，煤粉燃烧率不高，在增投油枪时要小心，应先减少进给粉机的给粉量并经过一段时间的吹扫后，方能增投助燃油枪，以防止锅炉积储较多的煤粉而导致爆燃的发生。

第四项　烟风系统认识

1．烟气系统

炉膛中产生的烟气流过后烟井，通过烟道进入空气预热器烟气仓，在预热器中利用烟气余热使一、二次风得到预热。从空气预热器出来的烟气通过静电除尘器、脱硫岛和引风机排至烟囱。在预热器进口烟道上装有电动关闭挡板。

2．空气系统

一次风用作输送和干燥煤粉用，由一次风机从大气中抽吸而来，送入预热器的一次风分隔仓，加热后通过热一次风道进入一次风母管；在进预热器前有一部分冷风旁通经冷一次风道，在一次风母管与热一次风相混合，作一次风调节温度用。

二次风的作用是强化燃烧和控制NO_x的生成量，从大气吸入的空气通过送风机进入预热器的二次风分隔仓，加热后一路经二次风道进入大风箱作辅助风；另一路进入制粉系统的磨煤机作干燥风。

3．冷却风系统

冷却风来自大气，经过过滤器将空气净化后，再由增压风机将风送至四角燃烧器中火焰检测装置进行冷却，以保证以上设备的正常工作。

第五项　调温系统

1．过热蒸汽调温系统布置

过热蒸汽调温除受燃烧器喷嘴摆动影响外，主要靠喷水调温，其布置两级喷水减温器，Ⅰ级减温器在分隔屏进口管道上，用以控制进入分隔屏的蒸汽温度，Ⅱ级减温器在末级过热器进口管道上，用以控制末级过热器的出口汽温并作微调。喷水来自给水泵出口给水管道，经过喷水总管隔绝阀后分两路，分别经过Ⅰ、Ⅱ级喷水管路后进入减温器，过热器喷水系统管路中布置有电动闸阀（或电动截止阀）和电动调节阀，电动调节阀属CCS控制，调节阀前的电动截止阀与调节阀联锁。锅炉运行时，一般调节阀后的电动截止阀为常开，当调节阀有故障需检修时才关闭该阀，作隔绝用。

2．热蒸汽调温裕度

Ⅰ级减温器设计的最大喷水量为103t／h，Ⅱ级减温器设计的最大喷水量为15t／h，减温器喷嘴均采用多孔笛形管结构。

3．再热蒸汽调温系统布置

再热蒸汽调温主要采用摆动燃烧器喷嘴角度来改变火焰中心高度，从而改变炉膛出口烟温，喷嘴上下摆动角度各约20°。由于再热器布置于炉膛出口高温烟气区域，对摆动喷嘴的调温具有较大的敏感性，当负荷低于一定值后，可改变过量空气系数来进行调温。

4．再热蒸汽调温裕度

此外，在再热器进口设有两只事故喷水减温器，在紧急事故状态下用来控制再热蒸汽进口汽温。减温器布置在墙式再热器进口管道上，其最大设计喷水量为42t／h，喷水由给水泵抽头来，经过隔绝阀后分两路，分别经过电动调节阀和电动截止阀后进入减温器，调节阀属CCS控制。

第六项　管路系统认识

1．疏水、放气和加药管道

为保证锅炉安全、可靠地运行，在受压件必要位置设有疏水和排气点，在炉前下水包上设有疏水管，并配有两只电动闸阀，作停炉疏水用，后下水包设有一路定期排污及疏水管，管道上配有一只电动截止阀和一只电动排污阀。此外，省煤器进口集箱、炉顶进口集箱及后烟井下部环形集箱处均设有疏水管。

在锅炉点火前，过热器和再热器系统的疏水阀和排气阀必须打开，以保证系统内管道疏水，疏水后当管道内产生蒸汽时，关闭过热蒸汽管道上的排汽阀。后烟井集箱上的疏水阀待汽机并网后立即关闭，再热器疏水阀和排气阀必须在冷凝器建立真空前关闭。

2．排污管路

锅炉设有连续和定期两根排污管路。锅炉排污用来控制炉水浓度和除去沉积物，排污量及排污次数取决于锅炉的运行工况，如水的特性、水处理性质、锅炉负荷等。在通常情况下，连续排污就能满足要求；在沉积物生成过多、固形物含量高、给水处理差导致携带的情况下，锅炉就要通过排污管路来进行定期排污。

连续排污自汽包一端下部引出，经手动连排减压阀和调节阀后直接引至排污箱，调节阀最大流量为15t／h。

定期排污自后下水包接出，定排管路上的电动排污阀为角型阀，该阀也可作疏水用。

3．安全阀排汽管道

为保证锅炉安全运行，防止受压部件超压，锅炉配有10只安全阀，在锅炉上装有3只，过热器出口主蒸汽管道上装有2只，再热器进口管道上装有2只，再热器出口管道上装有3只。另外，为减少过热器出口安全阀起跳次数从而保护安全阀，在过热器出口安全阀的下游布置有动力释放阀。

第七项　控制系统

1．炉膛安全监控系统（FSSS）

锅炉炉膛安全监控系统由燃料安全联锁系统（FSS）和燃烧器控制系统（BCS）两部分组成，它能在锅炉正常启动、运行和停止等运行方式下，连续监视燃烧系统的参数和状态，并进行逻辑运算和判断，借助控制装置对给定的输入用预先编制的程序给予快速反应，使得复杂的安全联锁程序自动运行，以保证锅炉炉膛及燃料系统设备的安全，从而可更有效率地提高锅炉运行的安全性。它在防止运行人员操作事故及设备故障引起的锅炉炉膛爆炸方面起着重要的作用。

FSSS系统的基本功能如下：

（1）炉膛吹扫；

（2）主燃料跳闸（MFT）；

（3）发出跳闸原因显示和记忆（至AGC，即自动发电量控制）；

（4）炉膛正、负压保护；

（5）油泄漏实验；

（6）燃烧器点火和熄火控制（远程顺序点火和熄火）；

（7）煤粉燃烧器的层投、切控制；

（8）负荷的快速返回（RB）；

（9）炉膛灭火保护；

（10）炉膛火焰检测；

（11）火检探头冷却风系统的管理；

（12）跳闸阀和循环阀的联锁控制；

（13）联锁和报警。

2．协调控制系统（CCS）

协调控制系统的功能如下：

（1）协调控制，即锅炉基本负荷、汽机基本负荷和汽机功率控制；

（2）燃料控制；

（3）磨煤机出口温度和风量控制；

（4）一次风机控制；

（5）风量控制；

（6）燃料量和风量最大偏差限制；

（7）一次风控制；

（8）炉膛压力控制；

（9）给水控制；

（10）二次风控制；

（11）空气预热器冷端温度控制等。

第八项　锅炉运行参数认识

1．锅炉核心参数

锅炉的核心参数见表1－4。

表1－4　锅炉的核心参数

2．锅炉热力参数

锅炉的热力参数见表1－5。

表1－5　锅炉的热力参数

续表

3．过热器、再热器壁温控制

过热器、再热器壁温控制的测点位置和报警壁温见表1－6。

表1－6　过热器、再热器壁温控制的测点位置和报警壁温

第九项　锅炉保护定值

1．锅筒水位设定值

锅筒水位设定值见表1－7。

表1－7　锅筒水位设定值

2．炉膛压力设定值

炉膛压力设定值见表1－8。

表1－8　炉膛压力设定值

四、实训项目日志

要求学生在实训过程中填写规范的项目日志，记录实训过程。项目日志原则上要求一日一记，日志数不得低于实习天数的60%。项目日志的格式模板见表1－9。

表1－9　项目日志格式模板

续表

五、实训项目自测

（1）试讲述锅炉系统结构。

（2）试讲述锅炉系统的汽水系统主要回路。

（3）试讲述锅炉系统的过热系统主要回路。

（4）试讲述锅炉系统的再热系统主要回路。

（5）试讲述锅炉系统的疏水放热系统主要回路。

（6）试讲述锅炉系统的燃烧器结构。

（7）试讲述锅炉系统的燃油系统主要回路。

（8）试讲述锅炉系统的制粉系统主要回路。

（9）试讲述锅炉系统的减温水系统主要回路。

（10）试讲述锅炉系统的炉水循环系统主要回路。

（11）试讲述锅炉燃烧时关键节点的烟气温度、主蒸汽温度。

（12）试讲述锅炉燃烧时重要设备的保护定值。

六、项目评价标准

项目评价标准见表1－10。

表1－10　项目评价标准

续表