阅读说明：本技术 循环硫化床机组防干烧及水位调节装置及其控制方法 (Dry burning prevention and water level regulation device for circulating fluidized bed unit and control method thereof ) 是由 郑国蓉 王浩 崔凯平 郑冠捷 赵兴春 王进辉 于 2020-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种循环硫化床机组防干烧及水位调节装置及其控制方法,包括凝汽器、汽封冷却器、冷渣器、低温省煤器、第一低压加热器、第二低压加热器、第三低压加热器和除氧器；凝汽器设置在凝结水管道起始端,除氧器设置在凝结水管道末端。汽封冷却器、冷渣器、低温省煤器、第一低压加热器、第二低压加热器、第三低压加热器和依次设置在凝结水管道上。第一低压加热器后设置有凝结水再循环管道,此管道即为防止冷渣器干烧的系统管道；冷渣器后的回水管道上设置有至凝汽器的管道,此管道即为即为除氧器水位调节系统管道。得到既能调节除氧器水位,又能提供循环流化床冷渣器冷却水的装置,使循环流化床在有凝结水的工况下都可以稳定运行。(The invention discloses a dry combustion preventing and water level adjusting device of a circulating fluidized bed unit and a control method thereof, wherein the dry combustion preventing and water level adjusting device comprises a condenser, a steam seal cooler, a slag cooler, a low-temperature economizer, a first low-pressure heater, a second low-pressure heater, a third low-pressure heater and a deaerator; the condenser sets up at the condensate pipe initiating terminal, and the oxygen-eliminating device sets up at the condensate pipe end. The steam seal cooler, the slag cooler, the low-temperature economizer, the first low-pressure heater, the second low-pressure heater and the third low-pressure heater are sequentially arranged on the condensed water pipeline. A condensed water recycling pipeline is arranged behind the first low-pressure heater, and the pipeline is a system pipeline for preventing the slag cooler from being dried; and a pipeline to the condenser is arranged on the water return pipeline behind the slag cooler, and the pipeline is the pipeline of the water level regulating system of the deaerator. The device can adjust the water level of the deaerator and provide cooling water for the slag cooler of the circulating fluidized bed, so that the circulating fluidized bed can stably run under the working condition of condensed water.)

循环硫化床机组防干烧及水位调节装置及其控制方法

技术领域

本发明属于循环流化床机组运行技术领域，具体涉及一种循环硫化床机组防干烧及水位调节装置。

背景技术

为加快能源技术创新，消纳劣质煤、保护环境、节约能源，大中型火电机组选用循环流化床机组。循环流化床最大的特点是锅炉热容量大，一旦停机或者因各种原因汽机无法提供冷却水，锅炉无法冷却，使锅炉处于干烧状态时对锅炉正常运行及其不利。循环流化床锅炉的渣温正常时达到800～900℃。如此高的热渣，无法通过冷却水冷却而正常排出，将使循环硫化床的热容量更大，硫化风等系统将无法正常运行。锅炉将不得不停止运行。循环流化床锅炉点火较常规燃煤机组时间长，用油量多。对机组正常运行带来非常诸多不便。因此维持冷渣器有冷却水是循环流化床机组安全稳定运行的必要条件——即在各种工况下不允许停掉冷却水。

一般常规的循环流化床机组的凝结水再循环在轴封冷却器后，除氧器水位调节阀前接出。这就存在着机组启动时，凝结水直接由再循环排入凝汽器而不会进入低压加热器及除氧器，更不会进循环流化床的冷渣器。这对循环硫化床机组存在着严重的安全隐患。因此本工程将凝结水再循环放在第一低压加热器后，就是为了保证凝结水能通过循环流化床的冷渣器。此管道即为循环流化床防止干烧的装置。最小流量再循环取凝泵、轴封冷却器要求及机组事故工况下锅炉冷渣器所需冷却水量的最小流量较大者，以冷却机组启动及低负荷时轴封漏汽和门杆漏汽，满足凝结水泵低负荷运行的要求。

为了节能降耗，循环流化床机组也多采用低温省煤器。低温省煤器的冷却介质也是凝结水。凝结水不仅要为低压加热器提供水侧介质，也要为冷渣器、低温省煤器提供冷却水。相当于凝结水要服务于多个设备，各个设备间的端差较纯燃煤的火电机组更难于分配。且凝结水阻力增大。除氧器水位调节阀选型较困难。低温省煤器为了防止烟气的露点腐蚀，凝结水进水温度需要达到露点温度20℃以上。所以低温省煤器进口的一路来自第一低压加热器前，一路来自第一低压加热器后。使凝结水的进水温度维持在70℃。

当机组启动动初期，凝结水泵再循环启动完成后除氧器上水时，只能控制第三低压加热器主路或者旁路电动阀进行上水，而电动闸阀线性较差、不能满足运行调整的需要。而且在快速降负荷、甩负荷或者除氧器水位波动异常情况下，除氧器上水量骤减，除氧器上水调节阀急剧关小，凝结水量极速下降。即使再循环调节阀全开，不能保证凝泵最小流量安全阀运行，不能保证冷渣器所需最低流量。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术方案的不足，提供了一种循环硫化床机组防干烧及水位调节装置，该装置既能调节除氧器水位，又能提供循环流化床冷渣器冷却水的装置，使循环流化床在有凝结水的工况下都可以稳定运行，且不影响电厂的正常运行。

为达到上述目的，本发明专利是采取如下技术方案：

循环硫化床机组防干烧及水位调节装置，包括：凝汽器、汽封冷却器、冷渣器、低温省煤器、第一低压加热器、第二低压加热器、第三低压加热器和除氧器；所述凝汽器设置在主凝结水管道起始端，除氧器设置在主凝结水管道末端；所述汽封冷却器、第一低压加热器、第二低压加热器、第三低压加热器按凝结水流动方向依次设置在凝结水管道上；

所述汽封冷却器沿介质流向分别与冷渣器、低温省煤器、第一低压加热器连通；冷渣器的出水管与第一低压加热器和凝汽器分别连通；低温省煤器的出水管与第三低压加热器的进水管连通；

第一低压加热器的出水管还与低温省煤器及凝汽器的进水管连通。

作为本发明的进一步改进，所述汽封冷却器至第一低压加热器的主凝结水管道沿介质流向依次设置有第一温度变送器、第一电动闸阀、低温省煤器调节阀站和第四电动闸阀；第一电动闸阀设置有旁路管道，旁路管道上设置有第一手动闸阀、第一气动调节阀和第二手动闸阀；第一电动闸阀出水管还依次设置至冷渣器、至低温省煤器的接口；所述低温省煤器调节阀站包括第二电动闸阀、第二气动调节阀、第三手动闸阀及第三电动闸阀，第三电动闸阀设置在第二电动闸阀、第二气动调节阀、第三手动闸阀的旁路管道上。

作为本发明的进一步改进，所述第一低压加热器至第二低压加热器的主凝结水管道沿介质流向依次设置有第二温度变送器、第五电动闸阀、第六电动闸阀和第三温度变送器；第五电动闸阀和第六电动闸阀之间按介质流向设置有再循环管道接口、至低温省煤器接口、冷渣器回水接口及第二低压加热器旁路管道接口。

作为本发明的进一步改进，所述第二低压加热器至第三低压加热器的主凝结水管道沿介质流向依次设置有第四温度变送器、第七电动闸阀、第九电动闸阀和第五温度变送器；第七电动闸阀和第九电动闸阀之间按介质流向设置有第二低压加热器旁路管道接口、低温省煤器回水接口及第三低压加热器旁路管道接口。

作为本发明的进一步改进，所述第二低压加热器设置有旁路管道，旁路管道上布置有第八电动闸阀。

作为本发明的进一步改进，所述第三低压加热器至除氧器的主凝结水管道沿介质流向依次设置有第六温度变送器、第十电动闸阀和第一流量测量装置、第一压力变送器及第一逆止阀；第十电动闸阀和第一逆止阀之间按介质流向设置有第三低压加热器旁路管道接口；

所述第三低压加热器设置有旁路管道，旁路管道上布置有第十一电动闸阀。

作为本发明的进一步改进，所述第一电动闸阀至冷渣器的支凝结水管道沿介质流向依次设置有第二流量测量装置、第四手动闸阀和第十二电动闸阀。

作为本发明的进一步改进，所述冷渣器回水至第二低压加热器前凝结水管道，沿介质流向依次设置有第十三电动闸阀、第五手动闸阀和第十四电动闸阀；第五手动闸阀和第十四电动闸阀之间按介质流动的方向设置有至凝汽器的接口；

所述冷渣器回水至凝汽器的支凝结水管道按介质流向设置有第一电动真空闸阀。

作为本发明的进一步改进，所述第一低压加热器前后各有一路至低温省煤器的第二管道凝结水管道，第一低压加热器前的支凝结水管道沿介质流向依次设置有第十五电动闸阀；第一低压加热器后的支凝结水管道沿介质流向依次设置有第十六电动闸阀；两路管道汇合成一路母管进入低温省煤器；所述母管沿着介质流动的方向设置有第十七电动闸阀；

所述第一低压加热器后凝结水管道设置有至凝汽器的再循环管道；沿凝结水流动的方向依次设置有第三流量测量装置、第六手动闸阀、第三气动调节阀及第一手动真空闸阀；第六手动闸阀前和第一手动真空闸阀后设置有旁路管道；此旁路管道按凝结水流动的方向设置有第二手动真空闸阀；

所述低温省煤器回水至第三低压加热器前的凝结水管道，凝结水管道按介质流向设置有第十八电动闸阀。

循环硫化床机组防干烧及水位调节装置的控制方法，包括以下步骤：

每个低压加热器进出口端均设有温度测点，当加热器端差与热平衡图中有差异时，控制低压加热器进出口电动闸阀的开度，调整低压加热器水位，使温度达到设定值；

低温省煤器冷却水流量是通过多个温度测点控制，当温度测点偏离设定值时，通过与热控DCS系统连接进行连锁控制调节进入低温省煤器的凝结水量；

冷渣器冷却水流量是通过多个温度测点控制，当有温度测点偏离设定值，通过热控DCS系统连锁控制调节进入低温省煤器的凝结水量；

通过控制在第一低压加热器后的主凝结水管道上加装回水至凝汽器，热控DCS系统控制主凝结水管道上的闸阀与除氧器水位控制阀进行连锁控制，控制除氧器水位。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的装置的第一低压加热器后设置有凝结水再循环管道，此系统即为防止冷渣器干烧的系统；冷渣器后的回水管道上设置有至凝汽器的管道，此系统即为即为除氧器水位调节系统。由于设置一路从冷渣器回水至凝汽器的管道，可以连锁除氧器水位调节阀以此保证凝泵与冷渣器安全运行，也利于启动初期运行调整。本发明既能调节除氧器水位，又能提供循环流化床冷渣器冷却水的装置，使循环流化床在有凝结水的工况下都可以稳定运行，且不影响电厂的正常运行。其效果明显、投资低、系统简单。其中，防止循环硫化床干烧，使循环硫化床锅炉冷渣器在任何工况下都有冷却水经过。实现这个发明是第一低压加热器后设置有凝结水再循环管道，保证即使工程在凝结水泵最小流量的工况下——再循环打开，凝结水也可以通过冷渣器，不存在冷渣器前冷却水断流的状况，从工艺路径上解决此问题。其中，保证除氧器的水位安全，正如上面所提到的在调试阶段出现的问题，本发明在第一低压加热器后的管道上加装回水至凝汽器，此管路上有电动闸阀，可与DCS连锁，与除氧器水位控制阀进行连锁控制，保证除氧器水位。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明与电厂DCS系统连接的示意图。

图中，1-凝汽器；2-汽封冷却器；3-冷渣器；4-低温省煤器；5-第一低压加热器(七号)；6-第二低压加热器(六号)；7-第三低压加热器(五号)；8-除氧器；9-第一电动闸阀；10-第一压力变送器；11-第一手动闸阀；12-第一气动调节阀；13-第二手动闸阀；14-第三电动闸阀；15-第二气动调节阀；16-第二电动闸阀；17-第三手动闸阀；18-第四电动闸阀；19-第五电动闸阀；20-第六电动闸阀；21-第七电动闸阀；22-第八电动闸阀；23-第九电动闸阀；24-第十电动闸阀；25-第十一电动闸阀；26-第一流量测量装置；27-第一逆止阀；28-第二流量测量装置；29-第四手动闸阀；30-第十二电动闸阀；31-第十三电动闸阀；32-第五手动闸阀；33-第十四电动闸阀；34-第十五电动闸阀；35-第十六电动闸阀；36-第十七电动闸阀；37-第十八电动闸阀；38-第三流量测量装置；39-第三气动调节阀；40-第六手动闸阀；41-第一手动真空闸阀；42-第二手动真空闸阀；43-第一电动真空闸阀；44-第一温度变送器；45-第二温度变送器；46-第三温度变送器；47-第四温度变送器；48-第五温度变送器；49-第六温度变送器；50-热控DCS系统。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

以下结合附图和具体实施方式对本申请具体内容进行详细说明。

如图1所示，本发明的循环硫化床机组防干烧及水位调节装置，包括凝汽器1、汽封冷却器2、冷渣器3、低温省煤器4、第一低压加热器5、第二低压加热器6、第三低压加热器7和除氧器8；凝汽器1设置在凝结水管道起始端，除氧器8设置在凝结水管道末端。

所述汽封冷却器2、第一低压加热器5、第二低压加热器6、第三低压加热器7按凝结水流动方向依次设置在凝结水管道上；

所述汽封冷却器2沿介质流向分别与冷渣器3、低温省煤器4、第一低压加热器5连通；冷渣器3的出水管与第一低压加热器5和凝汽器1分别连通；低温省煤器4的出水管与第三低压加热器7的进水管连通；

第一低压加热器5的出水管还与低温省煤器4及凝汽器1的进水管连通。

凝汽器：将汽轮机排汽冷凝成水的一种换热器。凝汽器主要用于汽轮机动力装置中，分为水冷凝汽器和空冷凝汽器两种。凝汽器除将汽轮机的排汽冷凝成水供锅炉重新使用外，还能在汽轮机排汽处建立真空和维持真空。

汽封冷却器：用来抽出汽轮机汽封系统的汽气混合物，防止蒸汽从端部汽封漏到汽机房和油系统中去而污染环境和破坏油质。这些汽气混合物进入轴封冷却器被冷却成水，将凝结水加热，剩余的没有凝结的气体被排往大气。

冷渣器：降低循环硫化床机组排渣温度高的灰渣冷却的装置。

第一低压加热器、第二低压加热器、第三低压加热器：低压加热器的作用是利用在汽轮机内做过部分功的蒸汽，抽至加热器内加热凝结水，提高凝结水的温度，减少了汽轮机排往凝汽器中的蒸汽量，降低了能源损失，提高了热力系统的循环效率。

除氧器：将加热到对应除氧器工作压力下的饱和温度，除去溶解于给水的氧及其它气体，防止和降低锅炉给水管、省煤器和其它附属设备的腐蚀。

低温省煤器：安装于锅炉尾部烟道下部用于回收所排烟的余热的一种装置，将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面，由于它吸收高温烟气的热量，降低了烟气的排烟温度，节省了能源，提高了效率，所以称之为省煤器。

第一低压加热器5后设置有凝结水再循环管道，此管道即为防止冷渣器干烧的系统管道；冷渣器3后的回水管道上设置有至凝汽器1的管道，此管道即为即为除氧器8水位调节系统管道。

汽封冷却器2至第一低压加热器5的凝结水管道沿介质流向依次设置有第一温度变送器44、第一电动闸阀9。第一电动闸阀9设置有旁路管道，旁路管道上设置有第一手动闸阀11、第一气动调节阀12和第二手动闸阀13；第一电动闸阀9其后设置低温省煤器调节阀站，由第二电动闸阀16、第二气动调节阀15、第三手动闸阀17及第三电动闸阀14组成。顺着介质流动的方向，第一低压加热器5入口前装有第四电动闸阀18。第一温度变送器44、第一气动调节阀12、第二气动调节阀15、第一电动闸阀9、第二电动闸阀16、第三电动闸阀14和第四电动闸阀18与火力发电厂DCS系统连接，当低温省煤器入口温度未能达到设计要求，可以通过低温省煤器的调节阀站实现远程控制。

第一低压加热器5至第二低压加热器6的凝结水管道沿介质流向依次设置有第二温度变送器45、第五电动闸阀19、第六电动闸阀20和第三温度变送器46。第二温度变送器45、第五电动闸阀19、第六电动闸阀20和第三温度变送器46与火力发电厂DCS系统连接，实现第一低压加热器出口及第二低压加热器入口温度达到设计要求。

第二低压加热器6至第三低压加热器7的凝结水管道沿介质流向依次设置有第四温度变送器47、第七电动闸阀21、第九电动闸阀23和第五温度变送器48。第四温度变送器47、第七电动闸阀21、第九电动闸阀23和第五温度变送器48与火力发电厂DCS系统连接，实现第二低压加热器出口及第三低压加热器入口温度达到设计要求。

第二低压加热器6设置有旁路管道，旁路管道上布置有第八电动闸阀22。第八电动闸阀22与火力发电厂DCS系统连接。通过远程控制关闭第六电动闸阀20、第七电动闸阀21，同时打开第八电动闸阀22实现第二低压加热器旁路功能。

第三低压加热器7至除氧器8的凝结水管道沿介质流向依次设置有第六温度变送器49、第十电动闸阀24和第一流量测量装置26、第一压力变送器10及第一逆止阀27。第六温度变送器49、第十电动闸阀24、第一流量测量装置26和第一压力变送器50与火力发电厂DCS系统连接。实现第三低压加热器出口温度压力达到设计要求。

第三低压加热器7设置有旁路管道，旁路管道上布置有第十一电动闸阀25。第十一电动闸阀25与火力发电厂DCS系统连接。通过远程控制关闭第九电动闸阀23、第十电动闸阀24，同时打开第十一电动闸阀25实现第三低压加热器旁路功能。

第一电动闸阀9后设置有至冷渣器3的凝结水管道，此沿介质流向依次设置有第二流量测量装置28、第四手动闸阀29和第十二电动闸阀30。第二流量测量装置28和第十二电动闸阀30与火力发电厂DCS系统连接，实现远程控制。

冷渣器3回水至第二低压加热器6前凝结水管道，此沿介质流向依次设置有第十三电动闸阀31、第五手动闸阀32和第十四电动闸阀33。第十三电动闸阀31和第十四电动闸阀33与火力发电厂DCS系统连接，实现远程控制。

冷渣器3回水至凝汽器1的凝结水管道，此凝结水管道即为除氧器8水位调节装置。此按介质流向设置有第一电动真空闸阀43，第一电动真空闸阀43与火力发电厂DCS系统连接。当机组启动动初期，凝结水泵再循环启动完成后除氧器8上水时，而且在快速降负荷、甩负荷或者除氧器8水位波动异常情况下，通过控制冷第一电动真空闸阀43，保证凝泵与冷渣器安全运行，也利于启动初期运行调整，并实现远程控制。

第一低压加热器5前后各有一路至低温省煤器4的管道凝结水管道，第一低压加热器5前的凝结水管道沿介质流向依次设置有第十五电动闸阀34；第一低压加热器5后的凝结水管道沿介质流向依次设置有第十六电动闸阀35；两路管道汇合成一路母管进入低温省煤器4。此母管沿着介质流动的方向设置有第十七电动闸阀36。第十五电动闸阀34、第十六电动闸阀35和第十七电动闸阀36与火力发电厂DCS系统连接，与第二气动调节阀连锁，控制低温省煤器的入口温度。

低温省煤器4回水至第三低压加热器7前的凝结水管道。此凝结水管道按介质流向设置有第十八电动闸阀37。第十八电动闸阀37与火力发电厂DCS系统连接，实现远程控制。

第一低压加热器5后凝结水管道设置有至凝汽器1的再循环管道。按凝结水流动的方向依次设置有第三流量测量装置38、第六手动闸阀40、第三气动调节阀39及第一手动真空闸阀41。旁路管道按凝结水流动的方向设置有第二手动真空闸阀42。此管道即为循环硫化床机组防止冷渣器干烧的装置。第三流量测量装置38和第三气动调节阀39与火力发电厂DCS系统连接。当开启第三气动调节阀39时，有凝结水流经冷渣器，实现远程控制。

本发明通过再循环调节阀39，在任何工况下打开再循环阀，保证上游有凝结水流经冷渣器，防止循环流化床机组不能冷却，影响机组的正常运行；而第一电动真空闸阀43与第十四电动闸阀33连锁控制，更能保证在低负荷、甩负荷等恶劣工况除氧器8的水位调节。

如图2所示，本发明所有管道上的阀门、温度变送器以及压力变送器均接入电厂DCS系统，实现远程在线同步监控，能进行自动控制和调节。

本发明的工作过程如下：

每个低压加热器前后都设有温度测点，当加热器端差与热平衡图中有差异时，可以控制加热器进出口电动闸阀的开度，调整低压加热器水位，使温度达到设定值。

低温省煤器冷却水流量是通过第一温度测点(温度测点对应温度变送器的位置)、第二温度测点和第五温度测点控制的。当第五温度测点偏离设定值，可以通过DCS连锁控制第二气动调节阀、第十七电动闸阀和第十四电动闸阀，调节进入低温省煤器的凝结水量。

冷渣器冷却水流量是通过第一温度测点、第二温度测点和第三温度测点控制的。当第三温度测点偏离设定值，可以通过DCS连锁控制第十二电动闸阀和第十三电动闸阀，调节进入低温省煤器的凝结水量。

除氧器水位变化可以通过第一气动调节阀和第一电动真空阀进行连锁，通过DCS进行控制。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。