两种安全阀在超临界锅炉中的应用.pdf

第 4 1卷第 1 期 2 0 1 0年 1 月 锅 炉 技 术 B0I LER TECH NOL0GY V0 1 ． 4 1．NO ． 1 J a n ．， 2 O l 0 文章 编号 C N3 1 1 5 0 8 2 0 1 0 0 1 0 0 1 3 0 3 两种安全 阀在超 临界锅炉 中的应用 周 一 上海交通大学 机械与动力工程学院 ，上海2 0 0 2 4 0 关键词 安全 阀；超临界；旁路 ；高旁阀 摘要 近几年 ， 随着 电站锅炉向大容量 、 高参数 方 向发展 ， 作为 电站锅炉汽水 系统设计 中的重要一部件 一 安全阀的运用正朝着二元化发展。对 于超临界机组而言 ， 旁路系统的选择将直 接影响到整个机组 的经济性 和 周围的环境 。不同的旁路系统需要配置不 同形式的安全 阀， 对选用旁路系统及其 安全阀的不同方式进行 了比 较 ， 同时结合多年的工程实践经验 ， 对两种方式各 自的特点 和优势作 了详细介绍。 中图分类号 T K2 2 9 ． 2 文献标识码 B 0 前 言 安全 阀是 一 种 自动 阀 门。它 不 借 助 任 何 外 力而利用介质本身的力来排 出一定数量的流体， 以防止系统内部压力超过预定的安全压力数值。 当压 力恢复 正常值 后 ， 阀门 自行关 闭并 阻止 介 质 继续 流出 。 1 安全阀的功能 安全阀是一种 由进 口静压 开启 的 自动 泄压保 护装置 ， 它是锅 炉 内最为 重要 的安全 附件 之一 ， 它 的功能是 当设 备或 管道 内压力 超过 某一 定值 时 ， 依靠介 质 自身的压力 自动开启 阀门， 迅速排 出一定 数量 的介质 ， 对设备或管道进行减压 。当设 备或管 道 内的压 力降到允许值 时 ，阀芯推 向阀座 ， 阀 门 自 动关闭 ， 使设 备或 管道 内压力 始终 低 于允许 压力 ， 自动防止因超 压而 可能 出现 的事 故 ，确保 锅炉 始 终处于正常压力 下安全经 济运行 。 2 超临界锅炉 中两种安全 阀的配置 2 ． 1弹 簧式安 全 阀和 可调式 安全 阀 如 图 1 所示 ， 前 者是 弹簧 式安 全 阀 ， 其制 造 ， 使用及安装都要遵循国家标准或 国外 的 AS ME 标准等。安全阀入 口直接和集箱或管道连接 ， 安 全 阀出 口直接接 通大气 ， 当集 箱 内压力 即安 全 阀 人 口压力 P 超 过 弹 簧 式 安 全 阀 整 定 压 力 P ， 即 P 。 时 ， 安全 阀启 跳 ， 通 过 排放 集 箱 或 管道 内的介 质对集 箱或 管道 泄 压 ， 当集 箱或 管 道 内 的 压力 小 于弹簧式 安全 阀 的 回座 压 力 ， 即 P P 时 ， 安 全 阀启 跳 ， P 1 0 0 B MC R。对 于二次 汽 系统 ， 应在 再热器进 出 口均 设 置弹 簧式 安全 阀 ， 二 次汽 系统 排放 量要 求 再 热器 进 口安 全 阀 总排 放量 再热 器出 口安全阀总排放量1 0 0 再 热蒸汽 流量 。 2 ． 3 可调 式 安全 阀可 使 用于 6 5 ％容 量高 低 压 旁 串联旁路 系统 高、 低压两级 串联 旁路系统简 图如图 3所 示 。采用 6 5 容量高低压旁串联旁路系统 的机 组 可在冷 态 、 温 态 、 热 态 和 极 热 态 启 动条 件 下 启 动 ， 蒸汽温 度和金 属温 度 相 匹配 ， 启动 时 间缩 短 ， 能有效地回收工质， 对布置在烟温较高区域的再 热器 可起 到保 护作 用 ， 防止 再 热 器 干 烧 ， 而 且 实 现 能在发 电机 跳 闸后 机炉 均不 停 运 ， 以利 排 除 电 气故障后尽快并网。普遍采用 1 0 0 B MC R高压 旁路容量 ， 因此一次汽系统可以不设置锅炉过热 器安全阀和动力泄放阀 ； 而低压旁路容量为 6 5 ％ B MC R， 因此 二次汽 系统必须设 置安 全阀 ； 但对 整 个旁路系统而言 ， 旁路容量为 6 5 B MC R。 一 般而言， 对于高、 低压两级串联旁路系统 中的锅炉再 热 器 ， 只在 再 热 器 出 口设 置 安 全 阀 。 安全阀整定压力是跟着低旁阀整定压力走的 曲 线， 所以可以使用可调式安全阀， 满足机组整体 启动要求。由于要考虑高旁 阀减 温水的蒸发量， 再 热器 出 口安全 阀总排 放量 一般 应不 小 于 1 0 7 BM CR 3两种安全阀配置所属 系统的比较 3 ． 1弹簧式安全阀配置 弹簧式安全阀使用于高压一级大旁 路系统 和 3 5 ～4 o 容量两级串联旁路系统， 其系统相 对 比较简单 ， 对锅 炉而 言 ， 仅 在 过 热器 、 再 热器 进 出口设置 弹簧 式 安 全 阀 过 热 器 出 口另 加 E R V 阀 及 其 排 汽管 道 ， 一 次 性 投 资 少 。前 者 的缺 点 是 在启 动 及 甩 负 荷 时 必 须 严 格 控 制 锅 炉 的燃 烧 ； 再 热管 道 的 暖管 升 温 十 分 困难 ， 不 利 于 机 组 热态启动； 由于再热汽温和 中压缸壁温不匹配， 因而将损 耗 中压缸 的 寿命 ， 所 以此种 配 置 只适 用 于带基本负荷的机组 ， 不适用于经常热态启动的 机组。后者虽然有所改进 ， 能满足冷态 、 温态及 热 态启动 ， 启动 时再 热器 中有 工 质 的流 动可 以防 止 再热器 干烧 ， 但 基本 上 没有 适应 机 组大 幅 度甩 负 荷 的能力 和停机 不停炉 的带厂 用 电模式 。 3 ． 2 可调式 安全 阀配置 可 调式安全 阀使 用 于 6 5 容量 高低 旁 串联 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 周一 两种安全阀在超临界锅炉中的应用 l 5 旁路系统 ， 其初投资成本 高， 炉侧除 了在再热器 出 口设置大 口径 可调式 安 全 阀及 其 排汽 管 道外 ， 在过热器出 口和再热器进 口之间还要设 置高压 旁路系统， 在过热器出 口管道上要设置高旁 阀， 将过 热蒸汽减 温减 压后 送 入 再热 器 系 统 。但 是 ， 这种配置能使整套机组具有较高的运行灵活性 ， 以加快机组的启动速度， 缩短启动时间， 能够实 现 F C B工 况 ， 并 具 有较 好 的 调 峰 能力 。 同时 ， 机 组具 有 良好 的适应 甩 负荷 的能力 ， 即使 在大 幅度 甩负荷时， 配合再热器安全阀能满足要求。 参考 文献 [ 1 ]樊 泉 桂，阎维 平． 锅 炉 原 理 [ J ] ．北 京 中 国 电 力 出 版 社 ， 2 0 0 4 ． [ 2 ]王晓东．电站锅炉安全 阀 的在 线调查 [ J ] ．华北 电力技术 ， 2 0 0 7 增 刊 2 ． [ 3 ]董万印．弹簧式安全阀在线整定技术分析与探讨E J ] ．阀门， 2 O 0 4 4 ． Pr a ct i c e o f S a f et y Va l v e s i n S up e r c r i t i c a l Boi l e r s ZH OU Yi S c h o o l o f Me c h a n i c a l a n d P o we r En g i n e e r i n g ，S h a n g h a i J i a o t o n g Un i v e r s i t y， S h a n g h a i 2 0 0 2 4 0，C h i n a K e y wo r d s s a f e t y v a l v e ； s u p e r c r i t i c a l ； b y p a s s ；HP b y p a s s v a l v e Ab s t r a ct Re c e n t l y，wi t h t he d e v e l o pme n t o f hu ge v ol u m e a nd hi ghl y de ma nd e d v a p o r o n t e mp e r a t u r e a n d p r e s s u r e i n t h e f i e l d o f p o we r p l a n t b o i l e r ，s a f e t y v a l v e ，a n i mp o r t a n t p a r t i n p o we r p l a n t b o i l e r s ，r u n s i n 2 d i r e c t i o n s ．Th e s e l e c t i o n o f b y p a s s i n s u p e r c r i t i c a l p o we r pl a nt wi l l h a v e a l o n g e f f e c t i n i t s r u nn i n g e c on o m y a nd e nv i r o n m e nt ． Di f f e r e n t b y pa s s e s c ho o s e d i f f e r e n t t yp e s o f s a f e t y v a l v e s ，t h e a u t h or c o mpa r e s 2 b y pa s s mo de s a nd t he i r a dv a n t a g e i n d e t a i l a f t e r ma n y y e a r s ’p r a c t i c e i n p o we r p l a n t b o i l e r a r r a n g e me n t d e s i g n ． 上接 第 1 2页 E 5 ]J e r r y M．Me n d e l ，G e o r g e C ．M．o u z o u r i s ．D e s i g n i n g F u z z y L o g i c S y s t e m[ J ] ．I E E E， T r a n s Ac t i o n s o n C i r c u i t s a n d S y s t a m ，1 9 9 7。1 1 4 4 8 8 5 8 9 5 ． E 6 ]c ．H．L e e ，S ．D ． Wa n g ．A S e l f Or g a n i z in g Ad a p t i v e F u z z y C o n t r o l l e r [ J ] ．F u z z y S e t s a n d S y s t e ms ，1 9 9 6 ， 8 0 3 2 9 5 3 l 4． Si mul a t i o n R e s e a r c h o n F u z z y S el f - a d a p t i v e P I D Ce n t r ol S y s t e m o f Bi o ma s s B oi l er S UN J u n ma n ， 1 ． Co l l e ge of El e c t r i c a n d Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 2，Ch i n a ； XI E Ze hu i ，LI Li pi n g ， I nf or ma t i on Eng i ne e r i ng，Zhe ngz ho u 2．Ka i f e n g Ai r Se p ar a t i on Gr o up Co ． FE NG Gu a n g j u n Un i v e r s i t y o f Li g ht I nd us t r y， ，Lt d ． ，Ka i f e n g 4 75 0 00，Chi na Ke y wo r ds b i o ma s s bo i l e r； Fuz z y Se l f a d a pt i v e PI D ； Si mu l i nk Ab s t r a ct Ac c o r di n g t o t h e s t r u c t u r e mo d e l o f f u z z y s e l f - a d a p t i v e PI D c o nt r ol l e r， t he s i mu l a t i o n mo d e l o f t h e f u z z y s e l f a d a p t i v e P I D s y s t e m i s b u i l t o n MATL AB／ S I MULI NK， t h e i mp l e me n t a t i o n me t h o d o f t h e s i mu l a t i o n o f t h e f u z z y s e l f - a d a p t i v e P I D i s p r e s e n t e d a n d t h e a pp l i c a t i on r e s e a r c h on t he s ub s y s t e m of bi o ma s s b oi l e r i s gi v e n．Th e c omp a r i s on o f t he r e a c t i on on t he i n t e r f e r e n c e s i g na l b e t we e n t h e no r ma l PI D c o n t r o l a l g or i t hm a n d t he f u z z y s e l f a d a p t i v e P I D c o n t r o l a l g o r i t h m s h o ws t h a t ，t h e s y s t e m b a s e d o n f u z z y s e l f a d a p t i v e P I D ha s no t o nl y s t r o n g a n t i i nt e r f e r e n c e p e r f o r ma n c e ， f l e xi b i l i t y a n d s t r on g a da p t a bi l i t y，bu t a l s o t h e p r e d o mi n a n c e o f t h e h i g h e r c o n t r o l p r e c i s i o n ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m