邻机加热系统在超临界机组的应用

2015-06-06牛利权

综合智慧能源 2015年8期

关键词：热态冷态超临界

牛利权

（浙能宁夏枣泉发电有限责任公司，银川 750002）

邻机加热系统在超临界机组的应用

牛利权

（浙能宁夏枣泉发电有限责任公司，银川 750002）

介绍了邻机加热系统的类型、优点、投入前应具备的条件以及投退注意事项，以某电厂两台机组邻机加热系统使用情况为实例，对邻机加热系统在超临界直流机组启动过程中的经济性和安全性进行了分析并提出了应用建议。

超临界机组；邻机加热；启动；热态冲洗

0 引言

由于直流锅炉对炉水品质要求严格，因此对于停运时间较长的机组，为了保证锅炉受热面内表面清洁，必须进行锅炉清洗。锅炉清洗的主要目的是清除沉积在受热面上的盐分和腐蚀生成的氧化铁等杂质。锅炉清洗分为冷态清洗和热态清洗，其中锅炉冷态清洗不需要点火，热态清洗要求锅炉点火升温、升压将分离器出口汽水混合物加热至190℃后进行冲洗（当水温达到190℃左右时沉积物的质量浓度达到最大）。

在没有邻机加热系统的情况下，锅炉冷态清洗完成后，便可启动锅炉风烟系统和燃油系统进行点火，待制粉系统启动后控制锅炉升温、升压速率，将分离器出口压力和温度控制在要求的范围内进行热态清洗。热态清洗时定期化验炉水的水质，当分离器出口工质ρ（Fe）＜50μg／L时热态清洗结束，锅炉才可以继续升温升压。超临界锅炉热态冲洗时间较长，如果机组设计、安装了邻机加热系统，机组冷态启动时不进行锅炉点火就可以实现热态冲洗。

1 邻机加热系统

邻机加热系统的实质就是在机组停运的情况下，利用邻近运行机组的蒸汽加热待启动机组的给水，通过把给水加热到一定温度来预热锅炉受热面，从而减少锅炉启动初期加热本体的燃油、燃煤消耗量。因锅炉不需点火，锅炉主要辅机均不必开启，可节约厂用电，降低机组启动成本，避免锅炉冷态启动初期制粉系统投入后对受热面的热冲击，达到改善炉膛燃烧热环境的目的，还可有效防止超临界直流机组氧化皮的生成和脱落。当前各电厂一般均同步建设2台机组，单机运行时另一台机组启动的机会较多，这就为邻机加热系统的应用提供了很好的机会。

1.1 邻机加热系统类型

邻机加热系统主要有3种类型。

（1）通过邻机为待启动机组辅汽联箱供汽，机组启动时通过辅汽在除氧器内进行混合式加热，以提高机组给水温度。因除氧器一般设计压力为1.12MPa，给水最高加热温度为120℃，所以仅靠除氧器启动加热系统，不能满足向锅炉提供190℃热态清洗水的要求。

（2）将邻机辅助蒸汽引入锅炉水冷壁下降管或水冷壁下集箱，机组启动时在汽包上水后投入加热蒸汽。此种加热方式也称为邻炉加热，因直流锅炉没有汽包，无法形成水循环，因此该加热方式主要用于汽包锅炉启动系统。

（3）机组启动时由运行机组提供冷段再热（以下简称冷再）蒸汽，通过＃2高压加热器（以下简称高加）采取表面式换热方式来加热给水。此种加热方式可以与第1种方式结合使用，作为给水的二级加热，可以进一步提升给水温度，完全能满足锅炉热态冲洗的需要。

某电厂一期为2台660MW超临界燃煤汽轮发电空冷机组，在机组设计安装时就充分考虑了超临界机组启动过程中的能量消耗与氧化皮脱落问题，同步设计安装了邻机加热系统。锅炉额定工况下冷再蒸汽设计压力为4.368MPa，温度为314℃，再热蒸汽流量为1 783.2 t／h，该厂在设计时保留冷再至＃2高加管道系统，增加邻机供＃2高加供汽电动门、调整门、逆止门以及相关疏水管道，同时增加了＃2高加疏水至除氧器电动门及调门。邻机加热系统布置如图1所示。

1.2 邻机加热的优点

（1）锅炉上水后投入邻机加热系统，锅炉无需点火即可完成热态冲洗，节约机组启动燃煤及燃油，如图2所示。

图1 邻机加热系统

图2 邻机加热投入时机组冷态启动曲线

（2）减小锅炉冷态启动时的热冲击，有利于减少超临界机组氧化皮脱落。如图3所示，在邻机加热未投入时，机组冷态启动点火后对锅炉热冲击较大，造成水冷壁温度急剧升高，容易引起氧化皮脱落。

（3）锅炉启动不点火，不需要启动风机，节约厂用电。

（4）锅炉冷态启动时提前加热炉膛，改善炉膛燃烧环境，避免了因炉膛温度低引起锅炉煤粉不完全燃烧而导致锅炉尾部烟道及空气预热器再燃烧。

1.3 邻机加热系统投入前应具备的条件［1］

（1）锅炉上水完毕。

（2）汽轮机建立真空，小汽轮机已经冲转至3000 r／min，汽泵具备投运条件。

（3）＃2高加水侧已投入。

（4）锅炉冷态冲洗水质已合格，疏水已回收至凝汽器。

1.4 邻机加热投退注意事项［1-3］

（1）因邻机加热供汽温度及压力较高，所以当系统投运前应提前暖管疏水，防止投运过快而使管道水产生冲击。

（2）邻机加热系统投入及退出时不能过快，应注意控制给水温度变化率。

（3）邻机加热投入后，注意＃2高加水位，防止因水位过低而导致高加过热。

（4）在邻机加热投入过程中应保证＃2机组给水流量≥350 t／h，防止＃2高加因冷却水不足而导致受热面干烧。

图3 邻机加热未投入时机组冷态启动曲线

（5）邻机加热投运时间较长，因此锅炉启动耗水量大，为了减少启动耗水量，锅炉水质合格后，应将锅炉疏水回收至凝汽器，节约启动用水。

（6）邻机加热系统要抽取运行机组冷再蒸汽，造成运行机组再热器蒸汽流量减少，再热器壁温容易超温，因此要对运行机组的再热器蒸汽温度加强监视和调整。

（7）在邻机加热退出后要严密关闭邻机供汽电动门，防止阀门不严而导致相邻机组之间蒸汽泄漏。

（8）机组启动过程中不仅要控制邻机加热投入时暖管及升温速率，也要控制好邻机加热退出时的给水温度，防止邻机加热系统退出时给水温度下降较快，引起锅炉给水温度变化率增大，导致管壁超温和受热面应力增大。

（9）机组启动过程中及时将＃2高加疏水切至除氧器，达到工质和热量同时回收的目的，进一步提高给水温度。

（10）对于配备100%容量旁路系统的机组，需要注意在锅炉转入干态前将邻机加热系统退出运行，防止在锅炉转态过程中因给水温度升高导致给水提前蒸发而造成水冷壁超温。

2 邻机加热系统经济性分析

超临界机组锅炉热态冲洗时间按3 h计算，此时锅炉最小煤量为20 t／h，可节约燃煤60 t；按原煤单价300元／t计算，则燃煤节约费用＝60×300× 10-4＝1.8（万元）。一次风机电流为130 A，送风机电流为72A，引风机电流为208A，磨煤机电流为42 A，则风机功率P＝UI cosφ＝1.732×6.3× 452×0.85＝4 192.24（kW），耗电量＝4 192.24× 3×10-3＝12.6（MW·h），按电费0.3元／（kW·h）计算，可节约0.38万元。所以，机组一次冷态启动可以节约成本2.18万元（未考虑邻机工质、热量损失）。