邻机加热技术在1 000 MW超超临界机组的应用

贾利峰

(华电莱州发电有限公司，山东 莱州 261441)

0 引言

近年来，随着电力技术的不断进步，大容量、高参数、低能耗的超超临界火力发电机组建设迅猛发展，机组发电煤耗、厂用电率等经济指标不断创新低，大机组、高参数、大容量所带来的运行经济性不断凸显。但由于大机组启动时间长，启动过程中的厂用电、汽、水、燃油、燃煤消耗量非常大，其中，锅炉热态冲洗阶段由于冲洗水温度低且升温慢，导致热态冲洗效果差、冲洗时间长[1]；升温升压阶段由于给水温度低，导致锅炉产汽量不足，锅炉升压速率慢。热态冲洗和升温升压时间约占机组启动时间一半以上，严重影响了开机进度[2]。超超临界火力发电机组启动过程中，如果热态冲洗和升温升压阶段能够采用邻机供汽加热给水，提高给水温度，就能减少热态冲洗时间，加快锅炉升温升压，从而大大缩短机组启动时间。

1 邻机加热技术

华电莱州发电有限公司一期工程2×1 000 MW超超临界机组于2012年12月相继投产，锅炉为东方锅炉股份有限公司生产的DG3000/26.15型超超临界变压直流炉，是单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全悬吊结构Π形锅炉；汽轮机为东方汽轮机厂生产的N1000-25/600/600型超超临界、一次中间再热、单轴四缸四排汽、凝汽式汽轮机。旁路系统采用一级启动旁路，容量为30%锅炉最大连续蒸发量(BMCR)，只能满足机组启动需要，不具备再热器保护功能。汽轮机高压缸排汽管道未设置高压缸排汽逆止阀。

#1，#2机组增设邻机加热系统，分别从#1，#2机冷段至小机管道上接管，汇合为邻机加热蒸汽母管，母管上设电动闸阀作为联络门，由运行机组向启动机组供汽，作为启动机组#2高压加热器(以下简称高加)给水的加热汽源。邻机加热蒸汽母管至#1，#2机组#2高加蒸汽管路分别设置一个进汽调节阀，用以调节启动机组#2高加进汽量，从而控制给水温升率和温度。邻机加热系统如图1所示，图中二抽为二段抽汽的简称。

图1 邻机加热系统Fig.1 Adjacent boiler heating system

机组冷态启动，在热态冲洗阶段，通过邻机加热技术将锅炉给水尽快加热至热态冲洗要求的温度，提高热态冲洗效果，缩短热态冲洗时间；锅炉升温升压阶段，通过邻机加热技术，进一步提高锅炉给水温度，提高锅炉产汽量，从而缩短锅炉升压时间，使主蒸汽压力尽快达到冲转条件。

2 邻机加热系统运行

机组启动过程中，锅炉点火后即可投入邻机加热系统，邻机冷段抽气通过邻机加热蒸汽母管供汽至启动机组#2高加，作为#2高加的加热汽源。缓慢开大邻机加热供汽调节阀，当#2高加出口水温升至190 ℃时，锅炉即进入热态冲洗阶段。邻机加热系统投运时要严格控制高加出水温度变化率不超过3 ℃/min。

热态冲洗结束后，锅炉进入升压升温阶段，此时继续缓慢开大邻机加热供汽调节阀以提高给水温度，当主蒸汽品质合格后(压力为9.6 MPa、温度为415 ℃)，冲转汽轮机。升温升压过程中要严格控制高加出水温度变化率不超过3 ℃/min。

发电机并列后，投入#3高加，投入#1高加，及时将#2高加由邻机供汽倒至本机组供汽，疏水倒至正常运行方式，退出邻机加热系统[3]。

3 安全措施

(1)邻机加热系统投入前，一定要进行充分的暖管疏水，防止因疏水不足而导致管道剧烈振动，进而损坏设备。

(2)邻机加热系统投入前确保启动机组#2高加就地水位计显示清晰、正常，正常疏水阀及事故疏水阀能够正常使用，#2高加水位保护联锁试验正常，防止汽轮机进水[4]。

(3)邻机加热系统投入时，开启进汽调节阀要缓慢，操作过快，邻机冷段大量蒸汽进入邻机加热系统，可能导致邻机高温再热器、低温再热器壁温超限[5]。

(4)邻机加热系统投入后，一定要严密监视启动机组汽轮机上、下缸温及盘车转速，如果启动机组二段抽汽管道逆止阀和电动阀不严，邻机加热供汽蒸汽会通过二抽管道倒入汽轮机。

4 效益分析

(1)在热态冲洗阶段，采用邻机加热系统加热#2高加给水，提高冲洗水温，强化了热态冲洗效果，缩短了冲洗时间；锅炉升温升压阶段，通过邻机加热系统进一步提高锅炉给水温度，提高了锅炉产汽量，加快了锅炉的升温升压速率。由表1可知，2016年采用邻机加热技术后，热态冲洗耗时减少约4 h，升温升压耗时减少约2 h，总共耗时减少约6 h。

表1 热态冲洗和升温升压耗时Tab.1 Time consumption in hot flushing, temperature and pressure rising

(2)每次启机所节省的费用。

1)锅炉热态冲洗和升温升压过程中，磨煤机平均出力按30 t/h计算，则6 h可节煤约180 t，按煤价780 元/t计算，可节约原煤费14.04万元。

2)锅炉热态冲洗和升温升压过程中，F磨煤机8支气化小油枪每支出力为0.12 t/h，则6 h可节约燃油5.76 t，按照#0柴油价格为7 500 元/t计算，可节约燃油费4.32万元。

3)锅炉点火至汽轮机冲转需要启动的主要辅机功耗为9 991.5 kW，6 h共耗电59 949 kW·h，按电价为0.5 元/(kW·h)计算，可节省电费约2.99万元。

4)锅炉热态冲洗和升温升压过程中平均冲洗水量为350 t/h，按除盐水价格为8元/t计算，每次启机可节约除盐水费1.68万元。

5)邻机加热系统所消耗的总蒸汽量为360 t，按蒸汽成本60元/t计算，6 h所需费用约2.16万元。

因此，每次启机所节省的费用为20.87万元。

(3)锅炉热态冲洗和升温升压阶段，按平均烟气流量为2 000×103m3/h，SO2，NOx排放质量浓度分别为26，30 mg/m3计算，6 h可减少SO2排放量0.312 t，减少NOx排放量0.360 t，减排效果显著。

5 结束语

邻机加热技术的应用，提高了锅炉热态冲洗和升温升压阶段的给水温度，减少了锅炉热态冲洗时间和升温升压时间，从而大大缩短了冷态启动时间，节约了大量的燃料和厂用电，取得了较好的社会效益和经济效益。