供热机组油库与启动锅炉拆除后机组启动技术研究

王永伟

（福建省鸿山热电有限责任公司 福建泉州 362712）

0 引言

启动锅炉与油库一般是新建电厂与首台机组配套建设项目。启动锅炉其目的是在首台机组启动过程中向机组辅汽联箱供汽，再由辅汽联箱供给各个用户［1］，如：汽轮机的轴封蒸汽、锅炉空预器的吹灰蒸汽等。随着机组运行的稳定，启动炉处于长时间停用状态。电厂建成机组全部运营期间，启动锅炉主要在全厂发生停电事故全冷态启动情况下使用［2］。在没有启动锅炉的情况下，机组将无法启动。大型火力发电厂油库系统在机组启停及机组低负荷时起着向锅炉、启动锅炉提供燃油的作用。本文介绍福建省鸿山热电有限责任公司（以下简称“鸿山热电”）机组通过技术研究后，对设备进行相应的改造，以确保在油库、启动锅炉拆除后机组实现冷态、热态正常启动，达到安全、节能运行的目标。

1 设备概况

福建省鸿山热电有限责任公司成立于2007 年4 月，位于泉州石狮市鸿山镇，一期工程安装2×600 MW 超临界抽凝供热机组，已于2011 年1 月投产发电。锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司超临界直流锅炉，型号为：HG-1962/25.4-YM3。锅炉没有燃油系统，锅炉下层A、D 制粉系统使用了烟台龙源电力技术有限公司的等离子煤粉点火系统。同步建设了1 台启动锅炉为长沙锅炉生产的SZS35-1.27/350-Y 型燃油蒸汽锅炉，出口蒸汽额定压力1.27 MPa，额定温度350 ℃，额定出力35 t/h。同步建设了2 个有效容积为500 m3储油罐以及相关附属系统（简称油库）。由于机组属于热电联产机组，只能在春节期间对2 台机组停运检修，春节后点燃启动锅炉向机组提供启动蒸汽。

1.1 启动锅炉存在的问题

自二期2×1000 MW 机组（产权隶属国家能源集团）2017年建成投产后，4 台机组辅汽互为备用，鸿山热电启动锅炉不再运行，每月定期点火保养一次。2018 年8 月后，由于燃油系统管道更换检修，未再进行点火保养，导致很多管道出现严重腐蚀减薄，甚至出现穿孔、断裂的情况。目前对外部严重腐蚀管道进行更换，但腐蚀部位复杂、面积很大，特别是启动锅炉膛底部（靠近地面基础一侧）也出现管道及钢板腐蚀穿孔，检修空间狭小无法进行检查处理。此外启锅风烟道亦存在严重腐蚀。启动锅炉已不再具备运行条件，不能作为机组启动用汽汽源。

1.2 油库目前的运行状况

火电厂油库设计的目的是在机组启停及机组低负荷时向锅炉、启动锅炉提供燃油的作用。鸿山热电锅炉采用了两层等离子煤粉点火系统，在2016 年2 台锅炉的炉前油系统已经拆除。油库的主要作用就是向启动锅炉供油，其次作为厂内推耙机等机动车的加油的油源。随着启动锅炉的停运，油库的作用越来越小。但是油库作为柴油储存的场地，由于柴油具有挥发性高且遇到明火会产生燃烧爆炸的危险，所以油库的安全管理十分重要。一旦发生危险，会产生不可弥补的损失及伤害。油库作为每个电厂的重大危险源，每年都要投入大量的人力、物力去维护，因此拆除油库对鸿山热电具有十分重要的意义。

2 油库与启动锅炉拆除后机组启动工况分析

在没有启动锅炉为机组启动提供辅汽汽源的情况下，机组正常启动时，机组启动用汽有以下3 种情况。

（1）一、二期4 台机组至少有1 台机组在运行，其他机组启动操作。无论鸿山热电#1 机组启动还是#2 机组启动，都可以通过辅汽联络母管或一、二期辅汽联络母管向待启动机组辅汽联箱供汽，属于正常操作不再阐述。

（2）仅鸿山热电1 台机组运行，运行机组异常跳闸后启动操作：①立即开启冷再至轴封电动门，确保轴封压力正常，关闭除轴封用汽以外的所有辅汽用户；②立即对锅炉进行吹扫，启动磨煤机快速增加煤量，通过冷再至辅汽电动门对辅汽联箱供汽；③锅炉点火成功后，对系统全面检查分析后，机组正常可以启动，其余操作按照机组跳闸后重新启动来操作；④如果确因汽机或电气原因，短时间可以处理结束的，可以保持锅炉运行；一旦需要长时间停机处理，其余操作按照机组正常停运来处理，确保真空转速到零之前，轴封供汽正常；⑤单机运行时机组跳闸，确因锅炉原因（如：四管泄漏）造成锅炉无法立即点火，或者因汽机或电气原因暂时无法启动，按照紧急停机来进行操作。

（3）4 台机组全停。4 台机组全停后再次启动，分为2 种情况，作为本文研究的重点课题：①一、二期4 台机组全部停运时，如春节期间全部调停，鸿山热电机组重新启动，此时机组属于冷态启动；②二期2 台机组全部停运时，鸿山热电单机运行时跳闸，故障处理完毕，机组可以重新启动，此时机组属于热态启动，汽轮机缸温较高，此时机组属于冷态启动。

如果没有进行技术改造，或者其他汽源对辅汽系统进行补充供汽，机组将无法启动，如期实现机组对外供气。因此，针对4 台机组全停后再启动研究就显得尤为重要。

3 4 台机组全停后启动策略

鸿山热电厂位于石狮市沿海三镇工业园区，为该地区重要的热源点，通过供热管道向三镇工业园区内用户提供工业蒸汽。工业园区也有石狮热电、清源科技、鸿峰环保3 个热电厂向热用户供汽。由于这3 个热电厂主要的功能是供汽与垃圾发电，发电机出线接入地区110 kV 电网，属于县调电厂，与一期、二期接入的是不同的电网，一旦电网发生事故，这3 个小电厂可以提前于大机组启动。为了提高供热的可靠性，鸿山热电与石狮热电低压供热管网有2 处联络母管，作为互相备用，最大联络供汽量可达100 t/h。鸿山热电辅汽系统作为低压供热的备用汽源，在系统上与低压供热母管在低压应急供热母管处联络。综上所述，可将石狮热电作为鸿山热电的启动锅炉来使用，给4 台机组全停后再次启动供汽。

一、二期4 台机组全部停运时，鸿山热电机组重新启动时所需要的厂用辅汽，可以通过北线低压供热管道，用石狮热电的低压供热蒸汽对鸿山热电辅汽联箱供汽。2019 年10 月份鸿山热电对石狮热电补充供热最大为100 t/h，鸿山热电单台机组启动时瞬时最大辅汽用量为50 t/h。石狮热电通过供热管线对鸿山热电辅汽联箱反供汽，完全可以满足鸿山热电单台机组启动初期的蒸汽用量。

石狮热电对鸿山热电辅汽联箱供汽时，具体供汽流程：石狮热电#4 供热管线→厂外低压供热大堡管线→厂内低压供热大堡管线→厂内北线低压母管→厂内低压母管→厂内低压供热联络电动门→厂内低压母管→厂内南线低压母管→低压应急供热母管→#1、2 机组辅汽联络母管→#1 机组（或#2 机组）辅汽联箱。

根据计算，以上管路长度约4 970 m，管径及相应长度详见表1，并对起始端的参数进行核算，分为3 种运行工况：①石狮热电起始参数为0.6 MPa，220 ℃，流量为30 t/h 时，至#1 机组辅汽联箱参数为0.54 MPa，177 ℃。②石狮热电起始参数为0.8 MPa，250 ℃，流量为30 t/h 时，至#1 机组辅汽联箱参数为0.76 MPa，205 ℃。③石狮热电起始参数为0.6 MPa，220 ℃，流量为50 t/h 时，至#1 机组辅汽联箱参数为0.48 MPa，180 ℃。

表1 管径及相应长度统计

（1）一、二期4 台机组全部停运，如：春节期间一期2 台机组检修、二期2 台机组调停后，鸿山热电机组重新启动，此时机组属于冷态启动，利用石狮热电的蒸汽对鸿山热电辅汽联箱供汽后，完成机组冷态启动。

石狮热电对鸿山热电辅汽联箱供汽时，为防止向低压伍堡管网中窜汽，确保鸿山热电启动用汽正常，需要将以下阀门关闭：伍堡供热管网至石狮热电供热管网供汽总门；伍堡供热管网至石狮热电供热管网供汽总门旁路手动门；大堡伍堡至祥华支线供汽总门；大堡伍堡至祥华支线供汽总门旁路手动门；北线至伍堡供热管网手动总门；北线至伍堡供热管网手动总门旁路手动门；南线低压供热手动总门；南线低压供热手动总门旁路手动门；一、二期辅汽联络电动门；伍堡支线至大堡支线联络门伍堡支线至大堡支线联络门。

将以上阀门隔离完毕后，按照热网首次投运来进行暖管操作，对辅汽联箱供汽正常后，其余按照冷态启动操作来进行［2］。

（2）二期2 台机组全部停运，一期单机运行时跳闸，故障短时间处理完毕，机组重新启动，属于热态启动。一期单机运行中跳闸，故障短时间（36 h 以内）处理完毕，机组重新启动，属于热态启动。汽轮机缸温较高，而石狮热电供汽的辅汽联箱温度较低（180 ℃～210 ℃）。根据《汽轮机启动调试导则》（DL/T 863—2016）要求，汽轮机热态启动投用轴封汽时，高、中、低压轴封供汽温度与转子轴封区间金属表面温度应匹配，不应超过设备商允许的偏差值，在热态、极热态启动中为避免轴颈热应力过大，轴封送汽温度应与转子温度匹配，有可能造成大轴抱死。然而热态启动汽机轴封供汽温度至少＞250 ℃，才可能完成对机组送轴封、抽真空后，方可进行锅炉点火工作。

热态启动过程中，其他辅汽用户对辅汽温度没有过高的要求。石狮热电供来的辅助蒸汽通常参数较低，用作轴封供汽汽源，仅能满足低压缸轴封的供汽温度要求，无法满足高、中压缸轴封的供汽温度要求。为了保证机组热态启动时轴封用汽温度能达到要求，需要在蒸汽管道上增加电加热器，才满足机组热态启动的需求。电加热器可以根据安装位置、压力、流量等级进行订做，流量最大可以做到100 t/h。具体有以下3 种方案（见表2）。

表2 电加热器增加方案对比

方案一：在辅汽至轴封供汽管道上增加电加热，提高轴封供汽温度，满足机组热态启动的需求。鸿山热电设计的机组启动时轴封蒸汽用量为7.5 t/h，辅汽至轴封管径为125 mm。在辅汽至轴封供汽管路上并联增加电热器，在电加热器前后增加手动门，当锅炉点火后辅汽联箱温度＞250 ℃后，即可退出电加热器。也可以做成移动式电加热器，2 台机组共用1 台。

方案二：分别在高、中缸轴封供汽管道上各增加1 个电加热，提高轴封供汽温度，满足机组热态启动的需求。鸿山热电设计的机组启动时轴封蒸汽用量为7.5 t/h，此流量包含小机轴封用汽、A/B 低压缸轴封用汽、高中压缸轴封用汽。高、中压缸轴封用汽单根用汽量在0.6 t/h，在高中压缸轴封供汽管道上增加电加热器，所用的功率较小，方便安装。在电加热器前后增加手动门，锅炉点火升温升压后，对辅汽联箱供汽，待辅汽联箱温度＞250 ℃后，即可退出电加热器。

方案三：在低压应急供热母管道上增加多个电加热，等同于增加1 个电加热锅炉，提高辅汽联箱进汽温度，满足机组热态启动的需求。鸿山热电单台机组启动时最大辅汽用量为50 t/h，二期机组启动时的辅汽用量为100 t/h，对石狮热电到鸿山热电辅汽联箱的蒸汽进行加热至300 ℃，满足鸿山热电机组启动的需要。如果容量继续增大也可以满足当4 台机组全停、二期1 000 WM 冷态开机的辅汽需求。

如表2 所示，第一、二种方案，电加热器电流太大，对设备可靠性要求高，且投资费用大；第三种方案加热器电流适中，造价低，但要对系统进行改造，将轴封供汽引部分蒸汽出来经加热器加热升温后送到高中压缸轴封进汽手动门后管道上，这样#1、2 机组就能共用1 台移动式电加热器。所以建议采取第三种方案，对#1、2 机组轴封系统进行适当改造即可。

4 经济性、安全性分析

根据初步核算，启动锅炉修复需要50 万元；每年维护成本2 万元（不计备件费用）；每月定期点火保养30 min，耗油1.4 t，全年16.8 t，大概费用12 万元；其他费用2 万元，总计66万元。

油库每年需要有对油罐喷淋降温水费、油库消防费、维护人工费、污油处理费、电费、备品备件、特种设备定检等费用，每年总计为54 万元。

在我国大型火力发电厂的生产过程中，不可避免地都要使用到大量的柴油或重油等。油库作为储存油料的场所，在电厂始终是作为重大危险源进行管理的［3］。对燃煤电厂而言，对设备进行改造升级后，将油库拆除的安全生产的意义远大于维护的成本。

5 结论

本文提出了一种将热电厂油库及启动锅炉拆除后机组重新启动策略，蒸汽通过低压供热管道，利用厂外的蒸汽对机组辅汽联箱反供蒸汽，从而可以实现在无启动锅炉的情况下，成功完成机组的冷态、热态启动。突破原设计理念，并结合电厂的实际对设备进行简单技改，对全国同类型工业园区有广泛的推广意义。