火力发电厂邻机加热系统应用研究

火力发电厂邻机加热系统应用研究

杨斌伟王亿华

（内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司电力分公司内蒙古029200）

摘要：本文对设置邻机蒸汽加热启动系统必要性和可行性进行分析论证提出了在相邻机组正常运行工况下，邻机辅助蒸汽系统能提供符合要求的汽源至本机除氧器加热给水，实现本机冷、热态启动清洗，可减少启动耗煤，操作维护量小，20年两台机组折现综合收益923万元，具有一定的节能优势。

关键词：热态清洗；领机加热；节能

1超临界锅炉启动清洗过程

大型超临界锅炉基本都采用内置式启动分离器系统，根据疏水回收系统不同，分为大气扩容器式和循环泵式两种锅炉启动系统。本工程锅炉配置容量30%BMCR带有启动循环泵的启动系统。在冷、热态水冲洗时，水质尚未合格前，不投用启动循环泵，疏水全部排入疏水扩容器，经疏水扩容器扩容减压后，疏水流入疏水箱，经疏水泵排入机组排水槽。水质合格时，疏水箱内的疏水经疏水泵排入凝汽器，回收工质。

1.1锅炉启动清洗要求

1.1.1启动清洗温度

超（超）临界直流锅炉启动清洗时，主要监视省煤器入口给水水质及启动分离器连接球体（或储水箱）出口水质。当热态清洗时，还需控制水冷壁出口水温。冷态清洗时锅炉上水温度105℃～120℃，给水与金属管壁温差≯111℃。冷态循环清洗结束后，进入热态清洗阶段。锅炉上水温度105℃～120℃，当水冷壁出口水温达到150℃～190℃时，控制燃料量，维持温度不变。

1.1.3锅炉冷态清洗

锅炉上水完成后进入冷态清洗阶段，先进行冷态开式清洗，为保证清洗效果，要求通过省煤器和水冷壁的流量为25～30%BMCR（775～930t/h），清洗后的炉水通过储水罐水位调节阀排入扩容器，流入疏水箱，经疏水泵排出系统外，全程最大补水量930t/h。当储水罐出口水质达到以下指标值后，冷态开式清洗结束：

（1）Fe<500ppb或混浊度≤3ppm、油脂≤1ppm、PH值≤9.5

投入凝结水精处理装置，进行冷态闭式循环清洗，流量25%BMCR，疏水量为25%BMCR。疏水经疏水泵排入凝汽器，全过程基本不需补水。

当省煤器入口水质达到以下指标后，冷态循环清洗结束：

（2）电导率≤1μs/cm、Fe≤100ppb、PH值9.3～9.5

1.1.4锅炉热态清洗

冷态清洗结束后，锅炉点火升温，进入热态清洗。首先进行热态开式清洗，清洗流量25%BMCR，疏水经扩容器进入疏水箱，经疏水泵排出系统外，全过程最大补水量为775t/h。

当储水罐出口水质达到以下指标值后，热态开式清洗结束：

（1）Fe<100ppb、SiO2<50ppb

热态开式清洗结束后，进入热态闭式循环清洗阶段。清洗流量25%BMCR，疏水经扩容器后通过疏水泵排入凝汽器。疏水因蒸发损失的工质约为245t/h，排入凝汽器的最大流量约为530t/h，故补水量为245t/h。

2设置邻机加热系统的必要性

从锅炉清洗流程看出，清洗对水温有一定要求，特别是热态清洗时，锅炉需点火升温加热清洗水，由于该过程持续时间较长，需耗费大量燃料。为降低能耗，很多工程采用等离子点火、微油点火等点火方式，但因启动阶段煤粉燃烬度较低，也无法大幅度提高燃料利用率。

在邻机运行时，考虑从邻机引入汽源加热给水将是一个降低能耗的手段。

3邻机加热系统可选方案

3.1除氧器加热蒸汽系统

锅炉热态冲洗要求水温较低时（如本工程：150～190℃），当取180℃，对应饱和压力1.0MPa，低于除氧器设计压力。加热蒸汽只需在除氧器内就可将给水加热到所需温度。即需适当加大辅汽至除氧器管径。

3.2高加启动加热蒸汽系统

锅炉热态冲洗要求水温较高时，受除氧器加热水温能力限制，需高压加热器参与系统加热才能满足温度要求。即锅炉给水先经除氧器加热，再经高压加热器加热提升温度，达到热态冲洗的温度要求。这种高加启动加热蒸汽系统由于温度较高，有如下问题：

（1）2号高加由邻机冷段供汽，出口疏水水温约280℃左右，与除氧器来水温差较大，如长期运行，会影响高加换热管使用寿命，且加热过程中需严格控制加热器的升温速率，厂家不建议采用此种方式。

（2）为保证水冷壁安全，省煤器进水须保证欠焓，但启动过程中280℃的进水已接近饱和温度，当锅炉点火升温后，水冷壁内容易出现过热汽化，严重时导致超温爆管。

（3）该系统需将两机再热冷段管道相连，将增加材质为12Cr1MoVG、管径DN350的管道约220m，增加进口调节阀，高压合金钢电动闸阀四个，高压止回阀两只，冷段管道需增加两个大口径三通，还会增加大量疏水阀门、管道支吊架、电缆等，算上施工费用，需不少于500万的投资。

4本工程邻机加热方案

本工程锅炉热态清洗水温要求为150～190℃，结合上述分析，考虑由邻机辅助蒸汽系统供汽至本机除氧器。较低的清洗温度方案既避免了高加启动加热蒸汽系统的有关问题，又可充分发挥邻机加热的优势，在锅炉启动过程中利用高效的产能加热本炉给水，热态清洗时无需点火以节约燃料。只需将部分管段略微放大，除氧器加热通流增大、安全阀通流和数量增加，增加的投资相对较少，加热过程控制调节简单，对邻机热力系统工况和效率影响也更小。

4.1一期、二期主机及主要辅助设备配置情况

（1）锅炉主要辅机配置情况

制粉系统采用中速磨煤机正压直吹式制粉系统，每台炉按6台磨设计。烟风系统按平衡通风设计，空预器采用三分仓回转式。每台炉分别配2×50%容量动叶可调轴流式一次风机和送风机，除尘器后设置2×50%容量动叶可调轴流式引风机，不设脱硫增压风机。

（2）汽机主要辅机配置情况

汽轮机采用高中压缸联合启动方式，旁路采用高、低压两级串联旁路系统，高旁容量4×25%BMCR流量，高旁容量为2×32.5%BMCR流量。设置8级非调整抽汽。一、二、三级抽汽分别向三台高加供汽，四级抽汽向除氧器、小汽机、辅汽联箱等供汽。五～八级抽汽分别向四台低加供汽。采用100%容量单列高压加热器，高加水侧设大旁路。设置2×50%容量汽动给水泵，不设电动启动给水泵。

4.2本工程邻机加热系统设计方案

4.2.1辅助蒸汽耗量计算

启动清洗过程辅助蒸汽最大耗量均发生在开式清洗阶段，故以下分析仅考虑冷、热态开式清洗过程辅汽耗量。

（1）锅炉冷态清洗辅助蒸汽耗量

冷态开式清洗时水量按30%BMCR选取，除氧器中给水需由20℃加热到110℃，所需加热蒸汽约为115t/h。

（2）锅炉热态清洗辅助蒸汽耗量

如由邻机四抽供汽，THA工况下蒸汽参数为371℃、1.165MPa，给水由20℃加热到180℃，所需蒸汽170t/h。如采用邻机冷段经辅汽系统供汽，冷段蒸汽经调节阀后的参数为307℃，1.165MPa，给水由20℃加热到180℃，所需蒸汽180t/h。热态清洗时所需的蒸汽流量与排污量、管道系统热量损失相关，但由于部分疏水被回收利用，加热系统所需的蒸汽耗量将有所降低。初步计算，锅炉热态清洗进水温度在180℃时，需邻机提供辅助蒸汽最大量约200t/h4.2.2邻机加热汽源点的确定

为不影响一期机组负荷，除本工程第一台机组首次启动时不采用邻机加热系统外，本工程机组启动清洗加热蒸汽均用本期工程邻机及一期两台机组辅汽满足，而各机组辅汽均来自四抽或冷段。

5邻机加热系统经济性分析

通过对邻机蒸汽加热启动系统配置及辅汽系统供汽能力的计算，可以看出本工程采用邻机辅汽系统供汽至本机除氧器加热启动系统方案是完全可行的。现将设与不设邻机辅汽启动加热系统方案作进一步技术经济分析：

方案一：不设置邻机蒸汽加热启动系统，锅炉热态清洗阶段采用等离子点火加热给水方式。

方案二：设置邻炉加热系统，采用辅汽在除氧器内直接加热给水，满足热态清洗水温要求。

结束语：

综上所述，，在相邻机组运行时，辅汽系统能提供符合要求的汽源至本机除氧器，通过除氧器加热给水，实现本机冷态和热态启动清洗，该配置方案可以节省大量燃料及厂用电，具有长期的节能优势，因此本工程锅炉设置邻机辅助蒸汽加热启动系统。

参考文献：

[1]国投电力.火力发电机组设计导则（600-1000MW）[S].

[2]大中型火力发电厂设计规范[S].2011.

[3]火力发电厂节约能源规定（试行）[S].火力发电厂热平衡导则（DL/T606.3-1996），能源节能，1991（98）.