浅析供热直供管供机组辅汽的运行问题

浅析供热直供管供机组辅汽的运行问题

曾万模黄纪新

（广东惠州天然气发电有限公司）

摘要：本文通过对供热直供管改造后的机组历次启动过程中辅汽及汽机金属等相关参数历史数据的分析，总结出了供热直供管蒸汽作为机组唯一启动用辅汽时存在的问题，全面评估了由此产生的风险，并在保证安全的基础上，兼顾节能效果，给出了某厂供热直供管的运行策略。

关键字：M701F机组辅汽供热直供管启动炉风险评估运行策略

前言

为了适应电厂周边供热市场的快速发展，某厂于去年完成了机组启动用辅汽技改项目，增加了供热直供管作为机组启动辅汽的后备汽源。本文将分析机组采用供热直供管蒸汽作为启动用辅汽时的各运行参数的变化，评估由此产生的风险和收益，并据此总结出供热直供管的运行策略。

一、机组启动过程辅汽来源

某厂机组启动过程中，每小时约需25吨外部辅助蒸汽供低压缸冷却蒸汽和轴封蒸汽使用。机组启动过程所需的辅汽品质要求为：压力0.8~1.1MPa，温度高于180℃。如图1所示，某厂机组辅汽汽源主要来自于以下几路：

1启动炉

三台机共用一台燃烧天然气的启动炉，该炉分为左右两侧，可单侧独立运行，其额定供汽参数为：供汽量28t/h（单侧），压力1.0MPa，温度约250℃。

2供热直供管

2009年2月，为防止启动炉故障导致机组无法启动情况的发生，自某厂供热炉供热网的中压管道引一条管道至主机，再通过减压阀将压力调节至1-1.2MPa后送至厂用辅汽母管供各机组使用。该回路由于供热炉中压蒸汽温度较低，管道较长，供辅汽温度相对较低，仅约180℃。

3相邻机组冷再抽汽

相邻机组冷再来汽经减压后至厂用辅汽母管供其它机组使用。该回路供辅汽温度相对较高，一般高于300℃。

4本机组冷再抽汽

当本机组冷再抽汽的参数符合辅汽要求时，可用本机冷再抽汽供机组辅汽。

以上四路均为机组辅汽汽源，前两路取自于机组以外，正常情况下，其供汽不受限制；后两路取自机组冷再蒸汽管道，当机组停机两天以上时无法作为辅汽来源。因此，机组启动过程中稳定的辅汽来源只有启动炉和供热直供管两路。

二、机组启动过程中采用供热直供管供辅汽分析

由图4可知，机组启动过程中，相对于采用启动炉供辅汽，采用供热直供管供辅汽主要有以下问题：

供汽温度过低，仅为180℃。

供汽温度波动大。当汽机低压缸开始进冷却蒸汽后，由于辅汽流量迅速增大，直供管供汽温度出现了较大的波动，最低温度降至约176℃。

供汽压力调节不稳定，波动剧烈，当汽机低压缸开始进冷却蒸汽时，直供管辅汽压力就会骤降至0.8MPa以下，最低曾经降到0.2MPa以下。

供汽过热度过低。

三、供热直供管供机组启动辅汽整体性评估

1安全性评估

a)辅汽温度风险性评估

由于供热炉运行实际条件限制，以及供热直供管的布置情况，供热直供管所供的辅汽温度只能勉强达到机组辅汽的最低温度要求，而且当供热负荷较低，或是冬天气温较低时，直供管甚至仅能提供饱和状态以下的蒸汽。由于某厂目前仅有一家供热用户，在可预见的较长时间内，供热炉都将低负荷运行，因此供热直供管所提供的辅汽温度将长期偏低，若是经常使用直供管辅汽供机组启动用，则必然会对机组设备产生巨大危害，造成所失远大于所得的后果。

b)辅汽压力风险性评估

由于直供管减压阀在较大流量下无法调压，以及供热炉热惯性较大，在低负荷运行时无法迅速提高供汽量，若采用直供管供辅汽，则辅汽压力必然会有较大波动，尤其是在低压缸开始进冷却蒸汽时，辅汽压力的下降幅度尤为剧烈，机组存在较大辅汽中断风险。若是频繁使用直供管供机组启动辅汽，则由此叠加的风险将无法忽视，万一发生辅汽中断，将会对机组安全运行产生威胁，因此对于直供管辅汽压力可靠性的问题必需引起重视。

c)辅汽流量风险性评估

辅汽流量与辅汽压力问题类似，若采用直供管供辅汽，辅汽流量可能在一定时间内无法满足需要。

d)机组启动操作风险性评估

供热直供管运行时，机组启动操作员必须密切关注辅汽运行情况，并需在现场安排一个副操随时待命，以便及时进行就地操作，控制辅汽参数不超限。在运行人员紧张的情况下，这大大提高了机组启动操作的难度和风险性。

e)供热炉运行安全性评估

供热直供管在供机组启动辅汽的过程中，辅汽的温度、压力、流量都将发生较大的波动，这给供热炉控制带来了较大的难度，尤其是在低负荷情况下，若主机人员未能及时通知供热炉用汽情况，或是供热值班员操作不当，都可能产生较大的跳炉风险。

2经济性评估

某厂启动炉是德国原装进口的高效烟管锅炉，其保证热效率高达95%以上，实际运行时的气耗率约为0.046吨天然气/吨蒸汽。

某厂供热炉为江西锅炉厂生产的双燃料蒸汽锅炉，其热效率约为90%。目前，由于供热负荷很低，其实际运行时的油耗率约为0.109吨重油/吨蒸汽。今年某厂计划将供热炉改烧天然气，届时供热的气耗率预计约为0.075吨天然气/吨蒸汽。

按某厂当前天然气价格0.22万元/吨、重油价格0.35万元/吨计算，则相对于启动炉供辅汽的成本，供热炉燃油运行时的辅汽成本约高0.028万元/吨，燃气运行时的辅汽成本约高0.006万元/吨。

据DCS历史数据，某厂机组热态、温态、冷态启动平均约需用辅汽11.0吨、17.3吨、24.5吨。某厂2010年机组热态、温态、冷态启动次数分别为545次、75次、10次，若按机组有一半的启动需用外部辅汽计算，则2010年机组启动过程中消耗的辅汽质量约3769吨。假设2010年全年均采用供热炉烧油运行供机组启动用辅汽，则较采用启动炉供辅汽的成本高约105万元，即使是按供热炉转烧天然气计算，直供管供辅汽的成本仍高约24万元。

因此，在经济性方面，供热直供管供辅汽的成本远高于启动炉供辅汽的成本。

四、供热直供管运行策略

根据以上分析，在综合考虑安全性、经济性、可靠性和操作性的前提下，从生产实际出发，建议供热直供管的运行策略如下：

1供热直供管仅作紧急备用，正常情况下均用启动炉供机组启动用辅汽。

2当启动炉检修期间或故障无法运行时，可视情况决定是否采用供热直供管作为机组启动用辅汽。

3当采用直供管供辅汽时，若本机组或相邻机组冷再蒸汽符合要求，应尽早将辅汽切换至冷再蒸汽供。

4当供热炉负荷较高时，为避免对供热用户产生影响，不宜采用直供管供辅汽。

5当供热炉负荷较低时，若采用直供管供辅汽，则在低压缸进冷却蒸汽前，至少需提早5分钟通知供热炉值班员做好准备，防止供热炉因蒸汽流量波动大导致水位保护动作而跳闸。

当直供管供机组辅汽时，必须严密监视辅汽参数变化情况，预留好人手，并做好跳机、跳炉、机组辅汽中断导致汽机损坏等事故预想。