燃机余热锅炉运行调整分析

燃机余热锅炉运行调整分析

刘书军 贾灵霄

中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司 山东 济南 250102

摘要：常规情况下，余热锅炉的正常运行期间，主机系统处于正常工作状态，主要以单轴布置的处理方式维持运转工作，此时的燃气轮机排烟会经过余热锅炉装置，并直接通过烟囱排放到外界的大气环境中。在上述内容中，余热锅炉会在工作过程中产生一定量的高低压蒸汽，这部分蒸汽大部分会直接经由主汽管道被输送至处于待命状态的汽机设备中执行发电任务，在这样的情况下，可以在后续实践中形成完整的联合循环，保证能量利用效率。文章结合某热电公司燃机调峰发电要求，分析了燃机余热锅炉结构布置及特点，指出了锅炉运行启动时存在的不足，并提出了运行中的一些有效的调整控制手段。

关键词：余热锅炉；特点；运行控制

在余热锅炉系统整体处于运行状态时，为进一步提升工作效率和保证系统工作稳定性，需要对系统进行合理的调整和优化处理，主要目的在于提升余热锅炉可以在实际运行过程中的安全工作状态，保证作业的可靠性、安全性以及稳定性。除上述内容外，还可以对余热锅炉系统的汽包水位加以有效调节和准确控制，规避过高、过低等不良现象造成的危害，进一步提升燃机余热锅炉设备在后期运行过程中的作业效率、质量，为余热锅炉的运行提供全方位保证。

1余热锅炉正式启动

常规情况下，余热锅炉在实际工作状态下，自身属于非补燃余热锅炉，因此，在正式启动过程中，并不会涉及点火燃烧等常规操作。基于此，如果仅仅从运行角度进行分析，则只需要对上水、升压过程展开深入分析即可达到目的。在此期间，在发电机组处于启动运行状态时，特别是在涉及系统余热锅炉中的蒸汽切换等相关问题时，技术人员需要在第一时间采取具有针对性的专业措施，确保余热锅炉的最终启动效果能够达到应有水平。

1.1上水

在余热锅炉正式启动前，除氧器中处于高压或者低压状态的汽包中会含有一定量的水，因此，需要对盐水进行合理运用，并对除氧器设备进行专门的上水处理，直至水位达到预期水平后，方可打开对应的辅助蒸汽装置。在为除氧器水箱装置进行加热处理的过程中，需要以实际要求为基础，在除盐水环节进行必要的除氧处理。

1.2升压

一般情况下，在机组成功启动后，大部分会使用启动蒸汽的处理方式，对蒸汽轮机形成带动作用，产生冲转效果。在上述流程中，如果设备转速能够达到600r/min，则可直接完成点火操作。在成功点火以后，此时的余热锅炉装置会在同一时间开始启动，并逐渐升压，此时除氧器系统会发挥出自身作用，当其到达目标额定压力水平后，会转换到低压、高压系统并继续保持运行。在上述流程中，如果高压系统的实际压力值可以达到0.07MPa的水平，则对应的低压系统实际压力值同样可以顺利发展到0.035MPa水平，此时代表燃机自身运行负荷处于不断提升的状态，此时可以对过热器装置中的疏水阀门进行调节，即可实现关闭操作。

2余热锅炉特点

2.1布置及基本参数

以某热电有限公司一台Q393/542-66-3.82/450型燃机余热锅炉为例。该锅炉与MS6001型36MW燃气轮机相匹配，为燃气－蒸汽联合循环电站的配套主机。该锅炉为单压带自身除氧，无补燃型自然循环，露天单层布置，锅炉正压运行，各区段烟道均能承受燃机正常运行下的排气压力及冲击力。锅炉主要由烟气调节门、闸板、过渡烟道、锅炉本体、出口烟道主烟囱、烟道膨胀节、钢架、平台扶梯、外护板等部件组成。其主要参数：最大连续蒸发量66t/h，额定蒸汽出口压力3.82MPa，额定蒸汽出口温度450℃，给水压力5.9MPa，给水温度104℃，水处理采用阴阳离子交换。

2.2汽水流程

该锅炉本体受热面采用标准单元模块式结构，由垂直布置的错列螺旋鳍片管和上下集箱组成，便于获得最佳的传热效果和最低的烟气压降。其汽水流程为：除氧器→除氧蒸发器（4组管屏）→除氧器→省煤器（7组管屏）→锅筒→蒸发器（10组管屏）→锅筒→低温过热器（2组管屏）→喷水减温器→高温过热器→出口集箱→主蒸汽管→用户。

2.3烟气流程

其烟气流程为：燃机侧面排出的烟气通过燃机排气烟道，进入三通烟道，系统单循环时烟气经三通烟道上部流经旁路烟气调节门，从旁通烟囱排出，系统联合循环时，旁通烟气调节门关闭，烟气经三通烟道，过渡烟道烟气调节门，进入过渡烟道，烟气流向及流量分配由两扇烟气调节门控制，通过过渡烟道的烟气进入锅炉本体，依次水平横向冲刷高温过热器，低温过热器，蒸发器和省煤器，再经出口烟道由主烟囱排出。

3运行中存在问题

（1）由于锅炉锅筒壁厚为46mm，锅筒是锅炉受热面中尺寸和厚度最大的部件（1500×46×4232mm），这也是限制锅炉升温、升压的关键因素。根据有关电力规范，锅炉启动过程中，锅筒上下壁温不得超过50℃，而实际冷态启动时，最大壁温短时间达到60～80℃，远远超过规范所规定的要求，这样，由于锅筒两端壁温差极易造成锅筒壁面超温及受到温差应力作用而受损。

（2）因启动锅炉时间较短，除氧器水箱中的水温长时间达不到设计规定值，甚至在30～40℃的温度范围内停留40～50min。

4存在问题原因分析

（1）因为燃机在十几分钟就能达到全速空载，在半个小时内能达到满负荷。此时，启动时烟气挡板门只能有15°～20°的开度，一般操作是燃机全速空载时排烟温度在240℃，随着燃机负荷增加，排烟温度上升，而且燃机进气流量在15MW时开度是57°，在基本负荷时是84°。当燃机达到全速空载时，烟气挡板门开启，此时，烟气流量远远低于设计值，烟气在烟道中的流量很不均匀，往往是中间流速高而两侧流速低，而锅筒的长度与烟道宽度相当，由于锅筒是横向布置，沿锅筒长度方向的蒸发强度很不均匀，在锅筒汽空间所产生的蒸汽是均匀充满的，换热强度也是比较均匀的，而在水空间，由于自然循环的强弱不同，中间的自然循环较快，在两侧较弱，因此，在锅筒中部水空间水温很快会达到饱和温度，而沿着两侧逐渐减弱，这样就造成锅筒上下壁温中间与两侧的差异，壁温的差异容易引起锅筒超温及受温差应力的作用。

（2）因为该余热锅炉特点是自身除氧，没有采取外来蒸汽加热，所以在锅炉启动时，进入锅筒的给水是冷的，从现场运行经验分析，启炉初期半小时左右省煤器后烟道温度只有60～80℃，而除氧器水温因为不断的补冷水，水温只有30～40℃，通过省煤器加热后，水温也只能达到100℃。而对锅筒来说，由于补的是冷水，这也导致了锅筒上下壁温差的增加。

（3）在启炉过程中锅筒容易满水，一方面是给水泵在运行时而给水阀门有泄漏，使得冷水渗漏进入锅筒；另一方面是受热面水空间的水在不断的加热后会汽化膨胀，造成满水，从而需要增加排污次数，造成热损失的增加和能源的浪费。

5运行调整控制

（1）由于燃机的排烟温度随燃机负荷增加而增加，运行时将燃机负荷降低并稳定在较小数值，由原来的基本负荷预选到15MW，排烟温度维持在370℃，保持锅炉烟气挡板尽可能大的开度，使受热面烟气流场均匀，从而降低锅筒壁温的差异。

（2）当锅炉起压后，对主蒸汽管进行暖管。打开主蒸汽旁通阀，利用凝结水向除氧器补水，因为凝结水温度维持在40℃左右，这样就可以减少向除氧器的冷水补给量，提高锅筒给水初温，使得除氧器出来的水温达到设计规定值，这也缓解了锅筒壁面的温差。

（3）启炉时，当锅筒上水至-100mm时就停止运行给水泵，等锅筒水位确实维持不住时再启动给水泵。这样，就不存在冷水向锅筒的渗漏，减慢锅筒水位随加热进行而迅速增加，从而可以减少排污次数，降低热损失。

6结束语

通过分析余热锅炉运行特点，并采取以上运行调整，保证了此锅炉能在短时间内安全冷态启动，从而担负起调峰的任务。而在当年锅炉内部检验中，也未发现锅筒有超温等异常情况的发生。

参考文献

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