300MW鍋爐臨爐加熱系統(tǒng)改造分析

李 輝，張 琳

（大唐河北發(fā)電有限公司馬頭熱電分公司，河北 邯鄲 056044）

1 概述

大唐河北發(fā)電有限公司馬頭熱電分公司9、10號(hào)鍋爐為 DG1025/17.4－II12，亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、半露天布置、全鋼構(gòu)架的∏型汽包鍋爐。鍋爐底部加熱系統(tǒng)的作用是在機(jī)組啟動(dòng)前鍋爐上滿水后，將熱源的熱量引至鍋爐底部聯(lián)箱，加熱鍋爐爐水，使鍋爐爐水達(dá)到點(diǎn)火啟動(dòng)要求的溫度和壓力。9、10號(hào)鍋爐底部加熱聯(lián)箱布置在鍋爐0m處，水冷壁前墻西側(cè)中間位置。南、北側(cè)各布置1組加熱集汽聯(lián)箱，東西方向布置，每組加熱集汽聯(lián)箱管道前分別布置逆止閥前疏水閥、逆止閥、手動(dòng)截止閥、電動(dòng)截止閥各1只。每只集汽聯(lián)箱分別引出12根加熱分管，利用12只手動(dòng)截止閥控制，分別進(jìn)入鍋爐水冷壁下聯(lián)箱。原鍋爐底部加熱汽源引自汽輪機(jī)輔助蒸汽聯(lián)箱處，蒸汽壓力0.75MPa，溫度310℃。鍋爐底部加熱逆止閥門前主管道規(guī)格分別為φ133mm×4mm、φ159mm×4.5mm、φ273mm×7mm、φ219mm×6 mm，材質(zhì)為20G，底部加熱逆止閥后至加熱集汽聯(lián)箱管道規(guī)格為φ133mm×18mm，材質(zhì)為20G。

由于底部加熱系統(tǒng)汽輪機(jī)輔助蒸汽進(jìn)汽壓力較低，在鍋爐啟動(dòng)中，若系統(tǒng)壓力大于汽輪機(jī)輔汽壓力，易導(dǎo)致蒸汽返回汽輪機(jī)輔助蒸汽聯(lián)箱。在機(jī)組運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)輔汽聯(lián)箱至鍋爐底部加熱聯(lián)箱管道始終處于承壓狀態(tài)，增加了機(jī)組運(yùn)行的不穩(wěn)定性。同時(shí)由于汽輪機(jī)輔助蒸汽進(jìn)汽溫度較低，致使加熱速度慢，因而遲延了機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間，影響了發(fā)電量。

2 原因分析

2.1 運(yùn)行狀況

鍋爐底部加熱汽源為鄰機(jī)輔助汽源，考慮到鄰機(jī)的安全運(yùn)行、輔助蒸汽運(yùn)行和承壓等情況，在調(diào)整輔助蒸汽的壓力時(shí)，一般控制在0.75～0.8MPa。由于鍋爐水冷壁水柱高度較高對(duì)鍋爐底部的壓力較大，而進(jìn)汽參數(shù)較低，導(dǎo)致其加熱效果不好。

2.2 設(shè)計(jì)狀況

從汽輪機(jī)輔汽聯(lián)箱引至鍋爐0m處，經(jīng)過逆止門、截止門和電動(dòng)門進(jìn)入鍋爐底部聯(lián)箱。投運(yùn)底部加熱系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)逆止門、截止門發(fā)生異常后只能靠關(guān)閉機(jī)側(cè)電動(dòng)門解列，如果機(jī)側(cè)電動(dòng)門發(fā)生密封不嚴(yán)等異常狀況則無法有效解列底部加熱系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)位于鍋爐0m處，過往人員較多，加大了安全隱患。

3 改造措施

為縮短鍋爐啟動(dòng)時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)效益，將9、10號(hào)鍋爐底部加熱改為由汽包引出。具體方案為9、10號(hào)鍋爐汽包抽汽至底部加熱管道系統(tǒng)分別從9、10號(hào)鍋爐汽包頂部引出1根φ60mm×8mm鋼管，在南側(cè)司水小間處安裝J61Y－32型DN50手動(dòng)截止閥，J961Y－32型DN50電動(dòng)截止閥各1只。設(shè)計(jì)管路系統(tǒng)分別由9、10號(hào)鍋爐汽包抽汽電動(dòng)門后引出1根φ60mm×8mm鋼管接至9、10號(hào)鍋爐底部加熱操作平臺(tái)，并在9、10號(hào)鍋爐左、右側(cè)底部加熱母管電動(dòng)總門與手動(dòng)總門之間安裝異徑三通，實(shí)現(xiàn)管道連通。

4 改造效果

4.1 縮短啟動(dòng)時(shí)間

改造前爐底加熱數(shù)據(jù)見表1（進(jìn)汽壓力0.75 MPa，進(jìn)汽溫度310℃，汽包壁溫度46℃，水冷壁溫度43℃）。

表1 改造前爐底加熱數(shù)據(jù)

改造后爐底加熱數(shù)據(jù)見表2（汽包壓力18 MPa，進(jìn)汽溫度360℃，汽包壁溫度23℃，水冷壁溫度20℃）。

表2 改造后爐底加熱數(shù)據(jù)

由表1、表2對(duì)比可知，加熱汽源改為鄰爐汽包抽汽汽源后，進(jìn)汽參數(shù)高，加熱速度快，縮短了啟動(dòng)時(shí)間，降低了系統(tǒng)發(fā)生水沖擊的可能性。

4.2 提高安全性

a.該加熱系統(tǒng)使用完畢后可開啟加熱聯(lián)箱放水門將加熱系統(tǒng)內(nèi)存水放盡，然后關(guān)閉母管電動(dòng)總門，避免出現(xiàn)管道內(nèi)承壓，汽水未放盡發(fā)生凍管及管壁腐蝕等故障。

b.因系統(tǒng)有可能瞬間從17.4MPa降至0 MPa，考慮到管系膨脹位移，在管系遇有障礙物處，進(jìn)行相應(yīng)膨脹彎設(shè)計(jì)，確保了系統(tǒng)的安全可靠性。

c.管路通過異徑三通裝置，可以利用電動(dòng)門實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控操作，通過手動(dòng)總門截?cái)噍o汽側(cè)低壓力汽源，實(shí)現(xiàn)操作可靠性及系統(tǒng)安全性。

5 改造效益

5.1 安全效益

a.鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)使用汽包抽汽投運(yùn)底部加熱，能夠在啟動(dòng)初期建立穩(wěn)定的水循環(huán)，點(diǎn)火前鍋爐蒸發(fā)受熱面各部件已得到了均勻加熱，因而對(duì)點(diǎn)火后鍋爐各受熱面的冷卻以及防止管壁金屬超溫都十分有利，可延長(zhǎng)受熱面的使用壽命。

b.鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)使用汽包抽汽投運(yùn)底部加熱，可減小啟動(dòng)時(shí)汽包上、下壁溫差。

c.鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)使用汽包抽汽投運(yùn)底部加熱，當(dāng)鍋爐點(diǎn)火時(shí)已具有一定產(chǎn)汽量，鍋爐需要連續(xù)進(jìn)水，解決了省煤器的冷卻問題，延長(zhǎng)了省煤器的使用壽命。

d.從臨爐汽包到底部加熱系統(tǒng)要經(jīng)過1只電動(dòng)門和3只手動(dòng)門，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)，能夠有效、可靠的解列系統(tǒng)，提高運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

a.節(jié)約燃油。冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，采用底部加熱，可縮短啟動(dòng)投油時(shí)間約3h，平均投運(yùn)12支油槍，每支油槍出力1 750kg/h，燃油價(jià)格0.6萬元/t，2臺(tái)機(jī)按平均每年每臺(tái)機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)1次計(jì)算，節(jié)約燃油費(fèi)用75.6萬元/年。

b.節(jié)約動(dòng)力耗電。冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，僅投運(yùn)鍋爐底部加熱系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)及空預(yù)器均無需投運(yùn)。冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，引風(fēng)機(jī)平均電流178A，送風(fēng)機(jī)平均電流52A，空氣預(yù)熱器平均電流43A，上網(wǎng)電價(jià)0.525元/kWh，則每年節(jié)約動(dòng)力耗電2.198 7萬元，其中風(fēng)機(jī)節(jié)約1.340 85萬元，空氣預(yù)熱器節(jié)約0.857 85萬元。綜上所述，冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)采用鄰爐爐底加熱，每年可節(jié)約資金77.798 7萬元。系統(tǒng)改造總投資為7.237 9萬元。

6 結(jié)束語

該次改造節(jié)約了生產(chǎn)成本，縮短了啟動(dòng)時(shí)間，還可在機(jī)組檢修、備用保養(yǎng)、設(shè)備防凍等方面發(fā)揮作用。而且冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)采用鍋爐底部加熱也可延長(zhǎng)受熱面壽命、提高設(shè)備可靠性。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)易，增裝了部分閥門便于工作人員操作和維護(hù)，具有一定的可行性，有利于設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。