高壓加熱器隨爐啟動方式的研究

張樂天（大唐西北電力試驗研究所，陜西 西安 710065）

高壓加熱器隨爐啟動方式的研究

張樂天
（大唐西北電力試驗研究所，陜西 西安 710065）

摘 要：本文結(jié)合目前大型火力發(fā)電廠的常見設(shè)計，對高壓加熱器的啟動方式提出了一種新的啟動方式—高加隨爐啟動。對這種隨爐啟動方式的優(yōu)點進(jìn)行了闡述，并且對這種啟動方式的具體應(yīng)用進(jìn)行了研究探討。

關(guān)鍵詞：高壓加熱器；隨爐啟動；注意事項

抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)是火力發(fā)電廠的一個重要系統(tǒng)，而其中高壓加熱器（以下簡稱高加）的投運方式對于機組的經(jīng)濟(jì)性和安全性有著很大的影響。目前大型火電機組中，高加的啟動方式主要分為兩類：滑參數(shù)啟動（隨機啟動）和定參數(shù)啟動（帶負(fù)荷啟動）。而其中滑參數(shù)啟動因為抽汽參數(shù)是隨負(fù)荷的增加而變化的，因而可使高加管板和管系均勻的加熱，相應(yīng)的熱應(yīng)力也就減少，所以被越來越廣泛的應(yīng)用。而本文作者在高加隨機啟動的基礎(chǔ)上，結(jié)合多臺機組的調(diào)試運行經(jīng)驗，提出一種新的高加啟動方式—高加隨爐啟動。所謂高加隨爐啟動就是當(dāng)鍋爐點火起壓后即通過主機旁路系統(tǒng)投入高加系統(tǒng)。下文即對這種高加啟動方式的優(yōu)點及應(yīng)用情況進(jìn)行闡述。

1 高加隨爐啟動方式的系統(tǒng)設(shè)計要求

要滿足高加隨爐啟動，在機組熱力系統(tǒng)設(shè)計方面應(yīng)略有改動，在目前國內(nèi)大型火電機組的常規(guī)設(shè)計中，二段抽汽的抽汽口一般在高壓缸排汽口和高排逆止門之間。而為了能夠滿足高加隨爐啟動的要求，即汽輪機未進(jìn)汽時高加就能進(jìn)汽，需將二段抽汽的抽汽口設(shè)計在高排逆止門之后，抽汽系統(tǒng)的原則性系統(tǒng)如圖1所示。

這種設(shè)計只是將二段抽汽的抽汽口由高排逆止門前移到了高排逆止門之后，抽汽參數(shù)不變，不影響汽輪機本身熱力系統(tǒng)，也不需要額外投資，因此方案是可行的。

另外機組需設(shè)置兩級串聯(lián)旁路，每臺高加要有到凝汽器的危機疏水和到下級抽汽的正常疏水。這些目前是常規(guī)設(shè)計，大部分電廠都能滿足。

2 高加隨爐啟動方式的方法及注意事項

2.1 啟動具體操作

高加隨爐啟動方式在具體啟動操作方面，確保在鍋爐點火前，高加水側(cè)投入運行，檢查高加汽側(cè)具備投運條件。

當(dāng)再熱汽起壓后，開啟2號高加進(jìn)汽電動門﹑逆止門，事故疏水調(diào)門。2號高加開始隨爐啟動。同時可開啟1號至2號高加正常疏水門﹑1號高加事故疏水門，2號至3號高加正常疏水門﹑3號高加事故疏水。使得蒸汽通過正常疏水管路進(jìn)入1﹑3號高加進(jìn)行加熱，然后分別通過1﹑3號高加的事故疏水排入凝汽器。

這樣使得1﹑3號高加在2號高加隨爐啟動的同時也能夠提前緩慢均勻加熱，減少1﹑3號高加的熱沖擊，也縮短了帶負(fù)荷后1﹑3號高加正式投入時的時間。并且能更好的加熱給水，提高機組效率。

當(dāng)需要對1﹑3號高加進(jìn)行正式投入時（隨機啟動或者帶負(fù)荷啟動），關(guān)閉1﹑2號高加的正常疏水門，降低1﹑3號高加壓力，開啟1﹑3號高加進(jìn)汽門。當(dāng)1﹑2﹑3抽壓力匹配時，開啟正常疏水，高加疏水逐級自流，高加啟動完成。

2.2 注意事項

常規(guī)設(shè)計中，抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)中電動門﹑逆止門必須汽機掛閘后才能開啟。為了實現(xiàn)高加隨爐啟動，首先要對2號高加抽汽電動門﹑逆止門邏輯進(jìn)行修改，既要保證2號高加抽汽電動門﹑逆止門在未掛閘的情況下能夠開啟，又要保證在汽機跳閘﹑高加水位高等情況發(fā)生時能夠保護(hù)關(guān)閉2號高加抽汽電動門﹑逆止門。還應(yīng)該注意的是，常規(guī)設(shè)計中逆止門為壓縮空氣驅(qū)動開啟，壓縮空氣都經(jīng)過空氣引導(dǎo)閥，因此在汽機未掛閘的情況下，逆止門沒有壓縮空氣無法打開。為了保證隨爐啟動，需要給2號高加抽汽逆止門接一路不經(jīng)過空氣引導(dǎo)閥的壓縮空氣氣源，并設(shè)置手動隔離門，當(dāng)機組掛閘后，關(guān)閉該氣源，保證汽機跳閘時，2抽逆止門能夠快速關(guān)閉。

圖1 高加隨爐啟動抽汽系統(tǒng)圖

隨爐啟動中還應(yīng)該注意：當(dāng)1﹑3號高加要進(jìn)汽預(yù)暖之前，必須確保1﹑3號高加進(jìn)汽電動門﹑逆止門關(guān)閉且嚴(yán)密可靠，防止蒸汽返至汽輪機。且管道疏水必須開啟，并且在整個高加啟動過程中必須控制好1﹑3號高加水位防止水位過高。

3 三種啟動方式的綜合比較

3.1 提高機組的安全性方面

高加隨爐啟動同高加隨機啟動方式一樣，都屬于滑參數(shù)啟動，這樣可使高加管板和管系均勻的加熱，相應(yīng)的熱應(yīng)力減小。能夠減少高加熱沖擊，降低高加管口焊縫和管道受損而泄漏的可能性，延長管材壽命。

高加滑參數(shù)啟動時，加熱器壓力是均勻的緩慢上升，有利于加熱器水位的控制。不會像定參數(shù)啟動時加熱器壓力變化較快容易因此加熱器虛假水位，影響汽輪機安全性。

同為滑參數(shù)啟動，隨機啟動時加熱器的進(jìn)汽參數(shù)是隨汽輪機進(jìn)汽量變化，而常規(guī)汽輪機從盤車轉(zhuǎn)速到定速3000rpm時間為1h～2h，但是此時汽輪機進(jìn)汽量較小，國產(chǎn)600MW機組3000rpm時進(jìn)汽量約為20t/h～30t/h。進(jìn)入高加的汽量就更小，1號高加進(jìn)汽壓力一般為0.1MPa～0.2MPa。而高加隨爐啟動時，高加進(jìn)汽基本等于冷再壓力，600MW機組廠家給定的啟動參數(shù)里再熱汽壓力為0.8MPa～1MPa。而高加進(jìn)汽流量可以達(dá)到額定2抽蒸汽流量的50%。同樣對于600MW機組可以達(dá)到70t/h。實際上啟動時考慮到為了防止再熱器干燒，要適當(dāng)控制進(jìn)入高加的流量，以保障進(jìn)入再熱器的蒸汽流量。因此隨爐啟動比隨機啟動高加的進(jìn)汽參數(shù)和流量將更高，更有利于高加充分預(yù)暖。

由此可見高加隨爐啟動方式比高加隨機啟動方式和高加定參數(shù)啟動方式更有利于機組的安全運行性。

3.2 提高機組經(jīng)濟(jì)性方面

高加隨爐啟動更早的加熱了給水溫度﹑增加抽氣量減少了冷源損失，對機組啟動階段的經(jīng)濟(jì)性有很大提高。

在機組冷態(tài)啟動期間，給水溫度主要靠除氧器加熱。而除氧器汽源來自臨機輔汽或者啟動爐。受來汽參數(shù)限制，加熱后給水溫度一般不超100℃。若啟動爐容量小用戶多，或者爐型為直流爐需維持30%最小給水流量，此時給水溫度將更低。若此時高加能隨爐啟動，當(dāng)再熱汽起壓后，高加投入后，當(dāng)抽汽溫度大于100℃時，就能開始對給水進(jìn)行加熱。而這部分蒸汽的熱量得到了利用，避免直接通過低旁進(jìn)入凝汽器產(chǎn)生冷源損失。

以600MW機組為例，沖轉(zhuǎn)參數(shù)為再熱蒸汽壓力為0.8MPa，再熱蒸汽溫度為360℃。若再熱汽100℃時，投入2號高加，按照鍋爐升溫速率2℃/min，則到汽輪機沖轉(zhuǎn)前至少需要2h～3h。因此隨爐啟動要比隨機啟動提前2h～3h加熱給水。而且由3.1節(jié)中可知，隨爐啟動比隨機啟動的蒸汽流量更大﹑參數(shù)更高。

因此采用高加隨爐啟動方式可以比隨機啟動方式和高加定參數(shù)方式更加的提高啟動初期機組的經(jīng)濟(jì)性。

結(jié)語

高加隨爐啟動是一種新技術(shù)，這種啟動方式既保證了高加啟動的安全性，又提高了機組啟動過程中的經(jīng)濟(jì)性。在國家提倡節(jié)能減排的大環(huán)境下，值得研究和大力推廣。

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中圖分類號：TK264

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