300MW鍋爐臨爐加熱系統改造分析

李 輝，張 琳

（大唐河北發電有限公司馬頭熱電分公司，河北 邯鄲 056044）

1 概述

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

由于底部加熱系統汽輪機輔助蒸汽進汽壓力較低，在鍋爐啟動中，若系統壓力大于汽輪機輔汽壓力，易導致蒸汽返回汽輪機輔助蒸汽聯箱。在機組運行過程中，汽輪機輔汽聯箱至鍋爐底部加熱聯箱管道始終處于承壓狀態，增加了機組運行的不穩定性。同時由于汽輪機輔助蒸汽進汽溫度較低，致使加熱速度慢，因而遲延了機組的啟動時間，影響了發電量。

2 原因分析

2.1 運行狀況

鍋爐底部加熱汽源為鄰機輔助汽源，考慮到鄰機的安全運行、輔助蒸汽運行和承壓等情況，在調整輔助蒸汽的壓力時，一般控制在0.75～0.8MPa。由于鍋爐水冷壁水柱高度較高對鍋爐底部的壓力較大，而進汽參數較低，導致其加熱效果不好。

2.2 設計狀況

從汽輪機輔汽聯箱引至鍋爐0m處，經過逆止門、截止門和電動門進入鍋爐底部聯箱。投運底部加熱系統時，當逆止門、截止門發生異常后只能靠關閉機側電動門解列，如果機側電動門發生密封不嚴等異常狀況則無法有效解列底部加熱系統，并且該系統位于鍋爐0m處，過往人員較多，加大了安全隱患。

3 改造措施

為縮短鍋爐啟動時間，提高經濟效益，將9、10號鍋爐底部加熱改為由汽包引出。具體方案為9、10號鍋爐汽包抽汽至底部加熱管道系統分別從9、10號鍋爐汽包頂部引出1根φ60mm×8mm鋼管，在南側司水小間處安裝J61Y－32型DN50手動截止閥，J961Y－32型DN50電動截止閥各1只。設計管路系統分別由9、10號鍋爐汽包抽汽電動門后引出1根φ60mm×8mm鋼管接至9、10號鍋爐底部加熱操作平臺，并在9、10號鍋爐左、右側底部加熱母管電動總門與手動總門之間安裝異徑三通，實現管道連通。

4 改造效果

4.1 縮短啟動時間

改造前爐底加熱數據見表1（進汽壓力0.75 MPa，進汽溫度310℃，汽包壁溫度46℃，水冷壁溫度43℃）。

表1 改造前爐底加熱數據

改造后爐底加熱數據見表2（汽包壓力18 MPa，進汽溫度360℃，汽包壁溫度23℃，水冷壁溫度20℃）。

表2 改造后爐底加熱數據

由表1、表2對比可知，加熱汽源改為鄰爐汽包抽汽汽源后，進汽參數高，加熱速度快，縮短了啟動時間，降低了系統發生水沖擊的可能性。

4.2 提高安全性

a.該加熱系統使用完畢后可開啟加熱聯箱放水門將加熱系統內存水放盡，然后關閉母管電動總門，避免出現管道內承壓，汽水未放盡發生凍管及管壁腐蝕等故障。

b.因系統有可能瞬間從17.4MPa降至0 MPa，考慮到管系膨脹位移，在管系遇有障礙物處，進行相應膨脹彎設計，確保了系統的安全可靠性。

c.管路通過異徑三通裝置，可以利用電動門實現遠控操作，通過手動總門截斷輔汽側低壓力汽源，實現操作可靠性及系統安全性。

5 改造效益

5.1 安全效益

a.鍋爐冷態啟動時使用汽包抽汽投運底部加熱，能夠在啟動初期建立穩定的水循環，點火前鍋爐蒸發受熱面各部件已得到了均勻加熱，因而對點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，可延長受熱面的使用壽命。

b.鍋爐冷態啟動時使用汽包抽汽投運底部加熱，可減小啟動時汽包上、下壁溫差。

c.鍋爐冷態啟動時使用汽包抽汽投運底部加熱，當鍋爐點火時已具有一定產汽量，鍋爐需要連續進水，解決了省煤器的冷卻問題，延長了省煤器的使用壽命。

d.從臨爐汽包到底部加熱系統要經過1只電動門和3只手動門，當系統發生異常時，能夠有效、可靠的解列系統，提高運行的安全性和穩定性。

5.2 經濟效益

a.節約燃油。冷態啟動時，采用底部加熱，可縮短啟動投油時間約3h，平均投運12支油槍，每支油槍出力1 750kg/h，燃油價格0.6萬元/t，2臺機按平均每年每臺機冷態啟動1次計算，節約燃油費用75.6萬元/年。

b.節約動力耗電。冷態啟動時，僅投運鍋爐底部加熱系統，風機及空預器均無需投運。冷態啟動時，引風機平均電流178A，送風機平均電流52A，空氣預熱器平均電流43A，上網電價0.525元/kWh，則每年節約動力耗電2.198 7萬元，其中風機節約1.340 85萬元，空氣預熱器節約0.857 85萬元。綜上所述，冷態啟動時采用鄰爐爐底加熱，每年可節約資金77.798 7萬元。系統改造總投資為7.237 9萬元。

6 結束語

該次改造節約了生產成本，縮短了啟動時間，還可在機組檢修、備用保養、設備防凍等方面發揮作用。而且冷態啟動時采用鍋爐底部加熱也可延長受熱面壽命、提高設備可靠性。該系統結構比較簡易，增裝了部分閥門便于工作人員操作和維護，具有一定的可行性，有利于設備的安全穩定運行。