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：本文結合目前大型火力發電廠的常見設計，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點進行了闡述，并且對這種啟動方式的具體應用進行了研究探討。

關鍵詞：高壓加熱器；隨爐啟動；注意事項

抽汽回熱系統是火力發電廠的一個重要系統，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濟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：滑參數啟動（隨機啟動）和定參數啟動（帶負荷啟動）。而其中滑參數啟動因為抽汽參數是隨負荷的增加而變化的，因而可使高加管板和管系均勻的加熱，相應的熱應力也就減少，所以被越來越廣泛的應用。而本文作者在高加隨機啟動的基礎上，結合多臺機組的調試運行經驗，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鍋爐點火起壓后即通過主機旁路系統投入高加系統。下文即對這種高加啟動方式的優點及應用情況進行闡述。

1 高加隨爐啟動方式的系統設計要求

要滿足高加隨爐啟動，在機組熱力系統設計方面應略有改動，在目前國內大型火電機組的常規設計中，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，即汽輪機未進汽時高加就能進汽，需將二段抽汽的抽汽口設計在高排逆止門之后，抽汽系統的原則性系統如圖1所示。

這種設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，抽汽參數不變，不影響汽輪機本身熱力系統，也不需要額外投資，因此方案是可行的。

另外機組需設置兩級串聯旁路，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。這些目前是常規設計，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，高加水側投入運行，檢查高加汽側具備投運條件。

當再熱汽起壓后，開啟2號高加進汽電動門﹑逆止門，事故疏水調門。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入1﹑3號高加進行加熱，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。

當需要對1﹑3號高加進行正式投入時（隨機啟動或者帶負荷啟動），關閉1﹑2號高加的正常疏水門，降低1﹑3號高加壓力，開啟1﹑3號高加進汽門。當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

常規設計中，抽汽回熱系統中電動門﹑逆止門必須汽機掛閘后才能開啟。為了實現高加隨爐啟動，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生時能夠保護關閉2號高加抽汽電動門﹑逆止門。還應該注意的是，常規設計中逆止門為壓縮空氣驅動開啟，壓縮空氣都經過空氣引導閥，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過空氣引導閥的壓縮空氣氣源，并設置手動隔離門，當機組掛閘后，關閉該氣源，保證汽機跳閘時，2抽逆止門能夠快速關閉。

圖1 高加隨爐啟動抽汽系統圖

隨爐啟動中還應該注意：當1﹑3號高加要進汽預暖之前，必須確保1﹑3號高加進汽電動門﹑逆止門關閉且嚴密可靠，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，都屬于滑參數啟動，這樣可使高加管板和管系均勻的加熱，相應的熱應力減小。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。

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

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啟動方式更有利于機組的安全運行性。

3.2 提高機組經濟性方面

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濟性有很大提高。

在機組冷態啟動期間，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，當再熱汽起壓后，高加投入后，當抽汽溫度大于100℃時，就能開始對給水進行加熱。而這部分蒸汽的熱量得到了利用，避免直接通過低旁進入凝汽器產生冷源損失。

以600MW機組為例，沖轉參數為再熱蒸汽壓力為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節中可知，隨爐啟動比隨機啟動的蒸汽流量更大﹑參數更高。

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方式更加的提高啟動初期機組的經濟性。

結語

高加隨爐啟動是一種新技術，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濟性。在國家提倡節能減排的大環境下，值得研究和大力推廣。

參考文獻

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中圖分類號：TK264

文獻標識碼：A