火力發電廠1000MW機組啟動鍋爐配置分析

李麗君

摘 要：本文對啟動鍋爐的功能、型式和容量分析，在不設電動啟動給水泵的情況下，選用兩臺45t/h的燃油快裝啟動鍋爐，可以滿足機組的啟動用汽和吹管用汽要求。

關鍵詞：火力發電廠；1000MW；鍋爐配置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.160

1 電廠熱力系統

鍋爐為1000MW高效超超臨界機組，配置電動引風機。汽輪機采用超超臨界、中間再熱、四缸四排汽的汽輪機。每臺機組設1×100%容量汽動給水泵，不設電動給水泵。

2 電廠啟動鍋爐功能介紹

啟動鍋爐是新建大型火力發電廠不可缺少的輔機設備，由于啟動鍋爐在電廠第一臺和第二臺機組投入商業運行后，即停止使用，且為間斷運行。因此如何合理地選擇啟動鍋爐的容量和蒸汽參數，使其既能滿足機組安全啟動的要求，又能節約建廠投資是十分重要的。

新建電廠，啟動鍋爐主要在機組啟動時為鍋爐清洗、除氧器加熱、汽機軸封、給水泵汽輪機啟動用汽等各用汽點提供滿足壓力、流量等參數要求的輔助蒸汽。由于各個設計特點各不相同，機組啟動期間用汽量也不同，工程設計中根據規程選啟動鍋爐容量。因此，有部分工程存在啟動鍋爐容量偏大，浪費工程投資的現象。

本文結合1000MW機組特點，對機組啟動過程各階段用汽量分析，對啟動鍋爐的容量進行論證。

3 啟動鍋爐型式的選擇

根據最新版“大火規”《大中型火力發電廠設計規范》（GB 50660-2011）規定，啟動鍋爐的臺數和容量宜符合下列要求，采暖地區宜選用上限： 1000MW級機組為1×50t/h～2×35t/h或2×50t/h。

啟動鍋爐燃料的選擇宜使啟動鍋爐及其系統的配置簡化。啟動鍋爐采用的燃料主要有燃煤、燃油和燃氣。據設計經驗，部分寒冷地區采用燃煤啟動鍋爐的電廠，由于燃煤啟動鍋爐上煤、除灰、排水等工藝設計簡陋，勞動條件差并引起環境污染等。啟動鍋爐采用燃油或燃氣時，系統簡單可靠，運行操作方便，占地較小，對燃料的要求較燃煤啟動鍋爐低，同時在啟動期間燃油鍋爐污染物的排放較燃煤鍋爐要少。

4 啟動鍋爐容量的選擇

啟動鍋爐主要用于機組啟動時為鍋爐清洗、除氧器加熱、軸封供汽、給水泵汽輪機啟動用汽等各用汽點提供滿足壓力、流量等參數要求的輔助蒸汽，可減少機組的啟動時間，減少除氧器、鍋爐水冷壁及空預器等設備的腐蝕。

4.1 啟動鍋爐設置要求

“大火規”規定：“需設置啟動鍋爐的發電廠，其啟動鍋爐的臺數、容量和燃料應根據機組容量、啟動方式、結合地區具體情況綜合考慮確定。啟動鍋爐容量應只滿足第一臺機組啟動時熱力系統必需的蒸汽量，不應包括主汽輪機沖轉調試用汽量，不應另加裕量；對于采暖地區應滿足必需的采暖用汽量。”

4.2 機組耗汽分析

4.2.1 機組啟動時輔助蒸汽用汽項目

（1）機組啟動時必須考慮的輔助蒸汽用汽項目。機組啟動時必須考慮的輔助蒸汽用汽項目為：a）除氧器冷態啟動加熱蒸汽；b）給水泵汽輪機啟動用蒸汽；c）主汽輪機以及給水泵汽輪機軸封用汽；

d）制粉系統冷爐啟動加熱器用蒸汽；（2）其它輔助蒸汽用汽項目。機組啟動時需要考慮的其它輔助蒸汽用汽項目為：a）磨煤機消防蒸汽；b）給水泵汽輪機調試用蒸汽。

由于以上兩項蒸汽用戶可以與機組冷態啟動時間錯開，可不計入啟動鍋爐容量。

4.2.2 機組啟動中各用汽點蒸汽量計算

（1）鍋爐清洗工況所需蒸汽量、對于超超臨界直流爐來，由于鍋爐點火前對給水品質有著比較嚴格的要求。為此，通常機組在初次啟動或長期停爐后啟動前，需對鍋爐進行清洗。鍋爐清洗包括冷態清洗和熱態清洗兩個階段，首爐啟動時冷態清洗所需蒸汽量需由啟動鍋爐提供，所以啟動鍋爐的容量首先需滿足鍋爐冷態清洗的要求。冷態清洗耗汽量可以與其它蒸汽用戶在時間上錯開；（2）除氧器冷態啟動工況所需加熱蒸汽量。為減少除氧器以及鍋爐各受熱面的低溫腐蝕，保證其使用壽命，機組在啟機之前應對除氧器內的水進行加熱，除氧器冷態啟動加熱蒸汽量如下：G=[Q×（Hw-Hw0）]/ （Hs-Hw）。式中：G—除氧器冷態啟動加熱所需的蒸汽量，t/h。Q—冷態沖洗需要的水量，t/h。Hs—加熱蒸汽焓值，kJ/kg。Hw0—給水在初始水溫下的焓值，kJ/kg。Hw—給水被加熱后水溫對應的焓值，kJ/kg。正常情況下，除氧器水箱進水溫度為20℃，給水溫度為40℃，啟動鍋爐蒸汽參數按1.27MPa，350℃。除氧器水箱水加熱至40℃，在滿足機組上水條件后，啟動給水泵，鍋爐開始升負荷。此時凝結水泵同時啟動，給除氧器供水，以保證除氧器水位。目前國內除氧器運行方式大多按照四段抽汽壓力低于0.147MPa時，給水加熱用蒸汽由輔助蒸汽提供，除氧器采用定壓運行方式。此時需要另外考慮的蒸汽用戶有：a）汽機及小汽機軸封用汽，約為8t/h。b）制粉系統冷爐啟動用汽，約10t/h。c）給水泵汽輪機啟動用汽，約30t/h。

4.3 啟動鍋爐蒸汽用戶用量統計（表1）

4.4 設備價格對比

參考《火電工程限額設計參考造價指標》（2013年水平）， 50t/h啟動鍋爐為355萬元，45t/h啟動鍋爐為325萬元，35t/h啟動鍋爐為260萬元。30%電動啟動給水泵為620萬元。采用電動啟動給水泵即使能減少啟動用汽量，降低啟動鍋爐容量，但設備費用增加了。同時，如采用電動給水泵還要額外考慮安裝費用。綜上，采用兩臺45t/h的啟動鍋爐是比較經濟合理的。

5 結論

綜上所述，1000MW機組在不設電動啟動給水泵的情況下，分別對首臺鍋爐冷啟動和首臺鍋爐吹管兩種工況下機組耗汽量進行分析，最終確定選用兩臺45t/h的燃油快裝啟動鍋爐，可以滿足機組的啟動用汽和吹管要求。endprint