火力發(fā)電廠鄰機加熱系統(tǒng)應用研究

于　濤，馬　強，王光林（山東電力工程咨詢院有限公司，濟南　250013）

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火力發(fā)電廠鄰機加熱系統(tǒng)應用研究

于濤，馬強，王光林
（山東電力工程咨詢院有限公司，濟南250013）

摘要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展及能源危機的日益緊張，國家倡導能源節(jié)約、降低污染物排放，能源的節(jié)約與合理利用被廣泛關(guān)注與重視。火電廠是能源消耗的主要產(chǎn)業(yè)之一，因此火力發(fā)電廠的經(jīng)濟、高效運行對于節(jié)能減排意義重大。本文將針對不同類型火力發(fā)電廠三種可行的鄰機加熱技術(shù)進行研究總結(jié)，對于不同的鄰機加熱技術(shù)在啟動過程的節(jié)能效果進行分析。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電；鄰機加熱；應用研究

1　典型鄰機加熱系統(tǒng)介紹

鄰機加熱系統(tǒng)，顧名思義為并列運行的兩臺機組，利用鄰機蒸汽對本機熱力系統(tǒng)進行加熱的熱力系統(tǒng)。常見的鄰機加熱系統(tǒng)有以下三種。鄰機加熱系統(tǒng)一：采用鄰爐蒸汽接入本機水冷壁下聯(lián)箱，加熱鍋爐爐水，使鍋爐爐水達到啟動要求的溫度和壓力。鄰機加熱系統(tǒng)二：采用鄰機低溫再熱蒸汽抽汽，加熱本機二號高加給水，在本機鍋爐不點火的情況下，配合輔汽加熱除氧器給水，使得本機給水終溫度在190℃左右，滿足鍋爐熱態(tài)清洗的最佳溫度要求，進而縮短機組啟動時間。鄰機加熱系統(tǒng)三：采用鄰機低溫再熱蒸汽抽汽，接入本機再熱蒸汽高壓缸排汽逆止閥后，蒸汽經(jīng)過本機冷態(tài)爐膛，各級再熱器后引入本機汽輪機中壓聯(lián)合汽閥進行沖轉(zhuǎn)直至達到汽輪發(fā)電機組的額定轉(zhuǎn)速。在本機鍋爐不啟動、不投油的情況下，進行發(fā)電機的空載特性試驗、整體氣密性試驗、短路試驗、保護及連鎖試驗等一系列電氣試驗項目。

2　鄰機加熱系統(tǒng)的可行性分析

2.1鄰機加熱系統(tǒng)一

作為亞鄰界汽包爐的必要系統(tǒng)存在于早期機組中，加熱汽源一般選擇為鄰機輔助蒸汽母管，蒸汽參數(shù)一般在0.7～0.8MPa.g左右，溫度在300～350℃。此汽源壓力參數(shù)較低，容易造成啟動過程中的爐水倒灌進入蒸汽管道，運行安全性比較低。后經(jīng)過改造實踐，加熱蒸汽引自汽包出口蒸汽管道，可避免水沖擊現(xiàn)象的發(fā)生，并且該蒸汽參數(shù)比輔汽參數(shù)高，可有效縮短啟動時間，經(jīng)濟效益明顯。也可將低溫再熱蒸汽作為汽源，鄰爐蒸汽加熱系統(tǒng)不采用傳統(tǒng)的在水冷壁下聯(lián)箱上布置加熱管道的方法，而是利用爐水循環(huán)泵的特點在泵的出口水管上各安裝一個小阻力的蒸汽加熱器，安裝方便并且蒸汽加熱均勻、各管道溫度偏差小、產(chǎn)生的振動也小。

2.2鄰機加熱系統(tǒng)二

由于直流爐對水質(zhì)要求較嚴格，為了保證鍋爐受熱面內(nèi)表面清潔，對停運時間較長（一般超過150小時以上）的機組應進行鍋爐清洗。鍋爐清洗包括冷態(tài)清洗和熱態(tài)清洗沖洗，流量為25%B-MCR鍋爐蒸發(fā)量。除氧器在啟動階段輔汽加熱蒸汽壓力按0.147MPa.a，除氧器出水溫度為110.74℃，此溫度能夠滿足冷態(tài)清洗水溫要求。通過鄰機再熱蒸汽加熱本機#2高加給水，可獲得200℃左右的水溫，可滿足鍋爐熱態(tài)清洗的最佳水溫要求［2］。某300MW超鄰界機組，根據(jù)鍋爐清洗水量及參數(shù)要求，實現(xiàn)上述熱態(tài)清洗，輔助蒸汽供除氧器蒸汽量大約31t/h，鄰機再熱蒸汽量約35t/h左右。

2.3鄰機加熱系統(tǒng)三

機組調(diào)試運行期間，發(fā)電機需要做空載特性試驗、整體氣密性試驗、短路試驗、保護及連鎖試驗等。試驗在發(fā)電機空載額定轉(zhuǎn)速下進行。常規(guī)做法為采用等離子點火或者微油點火維持低負荷燃燒，通過本機鍋爐產(chǎn)生的蒸汽來驅(qū)動機組，實現(xiàn)沖轉(zhuǎn)。研究國內(nèi)某主機廠的中壓缸啟動曲線發(fā)現(xiàn)，在整個中壓缸啟動至額定轉(zhuǎn)速這段時間，高壓缸只有在短暫的中速暖缸時才進汽，其余時間均由再熱主汽門控制機組轉(zhuǎn)速，并且1.1MPa.a的再熱蒸汽壓力即可維持機組空載3000r/min的轉(zhuǎn)速。300MW級機組需要蒸汽量約為80t/h，600MW等級機組大約需要130t/h。

本系統(tǒng)采用低溫再熱蒸汽管道之間設置的聯(lián)絡管實現(xiàn)，鄰機蒸汽通過聯(lián)絡管進入本爐再熱器，經(jīng)過各級再熱器后進入本機中壓聯(lián)合汽閥進行沖轉(zhuǎn)，蒸汽參數(shù)滿足啟動階段沖轉(zhuǎn)要求，可實現(xiàn)本爐不點火的前提下，機組順利沖轉(zhuǎn)完成發(fā)電機的調(diào)試試驗。本系統(tǒng)存在的主要問題為啟動過程的控制，工質(zhì)的平衡問題及抽汽機組再熱器超溫問題。

3　鄰機加熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析

從以上論述可知，鄰機加熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性主要體現(xiàn)在啟動階段，主要節(jié)省燃油、等離子點火用電量、風機用電量等。

3.1鄰機加熱系統(tǒng)一的經(jīng)濟性分析

可參考大唐集團某電廠實際改造數(shù)據(jù)［1］，改造前后的爐水及水冷壁水溫實測值如表1。

表1

加熱汽源改為鄰爐汽包抽汽后，進汽參數(shù)提高，加熱速度快，縮短了啟動時間，可縮短投油時間約3h，平均投運12支油槍，每支出力1750kg/h，燃油價格按照7000元/噸，2臺機組按照每年冷態(tài)啟動一次計算，節(jié)約燃油費用約88萬元/年，再累計節(jié)約設備用電量，每年節(jié)約資金90萬元左右，系統(tǒng)改造費用在10萬元左右，經(jīng)濟效益明顯。

3.2鄰機加熱系統(tǒng)二的經(jīng)濟性分析

新安裝完畢的鍋爐第一次啟動前的熱態(tài)沖洗時間較長約需要49小時，后續(xù)啟動時逐漸縮短為6小時。某350MW循環(huán)流化床機組鍋爐效率90.44%，標煤價格460元/噸。加熱蒸汽流量～34.97t/h，按運行持續(xù)時間6小時計算，折算為供熱量為635.1GJ，相當于～21.67噸的標準煤，燃煤費用約9968.2元人民幣；以蒸汽暖爐替代油槍點火暖爐，延遲送、吸風機啟動近3h，節(jié)省廠用電10833kW·h，費用4264.9元左右；減少了鍋爐啟動初期油槍投用量，冷態(tài)啟動總計用油可以減少5.00t左右，熱態(tài)啟動總計用油可以減少8.00t，以7000元每噸計，價值56000元。單機節(jié)約啟動成本約50296.7元，以兩臺機組每年冷熱態(tài)平均啟動3次為例，每年節(jié)省成本約150890.1元。

3.3鄰機加熱系統(tǒng)三的經(jīng)濟性分析

新機組的發(fā)電機空載特性試驗、整體氣密性試驗、短路試驗等，300MW級機組累計試驗時間按照10h計算，按照上述標煤價460元/噸。加熱蒸汽量為80t/h，整個過程蒸汽消耗約為38000元。節(jié)省廠用電費用約15000元。整個試驗過程燃油投放量約40t，按照7000元每噸計，價值280000元，。增加的管道、閥門及安裝費用約80000元，采用該系統(tǒng)可節(jié)約冷態(tài)啟動并機組試驗成本達177000元。

4　總結(jié)

前兩個鄰機加熱方案目前機組應用較多，尤其鄰爐加熱系統(tǒng)二，經(jīng)過優(yōu)化有可實現(xiàn)鍋爐靜壓上水。鄰爐加熱系統(tǒng)三涉及到主機沖轉(zhuǎn)，對于疏水，沖轉(zhuǎn)參數(shù)要求嚴格，工程實際較少。以上三種典型的鄰機加熱系統(tǒng)，經(jīng)過優(yōu)化改造后均取得良好的經(jīng)濟效益，可以有效減少機組啟停次數(shù)，延長設備壽命。

參考文獻：

［1］李輝，張琳.300MW鍋爐鄰爐加熱系統(tǒng)改造分析［J］.河北電力技術(shù)，2012（07）.

［2］夏靜.600MW超鄰界機組鄰機加熱啟動技術(shù)［J］.電力安全技術(shù)，2014（07）.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.177