機(jī)組低負(fù)荷下解列加熱器對鍋爐燃煤量的影響

李嘉華，石 宇，侯艷峰

（華北電力大學(xué)能源動力與機(jī)械工程學(xué)院，河北保定071003）

機(jī)組低負(fù)荷下解列加熱器對鍋爐燃煤量的影響

李嘉華，石 宇，侯艷峰

（華北電力大學(xué)能源動力與機(jī)械工程學(xué)院，河北保定071003）

隨著國內(nèi)發(fā)電量的快速增長，火電機(jī)組常被要求在低負(fù)荷下運行。此時，鍋爐需加入易燃燃料進(jìn)行助燃，造成燃料成本升高。因此，采取相應(yīng)措施，確保鍋爐的穩(wěn)定燃燒變得尤為重要。分析了機(jī)組熱力系統(tǒng)在相同負(fù)荷下，研究了解列加熱器后，對機(jī)組鍋爐燃煤量的影響。通過解列不同的加熱器，為確保鍋爐的穩(wěn)定運行提供參考。

：加熱器；解列；系統(tǒng)；低負(fù)荷；鍋爐；燃料；運行；成本

0 概 述

計至2014年，我國火電行業(yè)總裝機(jī)達(dá)到91569萬千瓦，占全部裝機(jī)容量的67.4%。發(fā)電量41731億千瓦時，同比下降0.7%，但占比仍高達(dá)75.2%。火電機(jī)組仍然是我國發(fā)電的主力機(jī)組。但火電設(shè)備平均利用小時數(shù)同比下降314h，為4706h，是1978年以來的最低水平。由于電能不能儲存，因此，發(fā)電量必須與用電量相匹配。白天用電負(fù)荷較大，機(jī)組負(fù)荷相應(yīng)較高，而夜間用電負(fù)荷較低，中調(diào)會要求一些機(jī)組運行在很低的負(fù)荷下，甚至要求一些機(jī)組熱備用。機(jī)組在低負(fù)荷運行時，就需要投入大量易燃燃料（重油、柴油等）進(jìn)行助燃，從而保證鍋爐穩(wěn)定燃燒［1］，但是這些燃料價格相對于煤昂貴很多，長期使用必然使運行成本上升。鍋爐不投油穩(wěn)定燃燒負(fù)荷約為50%，如果鍋爐長期在低負(fù)荷下運行，不僅會增加投油助燃的成本，而且使鍋爐穩(wěn)定燃燒的狀態(tài)變差，降低機(jī)組運行的安全性。

根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)［2-4］的研究結(jié)果，很多是通過改變一二次風(fēng)比例、改變?nèi)紵髫?fù)荷分配、改變?nèi)紵绞降确椒?，以保證鍋爐的穩(wěn)燃狀態(tài)，而這些方法并不能真正增加鍋爐負(fù)荷。在以往的研究中，還沒有從機(jī)組熱力系統(tǒng)方面入手增加鍋爐燃煤量的研究。

在機(jī)組熱力系統(tǒng)內(nèi)，加熱器是比較易于控制的設(shè)備，解列加熱器屬于機(jī)組常規(guī)操作。機(jī)組負(fù)荷較高時，使用加熱器可提高機(jī)組效率，減少煤耗率。解列加熱器將導(dǎo)致機(jī)組效率下降，增加煤耗率。然而在低負(fù)荷情況下，首要任務(wù)是保證鍋爐穩(wěn)定燃燒，如果鍋爐滅火，那么機(jī)組經(jīng)濟(jì)性就無從談起。因此，是否可通過解列加熱器，在機(jī)組負(fù)荷不變時，提升鍋爐的燃煤量，從而保證鍋爐在不投油的條件下穩(wěn)定燃燒。已有的運行經(jīng)驗表明，通過解列加熱器，提高鍋爐的燃煤量，對鍋爐的穩(wěn)燃更有利。

1 研究內(nèi)容

現(xiàn)以某型N300-16.67MPa/537℃/537℃水冷機(jī)組為研究對象，在不考慮定期排污、連續(xù)排污及其它小流量條件下，在低負(fù)荷（40%、50%）時，解列不同加熱器，分析了給水、主蒸汽、再熱蒸汽流量、焓值的變化情況，并計算鍋爐負(fù)荷及熱耗率的變化。為低負(fù)荷下解列加熱器，從而提高鍋爐燃煤量、保證鍋爐穩(wěn)燃提供理論依據(jù)。

該機(jī)組熱力系統(tǒng)的布置，如圖1所示。

圖1機(jī)組熱力系統(tǒng)圖

該機(jī)組共有8段非調(diào)整抽汽。在圖1中，H1～H3為高壓加熱器，H4為除氧器，H5～H8為低壓加熱器。3臺高壓加熱器與4臺低壓加熱器均為串聯(lián)排列，疏水方式均為逐級自流，高加疏水流入除氧器，低加疏水流入凝汽器，3臺高加僅有一個大旁路；5號、6號低加每臺均有獨立旁路；7號、8號低加為組合式加熱器，位于凝汽器喉部，共用一個旁路［］。

在額定負(fù)荷下，未解列任何加熱器時，機(jī)組的運行參數(shù)，表1所示。

2 解列不同加熱器的計算及分析

計算前，假設(shè)了運行條件。

（1）在不同負(fù)荷下，各加熱器的端差不變，與設(shè)計值相同。

（2）在不同負(fù)荷下，當(dāng)解列不同加熱器時，假設(shè)鍋爐效率不變，取當(dāng)前負(fù)荷下機(jī)組未解列任何加熱器時的鍋爐效率。

表1額定負(fù)荷下機(jī)組主要參數(shù)

（3）燃煤量以標(biāo)準(zhǔn)煤進(jìn)行計算，其低位發(fā)熱量為29271kJ/kg。

（4）不考慮投油，鍋爐放熱量全部由煤燃燒提供。

（5）經(jīng)濟(jì)性計算時，不考慮因給煤量、給水流量變化而導(dǎo)致泵、風(fēng)機(jī)耗功的變化。

2.1 不同負(fù)荷下的計算結(jié)果

當(dāng)機(jī)組在50%負(fù)荷或40%負(fù)荷情況下，解列不同加熱器，該時機(jī)組運行的主要參數(shù)，如表2、表3所示。機(jī)組50%負(fù)荷時，鍋爐效率取90.003%，機(jī)組40%負(fù)荷時，鍋爐效率取89.504%［6］。

2.2 對比及分析

通過數(shù)據(jù)對比，可知解列加熱器后對機(jī)組運行的影響程度。

（1）解列加熱器后，機(jī)組發(fā)電熱耗率增加，燃煤量增加，效率降低。并且燃煤量增加程度與解列加熱器數(shù)量相關(guān)，解列加熱器數(shù)量越多，燃煤量越高。

（2）解列3臺高加后，給水流量減少，而再熱蒸汽量增加。解列任意低加后，給水流量和再熱蒸汽流量均略有增加。

3 對機(jī)組安全性的影響分析

機(jī)組低負(fù)荷時，當(dāng)解列加熱器后，給水流量等均會發(fā)生相應(yīng)變化，但均在額定負(fù)荷流量下，無設(shè)備超負(fù)荷運行的情況。但由于解列加熱器后，機(jī)組運行偏離了設(shè)計工況，需要對具體設(shè)備進(jìn)行安全性評估。

3.1 鍋爐

高加解列后，給水溫度會驟然下降約85℃（50%負(fù)荷時），急劇的溫度變化會使省煤器、汽包等金屬部件承受很大熱應(yīng)力。加熱器解列后，燃煤量增加，輸入鍋爐熱量增加，短時間內(nèi)，易導(dǎo)致過熱器或再熱器超溫。

表2機(jī)組在50%負(fù)荷下的運行參數(shù)

表3機(jī)組40%負(fù)荷下的運行參數(shù)

3.2 汽機(jī)側(cè)

加熱器解列后，原先進(jìn)入加熱器的蒸汽突然流經(jīng)汽輪機(jī)通流部分，汽輪機(jī)功率會在短時間內(nèi)快速上升。加熱器解列后，還有可能導(dǎo)致汽輪機(jī)振動大，嚴(yán)重時會導(dǎo)致汽輪機(jī)進(jìn)水［7］。

3.3 輔機(jī)

加熱器解列后，解列的加熱器疏水停止，短時間內(nèi)可能導(dǎo)致除氧器、凝汽器熱井水位有很大波動，嚴(yán)重時甚至發(fā)生給水中斷事故［7］。

對于解列的加熱器而言，突然解列還會對加熱器的金屬部件產(chǎn)生熱沖擊，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，嚴(yán)重時導(dǎo)致設(shè)備損壞。

3 結(jié) 語

（1）低負(fù)荷時，解列加熱器會使鍋爐燃煤量增加，對鍋爐穩(wěn)燃有利。解列加熱器越多，燃煤量增加越多，但機(jī)組效率下降也越多。

（2）加熱器解列后，機(jī)組會在短時間內(nèi)，從當(dāng)前狀態(tài)到達(dá)新平衡狀態(tài)，在此期間，應(yīng)密切關(guān)注機(jī)組運行參數(shù)的變化。 （3）對于加熱器的啟停，應(yīng)嚴(yán)格遵守溫升率及溫降率的要求［8］，防止因操作失誤導(dǎo)致設(shè)備損壞。

（4）加熱器解列造成鍋爐燃煤量增加，雖然是以降低發(fā)電效率為代價，但在低負(fù)荷下機(jī)組的安全運行應(yīng)放在更重要的位置，此時應(yīng)當(dāng)權(quán)衡利弊，使用最適合各機(jī)組的運行方式。

（5）解列加熱器的方式，應(yīng)與其它保證鍋爐穩(wěn)燃方式配合使用，從而發(fā)揮最好效果。

（6）對于不同參數(shù)機(jī)組，解列不同加熱器會有不同效果。在解列前，應(yīng)進(jìn)行充分的計算與分析。

（7）在較高負(fù)荷時，燃用劣質(zhì)煤種將導(dǎo)致鍋爐滅火的可能性升高。為保證鍋爐穩(wěn)燃，也可考慮采用解列加熱器的方式。

［1］王珍貴.煤粉鍋爐最低無油穩(wěn)燃負(fù)荷高的原因及對策［J］.節(jié)能現(xiàn)了增壓風(fēng)機(jī)跳閘快速降負(fù)荷功能，保證了機(jī)組運行的可靠性。由于引風(fēng)機(jī)存在失速現(xiàn)象，且2臺送風(fēng)機(jī)出力偏大，重新啟動增壓風(fēng)機(jī)前，需要停運一側(cè)引、送風(fēng)機(jī)，待增壓風(fēng)機(jī)啟動后，再恢復(fù)該側(cè)引、送風(fēng)機(jī)運行。另外，若存在增壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動部件故障，導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)RB，需立即停機(jī)，否則會導(dǎo)致轉(zhuǎn)動部件的進(jìn)一步損壞。

參考文獻(xiàn)：

［1］莊滬豐，楊晨.135MW機(jī)組無增壓風(fēng)機(jī)濕法煙氣脫硫技術(shù)［J］.熱力發(fā)電，2004（10）：53.

［2］馬曉瓏，李桓.濕法脫硫發(fā)電機(jī)組取消旁路煙道的技術(shù)研究［J］.能源與環(huán)境，2011（2）：88.與環(huán)保，2006（9）：45-47.

［2］馬曉茜，尤少春，錢壬章.調(diào)峰低負(fù)荷運行時鍋爐穩(wěn)燃的保障［J］.江西電力，1995（2）：23-25.

［3］李小文.四角切圓燃燒煤粉爐低負(fù)荷無油穩(wěn)燃技術(shù)［J］.華中電力，2000，13（5）：40-42.

［4］郭廣領(lǐng)，王炳東，劉先航.強(qiáng)化鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃的措施［J］.發(fā)電設(shè)備，2003（5）：37-39.

［5］劉蒙，馬輝煌，劉化勇.電廠低壓加熱器疏水改造方案分析與探討［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010（17）：63.

［6］高建軍.1025t/h鍋爐性能試驗研究［D］.保定，華北電力大學(xué)，2007.

［7］邢希東.高壓加熱器解列對機(jī)組安全及經(jīng)濟(jì)性的影響［J］.熱力透平，2010，39（2）：144-146.

［8］鄭體寬，楊晨.熱力發(fā)電廠（第二版）［M］.北京：中國電力出版社，2008.

簡訊

韓國新古里核電站3號機(jī)組開始裝料

據(jù)世界核學(xué)會報道，韓國新古里核電站3號機(jī)組反應(yīng)堆開始裝載核燃料。該機(jī)組是韓國首座APR-1400反應(yīng)堆，預(yù)計在2016年中期進(jìn)入商業(yè)運行。

核安全與保安委員會已為機(jī)組頒發(fā)了運行許可證，現(xiàn)已開始向反應(yīng)堆裝載241根燃料組件，燃料裝載完成后將進(jìn)行測試。這些測試包括機(jī)組逐步增加到滿功率運行時的性能檢查，還將進(jìn)行熱功能測試，以確保反應(yīng)堆一回路以正常溫度和壓力進(jìn)行運行。后續(xù)測試將檢查機(jī)組在各種非正常運行條件下的性能。預(yù)計約數(shù)月后將完成所有測試，隨后機(jī)組將進(jìn)入商業(yè)運行。

摘自上海電氣電站設(shè)備有限公司電站輔機(jī)廠技術(shù)部《信息簡訊》第205期

InfluenceofHeatersStep-outontheCoalQualityofBoilerunderLowLoad

LIJia-hua，SHIYu，HOUYan-feng
（SchoolofEnergyandPowerEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，Heibei，China）

Thethermalpowerunitsusuallyhadtooperateunderlowloadforthechangesofsupplyanddemandinthe domesticelectricitymarket.Inthissituation，somecombustiblefuelhadtobeusedtokeepsteadycombustionof boiler，resultinginhigherfuelcostsandanincreasedMFTlikelihood.Thispagestartedfromthermalsystem，searchingtheinfluenceofheatersstep-outonthecoalqualityofboilerunderlowload，providingthereferenceof ensuringsteadycombustionofboilerbysteppingoutdifferentheatersunderlowload.

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TK264.9

A

1672-0210(2015)04-0008-03

2015-07-23

李嘉華（1992-），男，碩士研究生，主要從事熱力發(fā)電廠節(jié)能技術(shù)的研究。