鄰機(jī)加熱技術(shù)在1 000 MW超超臨界機(jī)組的應(yīng)用

賈利峰

(華電萊州發(fā)電有限公司，山東 萊州 261441)

0 引言

近年來(lái)，隨著電力技術(shù)的不斷進(jìn)步，大容量、高參數(shù)、低能耗的超超臨界火力發(fā)電機(jī)組建設(shè)迅猛發(fā)展，機(jī)組發(fā)電煤耗、廠用電率等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷創(chuàng)新低，大機(jī)組、高參數(shù)、大容量所帶來(lái)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不斷凸顯。但由于大機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，啟動(dòng)過(guò)程中的廠用電、汽、水、燃油、燃煤消耗量非常大，其中，鍋爐熱態(tài)沖洗階段由于沖洗水溫度低且升溫慢，導(dǎo)致熱態(tài)沖洗效果差、沖洗時(shí)間長(zhǎng)[1]；升溫升壓階段由于給水溫度低，導(dǎo)致鍋爐產(chǎn)汽量不足，鍋爐升壓速率慢。熱態(tài)沖洗和升溫升壓時(shí)間約占機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間一半以上，嚴(yán)重影響了開(kāi)機(jī)進(jìn)度[2]。超超臨界火力發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，如果熱態(tài)沖洗和升溫升壓階段能夠采用鄰機(jī)供汽加熱給水，提高給水溫度，就能減少熱態(tài)沖洗時(shí)間，加快鍋爐升溫升壓，從而大大縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間。

1 鄰機(jī)加熱技術(shù)

華電萊州發(fā)電有限公司一期工程2×1 000 MW超超臨界機(jī)組于2012年12月相繼投產(chǎn)，鍋爐為東方鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的DG3000/26.15型超超臨界變壓直流爐，是單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全懸吊結(jié)構(gòu)Π形鍋爐；汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N1000-25/600/600型超超臨界、一次中間再熱、單軸四缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)。旁路系統(tǒng)采用一級(jí)啟動(dòng)旁路，容量為30%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)，只能滿(mǎn)足機(jī)組啟動(dòng)需要，不具備再熱器保護(hù)功能。汽輪機(jī)高壓缸排汽管道未設(shè)置高壓缸排汽逆止閥。

#1，#2機(jī)組增設(shè)鄰機(jī)加熱系統(tǒng)，分別從#1，#2機(jī)冷段至小機(jī)管道上接管，匯合為鄰機(jī)加熱蒸汽母管，母管上設(shè)電動(dòng)閘閥作為聯(lián)絡(luò)門(mén)，由運(yùn)行機(jī)組向啟動(dòng)機(jī)組供汽，作為啟動(dòng)機(jī)組#2高壓加熱器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)高加)給水的加熱汽源。鄰機(jī)加熱蒸汽母管至#1，#2機(jī)組#2高加蒸汽管路分別設(shè)置一個(gè)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥，用以調(diào)節(jié)啟動(dòng)機(jī)組#2高加進(jìn)汽量，從而控制給水溫升率和溫度。鄰機(jī)加熱系統(tǒng)如圖1所示，圖中二抽為二段抽汽的簡(jiǎn)稱(chēng)。

圖1 鄰機(jī)加熱系統(tǒng)Fig.1 Adjacent boiler heating system

機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)，在熱態(tài)沖洗階段，通過(guò)鄰機(jī)加熱技術(shù)將鍋爐給水盡快加熱至熱態(tài)沖洗要求的溫度，提高熱態(tài)沖洗效果，縮短熱態(tài)沖洗時(shí)間；鍋爐升溫升壓階段，通過(guò)鄰機(jī)加熱技術(shù)，進(jìn)一步提高鍋爐給水溫度，提高鍋爐產(chǎn)汽量，從而縮短鍋爐升壓時(shí)間，使主蒸汽壓力盡快達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)條件。

2 鄰機(jī)加熱系統(tǒng)運(yùn)行

機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，鍋爐點(diǎn)火后即可投入鄰機(jī)加熱系統(tǒng)，鄰機(jī)冷段抽氣通過(guò)鄰機(jī)加熱蒸汽母管供汽至啟動(dòng)機(jī)組#2高加，作為#2高加的加熱汽源。緩慢開(kāi)大鄰機(jī)加熱供汽調(diào)節(jié)閥，當(dāng)#2高加出口水溫升至190 ℃時(shí)，鍋爐即進(jìn)入熱態(tài)沖洗階段。鄰機(jī)加熱系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)要嚴(yán)格控制高加出水溫度變化率不超過(guò)3 ℃/min。

熱態(tài)沖洗結(jié)束后，鍋爐進(jìn)入升壓升溫階段，此時(shí)繼續(xù)緩慢開(kāi)大鄰機(jī)加熱供汽調(diào)節(jié)閥以提高給水溫度，當(dāng)主蒸汽品質(zhì)合格后(壓力為9.6 MPa、溫度為415 ℃)，沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)。升溫升壓過(guò)程中要嚴(yán)格控制高加出水溫度變化率不超過(guò)3 ℃/min。

發(fā)電機(jī)并列后，投入#3高加，投入#1高加，及時(shí)將#2高加由鄰機(jī)供汽倒至本機(jī)組供汽，疏水倒至正常運(yùn)行方式，退出鄰機(jī)加熱系統(tǒng)[3]。

3 安全措施

(1)鄰機(jī)加熱系統(tǒng)投入前，一定要進(jìn)行充分的暖管疏水，防止因疏水不足而導(dǎo)致管道劇烈振動(dòng)，進(jìn)而損壞設(shè)備。

(2)鄰機(jī)加熱系統(tǒng)投入前確保啟動(dòng)機(jī)組#2高加就地水位計(jì)顯示清晰、正常，正常疏水閥及事故疏水閥能夠正常使用，#2高加水位保護(hù)聯(lián)鎖試驗(yàn)正常，防止汽輪機(jī)進(jìn)水[4]。

(3)鄰機(jī)加熱系統(tǒng)投入時(shí)，開(kāi)啟進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥要緩慢，操作過(guò)快，鄰機(jī)冷段大量蒸汽進(jìn)入鄰機(jī)加熱系統(tǒng)，可能導(dǎo)致鄰機(jī)高溫再熱器、低溫再熱器壁溫超限[5]。

(4)鄰機(jī)加熱系統(tǒng)投入后，一定要嚴(yán)密監(jiān)視啟動(dòng)機(jī)組汽輪機(jī)上、下缸溫及盤(pán)車(chē)轉(zhuǎn)速，如果啟動(dòng)機(jī)組二段抽汽管道逆止閥和電動(dòng)閥不嚴(yán)，鄰機(jī)加熱供汽蒸汽會(huì)通過(guò)二抽管道倒入汽輪機(jī)。

4 效益分析

(1)在熱態(tài)沖洗階段，采用鄰機(jī)加熱系統(tǒng)加熱#2高加給水，提高沖洗水溫，強(qiáng)化了熱態(tài)沖洗效果，縮短了沖洗時(shí)間；鍋爐升溫升壓階段，通過(guò)鄰機(jī)加熱系統(tǒng)進(jìn)一步提高鍋爐給水溫度，提高了鍋爐產(chǎn)汽量，加快了鍋爐的升溫升壓速率。由表1可知，2016年采用鄰機(jī)加熱技術(shù)后，熱態(tài)沖洗耗時(shí)減少約4 h，升溫升壓耗時(shí)減少約2 h，總共耗時(shí)減少約6 h。

表1 熱態(tài)沖洗和升溫升壓耗時(shí)Tab.1 Time consumption in hot flushing, temperature and pressure rising

(2)每次啟機(jī)所節(jié)省的費(fèi)用。

1)鍋爐熱態(tài)沖洗和升溫升壓過(guò)程中，磨煤機(jī)平均出力按30 t/h計(jì)算，則6 h可節(jié)煤約180 t，按煤價(jià)780 元/t計(jì)算，可節(jié)約原煤費(fèi)14.04萬(wàn)元。

2)鍋爐熱態(tài)沖洗和升溫升壓過(guò)程中，F(xiàn)磨煤機(jī)8支氣化小油槍每支出力為0.12 t/h，則6 h可節(jié)約燃油5.76 t，按照#0柴油價(jià)格為7 500 元/t計(jì)算，可節(jié)約燃油費(fèi)4.32萬(wàn)元。

3)鍋爐點(diǎn)火至汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)需要啟動(dòng)的主要輔機(jī)功耗為9 991.5 kW，6 h共耗電59 949 kW·h，按電價(jià)為0.5 元/(kW·h)計(jì)算，可節(jié)省電費(fèi)約2.99萬(wàn)元。

4)鍋爐熱態(tài)沖洗和升溫升壓過(guò)程中平均沖洗水量為350 t/h，按除鹽水價(jià)格為8元/t計(jì)算，每次啟機(jī)可節(jié)約除鹽水費(fèi)1.68萬(wàn)元。

5)鄰機(jī)加熱系統(tǒng)所消耗的總蒸汽量為360 t，按蒸汽成本60元/t計(jì)算，6 h所需費(fèi)用約2.16萬(wàn)元。

因此，每次啟機(jī)所節(jié)省的費(fèi)用為20.87萬(wàn)元。

(3)鍋爐熱態(tài)沖洗和升溫升壓階段，按平均煙氣流量為2 000×103m3/h，SO2，NOx排放質(zhì)量濃度分別為26，30 mg/m3計(jì)算，6 h可減少SO2排放量0.312 t，減少NOx排放量0.360 t，減排效果顯著。

5 結(jié)束語(yǔ)

鄰機(jī)加熱技術(shù)的應(yīng)用，提高了鍋爐熱態(tài)沖洗和升溫升壓階段的給水溫度，減少了鍋爐熱態(tài)沖洗時(shí)間和升溫升壓時(shí)間，從而大大縮短了冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間，節(jié)約了大量的燃料和廠用電，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。