鄰爐加熱快速啟動(dòng)研究與應(yīng)用

盧紅書

（華電國(guó)際萊城發(fā)電廠，山東 濟(jì)南 271100）

0 引言

根據(jù)山東省燃煤機(jī)組節(jié)能減排升級(jí)與改造計(jì)劃的要求，2020年現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組改造后平均供電煤耗率應(yīng)達(dá)到310 g/（kW·h）水平。某電廠3號(hào)機(jī)組2017年綜合供熱改造后全年平均供電煤耗率為312.44 g/（kW·h），距離目標(biāo)仍有2.44 g/（kW·h）的差距。2019年利用大修機(jī)會(huì)，該廠對(duì)3號(hào)機(jī)組進(jìn)行了深度降煙溫余熱利用改造［1］。本文針對(duì)某300 MW機(jī)組鍋爐無鄰爐加熱帶來的問題，進(jìn)行了爐水加熱改造，縮短了暖爐時(shí)間，減少了啟動(dòng)燃油量，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，確保了環(huán)保不超標(biāo)，提高了開機(jī)過程中的經(jīng)濟(jì)性。

1 機(jī)組簡(jiǎn)介

某電廠3號(hào)機(jī)組容量為300 MW，鍋爐為1 025 t/h亞臨界壓力控制循環(huán)、中間一次再熱、固態(tài)排渣、正壓直吹四角切圓燃燒控制循環(huán)汽包鍋爐。該鍋爐無鄰爐加熱系統(tǒng)。下水包設(shè)計(jì)檢修放水電動(dòng)門，用于鍋爐緊急放水時(shí)使用［2］。

因該鍋爐設(shè)計(jì)無鄰爐加熱，機(jī)組啟動(dòng)鍋爐點(diǎn)火過程中，爐水溫度低，點(diǎn)火過程用油量大且點(diǎn)火初期煤粉的燃盡率低，存在尾部煙道積粉燃燒的危險(xiǎn)。在鍋爐啟動(dòng)階段，由于熱負(fù)荷過低，爐膛出口溫度達(dá)不到脫硝系統(tǒng)投入連續(xù)噴氨的要求，SCR（Selective Catalytic Reduction，簡(jiǎn)稱SCR）連續(xù)噴氨無法投運(yùn)，投粉燃燒極易造成NOx排放超標(biāo)現(xiàn)象。為避免這種情況發(fā)生，鍋爐點(diǎn)火時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間投大油槍暖爐，在爐溫達(dá)到脫硝噴氨最低要求后再啟動(dòng)制粉系統(tǒng)。但是，長(zhǎng)時(shí)間投大油槍燃燒暖爐，不僅啟動(dòng)用油量大，經(jīng)濟(jì)性不好，而且導(dǎo)致環(huán)保設(shè)備中的電除塵、脫硫設(shè)施無法投入，同時(shí)煙氣中的粘性成分也會(huì)附著在催化劑表面，影響設(shè)備壽命［3］。

2 系統(tǒng)改造

2019年8月對(duì)3號(hào)機(jī)組進(jìn)行改造，增加了深度降煙溫余熱利用系統(tǒng)。該系統(tǒng)從8號(hào)低壓加熱器入口與7號(hào)低壓加熱器出口取水，經(jīng)增壓水泵引至鍋爐煙道吸收熱量后，回水至5號(hào)低壓加熱器入口再進(jìn)入除氧器，如圖1所示。

圖1 深度降煙溫余熱系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)實(shí)際布置時(shí)，增壓水泵入口凝結(jié)水管路與鍋爐檢修放水管直線距離約為15 m。對(duì)鄰爐加熱系統(tǒng)改造進(jìn)行可行性研究，經(jīng)充分論證，確定實(shí)施方案，并進(jìn)行了系統(tǒng)改造。3號(hào)機(jī)組改造系統(tǒng)如圖2所示。該系統(tǒng)包括檢修放水管、增壓水泵、低壓加熱器和相應(yīng)管道、定期排污擴(kuò)容器及相應(yīng)手動(dòng)門。

將檢修放水管與鍋爐原疏放水母管至定期排污擴(kuò)容器的管道連接斷開，在鍋爐底部分為兩路，一路通過手動(dòng)門與增壓水泵的進(jìn)口管道連接，另一路通過手動(dòng)門接入鍋爐原疏放水母管至定期排污擴(kuò)容器的管路，這兩路管道的手動(dòng)門都在鍋爐0 m，無需另外增加操作平臺(tái)。將增壓水泵的出口管道通過原閥門組與低壓加熱器出口管道連接，從鍋爐檢修放水管引出爐水，打至5號(hào)低壓加熱器入口管道，經(jīng)5號(hào)低壓加熱器回到除氧器，經(jīng)蒸汽加熱后，再經(jīng)給水管道打回鍋爐省煤器。

2020年5月對(duì)3號(hào)機(jī)組再次進(jìn)行改造。在鍋爐檢修放水至深度降煙溫高溫段增壓水泵供水管道加裝18 m聯(lián)絡(luò)管（圖2虛框處），新系統(tǒng)共投資約7萬元。機(jī)組啟動(dòng)前打開至深度降煙溫高溫段增壓泵供水管路手動(dòng)門，關(guān)閉至定期排污擴(kuò)容器的手動(dòng)門。汽包壓力達(dá)0.1 MPa時(shí)，關(guān)閉至深度降煙溫高溫段增壓泵供水管手動(dòng)門［4］，打開至定期排污擴(kuò)容器的手動(dòng)門。

圖2 3號(hào)機(jī)組改造系統(tǒng)

爐水流程為汽包→下水包→檢修放水→深度降煙溫高溫段增壓水泵→深度降煙溫高溫?fù)Q熱器→5號(hào)低壓加熱器入口→除氧器→給水泵→省煤器→汽包，形成閉式循環(huán)，利用除氧器的輔汽將爐水加熱至100℃以上。

3 應(yīng)用試驗(yàn)

系統(tǒng)改造完成后，機(jī)組啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行了應(yīng)用。變頻啟動(dòng)B凝結(jié)水泵，除氧器上水至正常水位，投入除氧器加熱；啟動(dòng)A/B汽動(dòng)給水泵前置泵，除氧器、汽包上水至正常水位。除氧器水位正常后停運(yùn)B凝結(jié)水泵。汽包上水至正常水位，啟動(dòng)B爐水泵。

關(guān)閉檢修放水至定期排污隔離門，打開檢修放水至深度降煙溫高溫段供水隔離門，打開高溫段至5號(hào)低壓加熱器回水手動(dòng)門（確認(rèn)高溫段取水門關(guān)閉），打開檢修放水一、二次電動(dòng)門，啟動(dòng)深度降煙溫高溫段B增壓水泵。鍋爐點(diǎn)火前爐水溫度已達(dá)95℃，鍋爐點(diǎn)火后即起壓，關(guān)閉高溫段回水調(diào)節(jié)閥，停運(yùn)增壓水泵，關(guān)閉檢修放水一、二次電動(dòng)門，將聯(lián)絡(luò)管手動(dòng)門倒至定期排污。

系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題：

1）系統(tǒng)運(yùn)行過程中因水溫的升高，加熱蒸汽的凝結(jié)使汽包和除氧器水位逐漸升高，除氧器高水位放水頻繁動(dòng)作，一方面影響真空，另一方面凝汽器水位不易控制。

2）風(fēng)煙系統(tǒng)啟動(dòng)后，因風(fēng)溫低，汽包水位波動(dòng)較大。

3）水位調(diào)整不及時(shí)，爐水泵電流、差壓大幅波動(dòng)。

4 改進(jìn)措施

為了更好地利用爐水加熱系統(tǒng)，在節(jié)能降耗的同時(shí)保證系統(tǒng)的安全，運(yùn)行中3號(hào)鍋爐爐水加熱系統(tǒng)需注意以下幾點(diǎn)：

1）機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，汽包水位與除氧器水位正常后，盡快投入爐水加熱系統(tǒng)，盡可能提高爐水溫度。

2）系統(tǒng)運(yùn)行過程中注意給水流量與深度降煙溫回水流量相匹配，防止汽包和除氧器水位大幅波動(dòng)。若汽包和除氧器水位升高，可通過定期排污放水控制水位。

3）系統(tǒng)運(yùn)行過程中，加強(qiáng)爐水泵運(yùn)行情況的監(jiān)視，確保爐水泵運(yùn)行正常［5］。

4）風(fēng)煙系統(tǒng)啟動(dòng)前，盡量投入深度降煙溫低溫段，提高暖風(fēng)器出口風(fēng)溫；風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，風(fēng)量控制在40%左右，減少冷風(fēng)對(duì)爐水的影響。

5）為了提高爐水循環(huán)量，啟動(dòng)兩臺(tái)前置泵運(yùn)行，汽動(dòng)給水泵汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)注意給水流量的變化，沖轉(zhuǎn)后可根據(jù)汽動(dòng)給水泵出力停運(yùn)另一臺(tái)前置泵。

6）汽包起壓后，停運(yùn)爐水加熱系統(tǒng)，將檢修放水倒至定期排污，關(guān)閉檢修放水至高溫段隔離門，防止系統(tǒng)超壓。

5 應(yīng)用成效

1）經(jīng)濟(jì)效益。爐水加熱至95℃節(jié)約的燃油成本約為15 000元（燃油價(jià)格按7 517元/t計(jì)算），扣除鄰爐加熱蒸汽損耗1 298元（標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)格按700元/t計(jì)算），每次開機(jī)凈節(jié)約13 702元。輔機(jī)少運(yùn)行2 h，廠用電降低約9 300 kW·h。

2）環(huán)保效益。縮短SCR達(dá)到噴氨條件耗用的時(shí)間，環(huán)保提前達(dá)標(biāo)，減輕了環(huán)保壓力。

3）安全效益。減輕了對(duì)電除塵和脫硫漿液的污染，提高了環(huán)保設(shè)備運(yùn)行的安全性；減少了過熱器、再熱器干燒的可能，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命，降低了爆管幾率。

6 結(jié)語

本文充分利用現(xiàn)有設(shè)備和系統(tǒng)對(duì)3號(hào)機(jī)組進(jìn)行了改造。改造投資小、收益大，減少了開機(jī)成本，降低了廠用電率，減輕了環(huán)保壓力，延長(zhǎng)了機(jī)組壽命。