利用輔汽暖爐實(shí)現(xiàn)機(jī)組的冷態(tài)啟動(dòng)

葛建忠

(華能南通電廠,江蘇 南通 226003)

1 概 述

華能南通電廠現(xiàn)有4×350MW亞臨界、中間一次再熱的進(jìn)口機(jī)組,分兩期建成投產(chǎn)。一期2×350 MW機(jī)組于1989年投產(chǎn),二期2×350MW 機(jī)組于1999年投產(chǎn)。隨著機(jī)組運(yùn)行年數(shù)的增加,設(shè)備也在不斷地老化,4臺(tái)機(jī)組的各項(xiàng)性能指標(biāo)在同等級(jí)機(jī)組中,已不再占有優(yōu)勢(shì)。為節(jié)能減排,可利用鄰機(jī)輔汽暖機(jī)技術(shù)對(duì)機(jī)組實(shí)施冷態(tài)啟動(dòng),以達(dá)到節(jié)約啟動(dòng)時(shí)間、減少啟動(dòng)用油的目的。這種啟動(dòng)方式在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的節(jié)能效果。

根據(jù)廠內(nèi)熱力系統(tǒng)及設(shè)備現(xiàn)狀,當(dāng)機(jī)組需冷態(tài)啟動(dòng)時(shí),應(yīng)在點(diǎn)火啟動(dòng)鍋爐前,將鄰機(jī)輔汽通過冷段至輔汽調(diào)節(jié)閥導(dǎo)入再熱器冷段,再通過高旁調(diào)節(jié)閥導(dǎo)入主汽系統(tǒng),輔汽經(jīng)二過、屏過、低過到達(dá)汽包,并通過各受熱面空氣門、疏水閥形成流動(dòng),對(duì)沿途經(jīng)過的受熱面進(jìn)行加熱。同時(shí),通過除氧器加熱給水,將鍋爐進(jìn)水溫度逐步提到150℃左右,完成對(duì)鍋爐省煤器、包覆管、水冷壁、汽包以及水系統(tǒng)聯(lián)箱的預(yù)暖和升溫。通過這種曖機(jī)方式,可以在鍋爐點(diǎn)火前,將過、再熱器受熱面溫度提高到150℃,給水溫度的提高使汽包溫度升至140℃左右。

1.1 安全性評(píng)估

鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí),管壁溫度較低,通入輔汽后,輔汽將凝結(jié)放熱形成大量積水;一旦汽水流動(dòng)失控,會(huì)對(duì)管系造成水沖擊。因此,暖管過程中應(yīng)打開爐側(cè)所有疏水閥疏水,并及時(shí)投運(yùn)旁路,緩慢開啟并將爐管內(nèi)積水抽去。各受熱面疏水、空氣門,需待爐內(nèi)汽壓達(dá)到規(guī)定的下一階段壓力后再關(guān)閉。同時(shí),在暖爐過程中,應(yīng)打開屏過附近的鍋爐觀察孔,監(jiān)視有無水擊等異常情況的發(fā)生。

通過控制進(jìn)水溫度,適當(dāng)提高除氧器內(nèi)壓力以提高汽包進(jìn)水溫度,同時(shí)控制進(jìn)水時(shí)機(jī)及輔汽暖爐時(shí)間,使汽包中汽、水相會(huì)時(shí)溫度相近,這樣可以防止汽包發(fā)生水擊。同時(shí),調(diào)整壓力調(diào)閥控制輔汽到再熱器的進(jìn)汽量,通過調(diào)整疏水、排空閥的開度,控制升溫與升壓速度,使各部位的金屬應(yīng)力值得到控制。

在嚴(yán)密的組織措施和技術(shù)措施下,進(jìn)行輔汽暖爐操作,能有效避免可預(yù)見的風(fēng)險(xiǎn)。因此,實(shí)施輔汽暖爐的安全性是可控的。

1.2 系統(tǒng)改造

在2號(hào)機(jī)組冷段至輔汽逆止門旁,設(shè)置一段旁路管并加裝隔離閥門,見圖1中虛線部分(F0011),以使蒸汽能逆向流動(dòng),由輔汽母管流至再熱器冷段。對(duì)系統(tǒng)改造的工作量較小,總投資在5000元左右,不影響現(xiàn)有設(shè)備的正常運(yùn)行。

圖1 系統(tǒng)改造

2 鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)輔汽暖爐流程

利用輔汽分別加熱鍋爐進(jìn)水管路和再熱器、過熱器系統(tǒng),汽水流程系統(tǒng)見圖2所示。在鍋爐點(diǎn)火前預(yù)暖鍋爐水、汽系統(tǒng)以及爐本體設(shè)備,達(dá)到縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間、減少油量消耗的目的。

2.1 鍋爐水系統(tǒng)預(yù)暖流程

輔汽加熱除氧器→除氧器再循環(huán)泵→省煤器→汽包→水冷壁

2.2 鍋爐汽系統(tǒng)預(yù)暖流程

輔汽母管→冷段至輔汽逆止門旁路管閥(新安裝F0011)→冷段至輔汽調(diào)閥(FC2)→再熱器冷段→再熱器熱段

圖2 汽水流程

↓→高旁→二過→屏過→一過→頂棚過→側(cè)包過→汽包

3 輔汽暖爐操作過程

2009年5月9日20:202號(hào)機(jī)組汽機(jī)冷凝器真空建立,大機(jī)盤車正常,循環(huán)水、凝水系統(tǒng)正常投運(yùn),機(jī)側(cè)輔汽暖機(jī)工作已開始,鍋爐具備輔汽暖爐條件。在冷段至輔汽調(diào)節(jié)閥以及高旁壓力調(diào)節(jié)閥關(guān)閉狀態(tài)下,開啟冷段至輔汽調(diào)節(jié)閥后逆止閥的旁路閥F0011,隨后緩慢開啟冷段至輔汽調(diào)節(jié)閥,對(duì)系統(tǒng)管路暖管。機(jī)側(cè)主汽管疏水閥F192、193,主汽門前疏水閥F006、008保持開狀態(tài)。20:57冷段至輔汽調(diào)節(jié)閥開度40%,高旁后壓力0.7/0.76kg/cm2、溫度112/134℃,緩慢開啟高旁壓力調(diào)節(jié)閥;21:19高旁后壓力1.37/1.47kg/cm2,高旁壓力調(diào)節(jié)閥開足,關(guān)閉機(jī)側(cè)主汽管疏水閥F192、193(隨后在暖爐過程中間斷開啟)。21:24關(guān)閉機(jī)側(cè)主汽門前疏水閥F006、008(暖爐過程中間斷開啟)。

21:25除氧壓力2.6kg/cm2、溫度139℃,利用汽泵向鍋爐進(jìn)放水2次。22:35汽包進(jìn)至正常水位并控制水位,隨后緩慢提升除氧器壓力及溫度,同時(shí)開啟爐底事故放水閥F705、西側(cè)下降管放水閥V22/V23及汽包連排門放水,利用汽包進(jìn)、放水進(jìn)行鍋爐水側(cè)暖爐。23:46汽包壓力3.0kg/cm2,關(guān)閉汽包空氣門。鍋爐點(diǎn)火前,汽包上、下壁溫及壓力上升趨勢(shì)見圖3所示。

圖3 水側(cè)暖爐過程

21:33冷段至輔汽調(diào)節(jié)閥開度45%,輔汽進(jìn)入鍋爐汽側(cè)受熱面,二過出口金屬管壁溫度開始變化。隨著時(shí)間推移,按正常運(yùn)行中蒸汽流向的反方向受熱面金屬管壁溫度逐漸變化,同時(shí)緩慢增加暖爐輔汽量,逐漸開大冷段至輔汽壓力調(diào)節(jié)閥,調(diào)節(jié)閥最大開至75%。當(dāng)受熱面金屬管壁溫超過100℃后,21:50關(guān)閉二過出口空氣門F712,23:13關(guān)閉屏過出口門F718以及一過出口空氣門F707、711。所有受熱面疏水閥一直保護(hù)開啟狀態(tài),再熱器疏水、放空閥根據(jù)汽機(jī)輔汽暖機(jī)要求開、關(guān)。受熱面管壁溫度變化情況,見圖4所示。23:00主汽管壓力3.48 kg/cm2、溫度142℃,鍋爐所有受熱面管壁溫度場(chǎng)達(dá)到均勻(見圖5所示),逐步關(guān)小冷段到輔汽壓力調(diào)節(jié)閥開度至50%,繼續(xù)提升受熱面管壁溫度。

10日1:10鍋爐點(diǎn)火成功后,開始停止?fàn)t管輔汽倒暖,開啟各受熱面所有疏水、放空閥。此時(shí)汽包壓力上至 4.23kg/cm2,上、下壁溫度142/137℃,各受熱面管壁溫度升至130～150℃,A、B空預(yù)器入口煙溫分別升至120℃和113℃(見圖6)。

圖6 暖爐過程空預(yù)器入口煙溫變化

4 暖爐后受熱面U型管積水清除

10日2:10控制鍋爐升壓速率,投用兩組油槍將汽包壓力升至8.26kg/cm2,緩慢開啟低旁。部分再熱器管內(nèi)積水明顯,再熱器出口管排第783點(diǎn)溫度最低降至60℃后開始回升。2:45汽包壓力14 kg/cm2,緩慢開啟高旁,清除過熱器管內(nèi)積水。高旁開啟后過熱器管壁溫度變化平穩(wěn),屏過處最大溫度變化在20℃以內(nèi),說明過熱器內(nèi)存水在高旁開啟前已基本蒸發(fā)。3:56主汽壓力28 kg/cm2,確認(rèn)鍋爐過熱器、再熱器所有管壁溫度均勻后,快開、快關(guān)高旁(10%～60%)3次,對(duì)受熱面進(jìn)行瞬時(shí)、大流量沖洗,以清除受熱面內(nèi)可能掉落積存的氧化皮。4:25停用旁路,鍋爐進(jìn)行正常的升溫、升壓。

5 試驗(yàn)安全性評(píng)價(jià)

5.1 整個(gè)暖爐過程中,汽包升溫升壓速率均控制在規(guī)程規(guī)定范圍內(nèi),主、再熱器管壁溫升率小于100℃/h,符合規(guī)程要求。

5.2 雖然過熱器部分受熱面內(nèi)有積水現(xiàn)象,但因爐管溫升率不高、暖爐結(jié)束后的最終溫度只有140℃左右,故各管排間的溫差不大(小于30℃)。點(diǎn)火初期只投入了兩組油槍,汽包壓力上升較為緩慢,爐內(nèi)煙氣溫度上升也緩慢,故過熱器沒有發(fā)生任何水擊現(xiàn)象,且在高旁開啟前,過熱器內(nèi)的存水已基本蒸發(fā)。

5.3 再熱器受熱面內(nèi)積水較多,但通過汽包低壓力階段緩慢開啟低旁,即抽除了再熱器受熱面內(nèi)的全部積水,又保證了再熱器管壁溫度變化率在規(guī)定范圍內(nèi)。因低旁開度變化非常緩慢,故再熱器內(nèi)壓力變化也非常平穩(wěn),未發(fā)生任何水擊現(xiàn)象。

5.4 在輔汽暖爐和啟動(dòng)旁路清除受熱面內(nèi)部積水的過程中,通過打開爐頂披屋人孔門以及爐十二層看火孔,現(xiàn)場(chǎng)檢查受熱面情況,未發(fā)現(xiàn)任何受熱面水擊現(xiàn)象。

6 試驗(yàn)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估

6.1 水量消耗

汽包第2次進(jìn)水至正常水位后,以80 t/h的換水量維持汽包連續(xù)進(jìn)、放水至鍋爐點(diǎn)火,鍋爐水系統(tǒng)暖爐共計(jì)2.5h,共增加除鹽水用量200 t,除鹽水按5元/噸計(jì)算,費(fèi)用為1000元左右。

6.2 汽量消耗

整個(gè)暖爐過程中,電廠內(nèi)的另3臺(tái)機(jī)組室外凝結(jié)水箱的水位下降值共計(jì)4700mm左右,折合輔汽用量245t,扣除小機(jī)及輔汽暖機(jī)用汽量150 t,此次暖爐操作增加了輔汽用量約100t。以輔汽參數(shù)10 kg/cm2、250℃進(jìn)行計(jì)算,輔汽焓值為2941.8 kJ/kg,即702.6kcal/kg;鍋爐效率以93%計(jì)算,1噸標(biāo)煤產(chǎn)生熱值6510kcal/kg。故100噸輔汽折合標(biāo)煤10.8噸,增加費(fèi)用8000元左右。

6.3 電量消耗

以蒸汽暖爐替代油槍點(diǎn)火暖爐,延遲送、吸風(fēng)機(jī)啟動(dòng)近4h,節(jié)省廠用電5000kW·h,費(fèi)用2000元左右。

6.4 節(jié)油

常態(tài)啟動(dòng)時(shí),欲達(dá)到本次點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)4kg/cm2的汽包壓力,最快也需用70 min,則需燃油10 t左右。通過輔汽暖爐,使得鍋爐點(diǎn)火時(shí)爐內(nèi)整體溫度上升到溫態(tài),提高了油槍投用著火成功率;同時(shí)暖爐結(jié)束后,二過出口金屬壁溫達(dá)150℃左右,空預(yù)器入口煙溫達(dá)120℃左右,減少了鍋爐啟動(dòng)初期油槍投用量。此次2號(hào)爐冷態(tài)啟動(dòng)總計(jì)用油19.78 t。

6.5 其他

暖爐和暖機(jī)同步進(jìn)行時(shí),鍋爐再熱器建立了壓力,減少了汽機(jī)暖機(jī)蒸汽從高排逆止門的泄漏量,從而使汽機(jī)高壓缸內(nèi)能維持較高暖機(jī)壓力,提高了暖機(jī)效果,縮短了暖機(jī)時(shí)間。

6.6 節(jié)約成本預(yù)估:此前,機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)燃油消耗為35t,使用輔汽暖爐后啟動(dòng)燃油消耗為19.78 t,節(jié)約燃油15.22 t,以6000元每噸計(jì),價(jià)值91320元,扣除用水、用汽消耗9000元,共節(jié)約啟動(dòng)成本約84320元。

7 結(jié)束語(yǔ)

此次2號(hào)機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)輔汽暖爐試驗(yàn),取得了令人滿意的結(jié)果。只要措施到位、調(diào)節(jié)精心,受熱面各部位的溫度、壓力變化就能控制在規(guī)定范圍內(nèi),并能避免水擊現(xiàn)象的發(fā)生。

此次暖爐方案的實(shí)施,降低了機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)的油耗,降低幅度達(dá)43%,取得了良好的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]華能南通電廠.主控運(yùn)行系統(tǒng)圖[R].2007.

[2]華能南通電廠.鍋爐運(yùn)行規(guī)程[R].2006.

[3]華能南通電廠.SIS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)[R].