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【摘 要】燃气轮机余热锅炉是回收燃气轮机排气中的余热,产生蒸汽,推动蒸汽轮机发电的换热装置。中国华电半山发电有限公司燃机——蒸汽联合循环发电厂,配套余热锅炉选用杭州锅炉厂引进美国N/E技术制造的再热、卧式、无补燃、自然循环炉,它采用露天水平布置、单排框架结构、全悬吊形式、三压锅炉(NG-901FA-R余热锅炉)。而锅炉炉底加热则是在锅炉冷态启动前,采用了事先加热炉水的方法,这样可以在锅炉启动、暖炉以及停炉热备用中节约燃料、缩短机组启动时间,改善锅炉冷态启动炉水循环不佳的状态,达到了节能降耗的效果。
【关键词】余热炉；炉底加热；节能降耗
1.系统介绍
1.1原理简介
锅炉炉底加热是将机组的辅助蒸汽引到锅炉水冷壁下联箱,在水冷壁下联箱装有炉底蒸汽加热引入管,引入邻炉的辅助蒸汽来加热炉水,使之升温、升压到一定程度后再进行锅炉点火。其加热原理就是利用具有一定压力、较高温度的蒸汽,加入水冷壁下联箱炉水内,使高温蒸汽与低温炉水混合,蒸汽将热量传递给炉水的一种加热方式。其传热效果好,被加热炉水温度可达到加热蒸汽压力下的饱和温度,而加热是在水冷壁管子里的。
一般在水冷壁下联箱内部装设有一根与下联箱长度相仿的细钢管,细钢管上方有一排5mm小孔。小孔数目与水冷壁管数目一致,细钢管中间部位有一蒸汽引入管,外来的蒸汽可通过细钢管上方的小孔进入水冷壁管中,对炉水进行加热,使锅炉在未点火前达到一定温度、压力状态。
1.2系统投用事项
锅炉上好水后,在准备点火前约3h,可投入底部加热。在执行投用炉底加热工作时,由于蒸汽管道积水或疏水不畅而形成空气塞、水塞障碍,以致高速蒸汽不能顺畅通过,于是蒸汽冲击这些水塞,从而发出巨响和强烈的震动,甚至造成设备的严重损坏。在多次调试过程中,尽量将水冲击的影响降到最低程度,强化水循环必须要严格遵循以下步骤:①检查关闭高压蒸汽出口电动阀、高压蒸汽出口电动旁路阀；②检查关闭低压蒸汽出口电动阀、低压蒸汽出口电动旁路阀；③检查关闭中压至冷再热并汽电动阀、中压至冷再热并汽电动旁路阀、中压至冷再热并汽调节阀、中过蒸汽汽机旁路电动阀；④检查关闭锅炉高、中、低压系统所有疏水阀、排污阀、放水阀、向空排气阀,并将自动改手动；⑤检查关闭烟道挡板门；⑥余热锅炉高、中、低压汽包进水至启动水位；⑦检查开启汽机侧高压蒸汽管道疏水气动阀、再热蒸汽管道疏水气动阀、低压蒸汽管道疏水气动阀；⑧检查关闭辅汽供汽电动总阀；⑨检查本炉炉底加热联箱疏水一、二次阀开启状态；?輥?輮?訛全开辅汽至炉底加热隔离总阀,缓慢开启炉底加热电动调节总阀5%,待疏水完毕(炉底加热联箱温度达100℃),关闭炉底加热联箱疏水一、二次阀。在关闭炉底加热联箱疏水一、二次阀过程中要注意炉底加热联箱压力,如压力上升较快，应关小炉底加热电动调节总阀；分别全开高、中、低压系统炉底加热一次阀,缓慢开启高、中、低压系统炉底加热二次阀,调节炉底加热联箱压力0.50MPa。如发生水冲击,应关小相应的炉底加热进汽阀,待水冲击消失,再进行炉底加热的投用操作；?輥?輯?訛炉底加热投入后应加强对汽包压力及壁温差的监视。要求汽包上、下壁温差不超过50℃,如壁温差过大应适当关小进汽量,放慢加热速度。同时在操作过程中还要注意,当余热锅炉高、中、低压汽包中其中一个壁温达到100℃,汽包压力达到0.10MPa,可适当关小该系统的二次阀,当高、中、低汽包壁温均达100℃,汽包压力均达到0.10MPa时,可适当关小炉底加热电动调节总阀,保持炉底加热联箱压力0.40MPa。在炉底加热投用期间各汽包水位不得低于启动水位。
1.3系统作用
投用炉底加热系统,对余热炉和燃机冷启动运行的好处是毋庸置疑的。①锅炉冷启动时投运底部加热,能够提前建立良好的水循环,减轻了水冷壁的受热不均,缓解了水冷壁的热应力过大的问题,延长了水冷壁使用寿命；②投运底部加热,提前使锅炉达到一定温度压力状态,缩短了锅炉点火启动时间,节约了燃料、减少启动用油,提高了电厂的经济效益；③锅炉冷启动时投运底部加热,使汽包在启动初期受热均匀,减缓汽包上、下壁的温差,缩短汽包压力上升时间；④在停炉保养期间(短期满水保养),可以通过底部加热使锅炉维持一定的温度压力,排除水中的氧气,起到防止氧腐蚀的作用；⑤锅炉冷启动时投运底部加热,当锅炉点火时已具有一定产汽量,锅炉需要连续进水,解决了省煤器的冷却问题；⑥由于锅炉呈露天水平布置,在冬季进行机组检修或备用,可采用炉底加热方式进行防冻。
2.系统存在问题及解决方案
经过3台燃机投用炉底加热的情况来看节能效果还是非常明显的,但投用炉底加热后会出现一些问题,在反复实践操作后,总结了解决方案加以应对。
2.1水击问题
在投用炉底加热时管道所产生水击声还是很大的,持续的水击声不仅产生较大的噪音,也有可能对管系或设备造成破坏,导致事故的发生。因为水击不仅增加流体的流动阻力,而且也严重危及到管道系统及有关设备的安全运行。为了尽量避免这样的现象,更好的保护设备,总结了以下注意事项:①当投用炉底加热时必须充分暖管。②开启炉底蒸汽加热门时需缓慢,以防止水冲击。③保持汽包上下壁温差不大于50℃,内外壁温差不大于28℃,汽包壁温升速率控制在每小时28℃左右,当汽包壁平均温度达到100℃～120℃时,停止炉底加热。④汽包水位在投用加热过程中,会缓慢地上升,应将其控制在100mm～150mm。⑤加热蒸汽停用后,应检查确认所有阀门关闭严密。
2.2余热炉保养问题
机组停运一段时间后,燃机轮间温度和汽机缸温逐步降低,当轮间温度低于65℃,汽机高压缸温低260℃且盘车运行48h时停用机组盘车系统。在机组盘车停运一段时间后燃机的轮间温度某些点出现较大幅度的升高,并且温度偏差比较大。由于余热炉采用了炉底加热,余炉内保持较高的温度。对于9FA联合循环机组,燃机与余炉是直接相通的,余炉的热量将逐步传至燃机侧,燃机排烟温度达到100℃以上,引起燃机内部温度逐步升高,由于机组盘车已停运,将造成燃机各部温度差,使得燃机轮间温度出现较大的偏差。所以在采用这样的余炉保养方式时,机组的盘车系统在达到停用条件时应继续投入运行3h左右,排气温度低于40℃后,减低燃机轮间温度的偏差,防止燃机出现局部受热不均,引起局部变形。
3.经济效益
节能减排一直是国家制定国民经济和社会发展规划建议里面,对于电力、冶金、建筑等行业提出的要求。而炉底加热在冷启动中,首先可以缩短启动投油时间,节约燃油费用；其次,在汽包压力升至0.5MPa时,风机无需投用,可以节约动力耗电；再次,可以利用邻炉汽源,节省了燃煤使用量；最后,炉底加热系统还可以在机组检修、备用、设备防冻等方面发挥作用,对于天然气紧张、燃油价格昂贵、上网电价上升的当下,节约大量的能源和资金。而且,采用炉底加热对延长水冷壁使用寿命、提高设备可靠性等的间接综合效益也是不容忽视的。
华兴电力有限公司余热锅炉炉底加热系统,经历了反复投用调试和多次改造,确保了3台机组运行的安全性和稳定行,同时也符合了节能降耗目标,取得了经济效益和综合效益双重效果。
【參考文献】
［１］萧增弘,盛伟,黄宝诚.锅炉炉底加热汽源的改进与经济分析[J].东北电力技术,2002,(5):26～30.
【关键词】余热炉；炉底加热；节能降耗
1.系统介绍
1.1原理简介
锅炉炉底加热是将机组的辅助蒸汽引到锅炉水冷壁下联箱,在水冷壁下联箱装有炉底蒸汽加热引入管,引入邻炉的辅助蒸汽来加热炉水,使之升温、升压到一定程度后再进行锅炉点火。其加热原理就是利用具有一定压力、较高温度的蒸汽,加入水冷壁下联箱炉水内,使高温蒸汽与低温炉水混合,蒸汽将热量传递给炉水的一种加热方式。其传热效果好,被加热炉水温度可达到加热蒸汽压力下的饱和温度,而加热是在水冷壁管子里的。
一般在水冷壁下联箱内部装设有一根与下联箱长度相仿的细钢管,细钢管上方有一排5mm小孔。小孔数目与水冷壁管数目一致,细钢管中间部位有一蒸汽引入管,外来的蒸汽可通过细钢管上方的小孔进入水冷壁管中,对炉水进行加热,使锅炉在未点火前达到一定温度、压力状态。
1.2系统投用事项
锅炉上好水后,在准备点火前约3h,可投入底部加热。在执行投用炉底加热工作时,由于蒸汽管道积水或疏水不畅而形成空气塞、水塞障碍,以致高速蒸汽不能顺畅通过,于是蒸汽冲击这些水塞,从而发出巨响和强烈的震动,甚至造成设备的严重损坏。在多次调试过程中,尽量将水冲击的影响降到最低程度,强化水循环必须要严格遵循以下步骤:①检查关闭高压蒸汽出口电动阀、高压蒸汽出口电动旁路阀；②检查关闭低压蒸汽出口电动阀、低压蒸汽出口电动旁路阀；③检查关闭中压至冷再热并汽电动阀、中压至冷再热并汽电动旁路阀、中压至冷再热并汽调节阀、中过蒸汽汽机旁路电动阀；④检查关闭锅炉高、中、低压系统所有疏水阀、排污阀、放水阀、向空排气阀,并将自动改手动；⑤检查关闭烟道挡板门；⑥余热锅炉高、中、低压汽包进水至启动水位；⑦检查开启汽机侧高压蒸汽管道疏水气动阀、再热蒸汽管道疏水气动阀、低压蒸汽管道疏水气动阀；⑧检查关闭辅汽供汽电动总阀；⑨检查本炉炉底加热联箱疏水一、二次阀开启状态；?輥?輮?訛全开辅汽至炉底加热隔离总阀,缓慢开启炉底加热电动调节总阀5%,待疏水完毕(炉底加热联箱温度达100℃),关闭炉底加热联箱疏水一、二次阀。在关闭炉底加热联箱疏水一、二次阀过程中要注意炉底加热联箱压力,如压力上升较快，应关小炉底加热电动调节总阀；分别全开高、中、低压系统炉底加热一次阀,缓慢开启高、中、低压系统炉底加热二次阀,调节炉底加热联箱压力0.50MPa。如发生水冲击,应关小相应的炉底加热进汽阀,待水冲击消失,再进行炉底加热的投用操作；?輥?輯?訛炉底加热投入后应加强对汽包压力及壁温差的监视。要求汽包上、下壁温差不超过50℃,如壁温差过大应适当关小进汽量,放慢加热速度。同时在操作过程中还要注意,当余热锅炉高、中、低压汽包中其中一个壁温达到100℃,汽包压力达到0.10MPa,可适当关小该系统的二次阀,当高、中、低汽包壁温均达100℃,汽包压力均达到0.10MPa时,可适当关小炉底加热电动调节总阀,保持炉底加热联箱压力0.40MPa。在炉底加热投用期间各汽包水位不得低于启动水位。
1.3系统作用
投用炉底加热系统,对余热炉和燃机冷启动运行的好处是毋庸置疑的。①锅炉冷启动时投运底部加热,能够提前建立良好的水循环,减轻了水冷壁的受热不均,缓解了水冷壁的热应力过大的问题,延长了水冷壁使用寿命；②投运底部加热,提前使锅炉达到一定温度压力状态,缩短了锅炉点火启动时间,节约了燃料、减少启动用油,提高了电厂的经济效益；③锅炉冷启动时投运底部加热,使汽包在启动初期受热均匀,减缓汽包上、下壁的温差,缩短汽包压力上升时间；④在停炉保养期间(短期满水保养),可以通过底部加热使锅炉维持一定的温度压力,排除水中的氧气,起到防止氧腐蚀的作用；⑤锅炉冷启动时投运底部加热,当锅炉点火时已具有一定产汽量,锅炉需要连续进水,解决了省煤器的冷却问题；⑥由于锅炉呈露天水平布置,在冬季进行机组检修或备用,可采用炉底加热方式进行防冻。
2.系统存在问题及解决方案
经过3台燃机投用炉底加热的情况来看节能效果还是非常明显的,但投用炉底加热后会出现一些问题,在反复实践操作后,总结了解决方案加以应对。
2.1水击问题
在投用炉底加热时管道所产生水击声还是很大的,持续的水击声不仅产生较大的噪音,也有可能对管系或设备造成破坏,导致事故的发生。因为水击不仅增加流体的流动阻力,而且也严重危及到管道系统及有关设备的安全运行。为了尽量避免这样的现象,更好的保护设备,总结了以下注意事项:①当投用炉底加热时必须充分暖管。②开启炉底蒸汽加热门时需缓慢,以防止水冲击。③保持汽包上下壁温差不大于50℃,内外壁温差不大于28℃,汽包壁温升速率控制在每小时28℃左右,当汽包壁平均温度达到100℃～120℃时,停止炉底加热。④汽包水位在投用加热过程中,会缓慢地上升,应将其控制在100mm～150mm。⑤加热蒸汽停用后,应检查确认所有阀门关闭严密。
2.2余热炉保养问题
机组停运一段时间后,燃机轮间温度和汽机缸温逐步降低,当轮间温度低于65℃,汽机高压缸温低260℃且盘车运行48h时停用机组盘车系统。在机组盘车停运一段时间后燃机的轮间温度某些点出现较大幅度的升高,并且温度偏差比较大。由于余热炉采用了炉底加热,余炉内保持较高的温度。对于9FA联合循环机组,燃机与余炉是直接相通的,余炉的热量将逐步传至燃机侧,燃机排烟温度达到100℃以上,引起燃机内部温度逐步升高,由于机组盘车已停运,将造成燃机各部温度差,使得燃机轮间温度出现较大的偏差。所以在采用这样的余炉保养方式时,机组的盘车系统在达到停用条件时应继续投入运行3h左右,排气温度低于40℃后,减低燃机轮间温度的偏差,防止燃机出现局部受热不均,引起局部变形。
3.经济效益
节能减排一直是国家制定国民经济和社会发展规划建议里面,对于电力、冶金、建筑等行业提出的要求。而炉底加热在冷启动中,首先可以缩短启动投油时间,节约燃油费用；其次,在汽包压力升至0.5MPa时,风机无需投用,可以节约动力耗电；再次,可以利用邻炉汽源,节省了燃煤使用量；最后,炉底加热系统还可以在机组检修、备用、设备防冻等方面发挥作用,对于天然气紧张、燃油价格昂贵、上网电价上升的当下,节约大量的能源和资金。而且,采用炉底加热对延长水冷壁使用寿命、提高设备可靠性等的间接综合效益也是不容忽视的。
华兴电力有限公司余热锅炉炉底加热系统,经历了反复投用调试和多次改造,确保了3台机组运行的安全性和稳定行,同时也符合了节能降耗目标,取得了经济效益和综合效益双重效果。
【參考文献】
［１］萧增弘,盛伟,黄宝诚.锅炉炉底加热汽源的改进与经济分析[J].东北电力技术,2002,(5):26～30.