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300MW機組鍋爐啟動上水加熱過程探討 木屑顆(ke)粒(li)機(ji)|秸(jie)(jie)稈顆(ke)粒(li)機(ji)|秸(jie)(jie)稈壓塊(kuai)機(ji)|木屑制粒(li)機(ji)|生物質顆(ke)粒(li)機(ji)|富通新能(neng)源(yuan) / 13-09-17

    靖遠第二發電有限公司(簡稱靖電)5號、6號機組分別于1996年11月和1997年9月投產發電。其汽輪機為N300.  16, 7-537/537引進優化型機組,與WC21025/18 .28-1型自然循環爐和QFSN-300-2型發電機配套。單臺機組給水泵設置為2臺50%容量的汽動泵和l臺50%容量的電動泵;給水泵汽輪機設有高、低壓2套內切換配汽系統,正常運行時汽源來自主機四段抽汽,主蒸汽作為備用汽源。由于具備輔助蒸汽系統向四段抽汽系統供汽條件,因此也可以利用鄰機汽源沖動給水泵汽輪機,此種運行方式靖電機組在開、停機過程中均成功使用過。2005年,靖遠5號機組在技改性大修中完全取消了給水泵汽輪機高壓汽源,機組運行中由于輔助蒸汽系統與四段抽汽系統之間的供汽閥為一常閉手動閥,所以汽源的切換還不能實現自動,此系統還有待于完善。富通新能源生產銷售生物質鍋爐,生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料,同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1、鍋爐點火前汽、水系統操作
    靖電5號和6號機組單機均裝有2臺凝(補)水泵(1臺額定流量為95m33,h,揚程為88 m;另1臺額定流量為155m3/h,揚程為184.2m),用來完成機組啟動時向凝汽器、除氧器、汽包上水,供首臺凝結泵啟動密封水,向發電機定子冷卻水系統補水等任務。
    鍋爐上水有如下3種方式:電動給水泵經主給水管道(正常運行及熱態啟動)上水;凝(補)水泵經主給水管道(冷態啟動前)上水;電動給水泵經過熱器減溫水管道(水壓試驗)上水。規定上水時間:冬季大于4h,夏季大于2h。
    為加快冷態啟動過程,降低燃油消耗,鍋爐水冷壁各下集箱皆裝有蒸汽加熱設備。加熱蒸汽來自鄰機再熱器冷段節流后的2.55 MPa輔助蒸汽母管。鍋爐點火前要求投入底部加熱,以不低于0.8 MPa壓力的輔助蒸汽,將爐水加熱至100一110℃;并要求汽輪機凝汽器真空達到- 30 kPa以上。因此,機側必須合理安排各項操作,為鍋爐點火創造充分條件。相關操作步驟見表l。
    在機組啟動過程中,靖電雖然也采用過汽動給水泵,但人們仍習慣于用電動給水泵作為鍋爐啟動給水泵。從節能及提高機組啟動的可靠性來講,應優先使用汽動給水泵。但在鍋爐升溫、升壓階段,蒸發量較小,所需給水量也較小,無論是電動給水泵還是汽動給水泵運行都不經濟。由于汽動給水泵設計有可獨立運行的電動前置泵,這就為前置泵節能潛力的開發創造了基本條件。因此,在鍋爐升溫、升壓的一定階段,可利用汽動給水泵前置泵向鍋爐上水。根據經驗估算,給水泵出口壓力最小為鍋爐最高壓力的1.25倍。因此,若前置泵出口壓力取設計值1.84 MPa,則利用前置泵向鍋爐上水汽包最高壓力可達1.472 MPa(也適用于停爐后汽包上水)。根據鍋爐升壓曲線(見表2)及汽泵啟動曲線(汽泵從沖動到3 000 r,nun帶負荷約需要1h)可知,鍋爐點火后當汽包壓力達到0.45 MPa左右時,給水泵汽輪機應開始沖轉;經過1h,當汽包壓力達到1.472 MPa時,汽動給水泵可逐漸帶負荷。
    由于前置泵與其主泵為串聯關系,因此,前置泵運行期間,若流量較大,則有可能使給水泵汽輪機沖轉,同時也使主泵沖蝕加劇,壽命縮短。筆者認為,利用前置泵向鍋爐上水時,應關閉給水泵再循環閥,并將主給水泵短路。給水泵再循環閥根據汽動給水泵暖泵和啟動的需要而開啟。系統改造見圖1。
    從上述操作中還可見,在除氧器投加熱后,凝結泵的主要作用是提供給水泵、真空泵密封水及相關減溫水等。當然也可通過凝(補)水泵向凝結水系統充水來實現。據有關資料分析,除氧器壓力降到0.4 MPa以下時,利用凝(補)水泵作為機組啟動時的工作泵是可行的。靖電6號機帶200 MW負荷情況下,除氧器壓力為0.463 MPa,凝結泵出口壓力為2.97 MPa左右,凝結水流量為540. 550 t/h左右,除氧器上水調節閥后(位于軸封加熱器后、低壓加熱器前)凝結水壓力約1.0MPa,而高壓凝(補)水泵實際出口壓力可達到2MPa,具有足夠的供水能力。
    由于凝(補)水泵水源來自500 t(6號機改為300t)除鹽水貯水箱,在除氧器投加熱暫時不需要補水的情況下,充入凝結水系統的除鹽水將主要通過給水泵密封水重力回水及凝結水再循環回到凝汽器,從而導致凝汽器水位升高。因此,在機組啟動過程中,如果要用凝(補)水泵來代替凝結泵運行實現節能,必須對前述操作程序進行修改。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
2、除氧器加熱和鍋爐加熱
2.1除氧器加熱系統改造
    機組正常運行中除氧器由汽輪機四段抽汽供汽,采取滑壓運行方式。除氧器還設計有l臺除氧器給水循環泵,用以開、停機過程中除氧器內給水的循環加熱,其入口接自B前置泵入口電動門前,出口至除氧器凝結水進水管。除氧器加熱蒸汽由廠用輔助蒸汽系統供給,要求控制除氧器供汽壓力不超過0.15 MPa(實際有時達到0.5~0.7MPa)。在使用汽動給水泵前置泵作為鍋爐上水泵后,自高壓加熱器后給水管道至除氧器凝結水進水管設計一給水循環管,即可由前置泵來擔負原除氧循環泵的相應功能,原除氧器給水循環泵及其系統可全部取消。
    當鍋爐汽包水位高報警時,該給水再循環管上的至除氧器水箱的閥門還可與鍋爐汽包水位構成聯鎖關系,即當水位高報警時,該閥聯鎖開啟,以限制汽包水位上升的速度,同時運行人員進行減少給水流量的操作,從而防止汽包水位的進一步升高,以至事故放水閥動作或汽包水位高保護動作而導致鍋爐主燃料跳閘;水位恢復正常時,該閥聯鎖關閉。該措施可減少給水泵再循環閥動作的次數,有利于高壓加熱器的保護和高壓加熱器的隨機啟動。
2.2鍋爐底部加熱系統
    為了減小并列水冷壁管的受熱不均,提高鍋爐水循環的安全性,水冷壁底部加熱聯箱分成28段,分別由來自6根+508×50 mm的集中下降管末段的28根+159×20咖的支管供水,因此其加熱蒸汽管道及閥門也分成28組,由此形成了28個水循環小回路。這種底部加熱系統主要的問題是系統復雜、人工操作量大、加熱緩慢。
2.3溢流與系統沖洗
    在機組啟動投加熱過程中,由于加熱工質的注入,除氧器、汽包的水位都會上升。當除氧器水位過高時,給水通過除氧器溢流系統進入凝汽器,其熱量被冷卻水帶走;當汽包水位上升至150 mm時,則開啟事故放水閥,過量給水也可通過鍋爐定排系統排放。另外,機組啟動過程中對系統進行沖洗,以盡快達到汽、水品質合格也是一項重要任務。由于上述加熱過程的緩慢進行,難以形成完整高效的系統沖洗條件,給水系統循環沖洗遠滯后于凝結水系統,且反過來又影響凝結水系統水質(除氧器溢流進入凝汽器),造成了凝結水系統的大量排放換水。
    總體來看,鍋爐點火前循環工質的加熱是在鍋爐水冷壁下聯箱和除氧器內先后分別通過孤立的自然循環和強制循環實現的。存在著操作量大,協調不好,難以控制,時間長,水質差,工質、熱量浪費嚴重等問題。
3、爐水至除氧器自流的實現及理論依據
  將鍋爐定排系統由分散式改造為集中式,在定排母管與除氧器之間設計一連通管,是實現爐水向除氧器自流的必要條件。
4、鍋爐上水操作注意事項
4.1冷態啟動
    (1)啟動l臺凝(補)水泵,開啟凝(補)水母管至凝結水系統充水門,經低壓加熱器水側沖洗凝結水系統及除氧器,化驗水質合格后,將除氧器水位補至正常。
    (2)啟動l臺汽泵前置泵,經主給水管道(高壓加熱器水側投入)向鍋爐上水、沖洗,化驗水質合格后,停止排污,適時投入除氧器加熱。通過調整鍋爐連續排污母管至除氧器循環調節閥,控制鍋爐至除氧器的回水量,與鍋爐上水調節閥配合,協調汽包與除氧器水位。加熱前期,應盡量保持低水位,以防除氧器溢流或汽包事故放水閥動作。應將加熱速度控制在規定的范圍內,并定期化驗系統水質。當水質較差時,應及時排污。隨著工質的循環加熱,鍋爐汽包、水冷壁與除氧器同步加熱升溫,直至滿足鍋爐點火的水位、水質、汽包壁溫條件。鍋爐點火后,繼續由前置泵向鍋爐上水,直至汽包壓力達到1. 472 MPa左右,切換為汽動主給水泵上水(汽包壓力達到0.45 MPa左右時,給水泵汽輪機應開始沖轉)。
    (3)保持凝汽器補水閥關閉,通過給水泵密封水重力回水系統及凝結水再循環閥向凝汽器補水。其目的在于保持一定的凝結水母管壓力,防止凝汽器水位過高,盡量延遲凝結泵的啟動時間以節約廠用電。當凝(補)水泵不能滿足除氧器上水要求或凝汽器水位過高時,應及時啟動凝結泵,停止凝(補)水泵運行。
4.2熱態啟動
    (1)保持除氧器水位正常。
    (2)啟動1臺前置泵,通過高壓加熱器出口給水循環系統(至除氧器閥開,至除氧器水箱閥關)打循環,投除氧器加熱汽源。
    (3)除氧器水溫滿足汽包壁溫要求后,若汽包壓力不大于1.472 MPa,可通過前置泵向鍋爐上水;若汽包壓力大于1.472 MPa,則應通過主給水泵上水。
5、結語
    (1)將鍋爐與除氧器加熱合為一體后,汽包水溫的提高是在除氧器加熱和給水系統水循環過程中實現的。爐水的加熱過程由鍋爐底部轉移到除氧器內部進行,廠用輔汽聯箱蒸汽壓力就能滿足其需要,不再需要投入2.55 MPa高壓供汽母管,也避免了進行鍋爐底部加熱投入、解列的繁瑣操作;通過前置泵直接向鍋爐上水,即不再需要凝(補)水泵向鍋爐充水;爐水向除氧器自流的實現,也不再需要除氧器循環泵。生產流程的優化,大大減少了運行人員的操作量。
    (2)由于除氧器的加熱和除氧效果都比較好,升溫、升壓速度可以靈活控制,從而改善了鍋爐的加熱條件和方式;防止了投鍋爐底部加熱過程中的熱沖擊振動、加熱不均勻、加熱汽源壓力要求較高等問題。爐水在一定的壓差下流動,在向鍋爐汽包和水冷壁等傳遞熱量的同時,也可以進行機組水循環系統的沖洗和排污,過量的水通過鍋爐定排系統排放,使系統水質得以提高,從而抵消了除氧器、鍋爐汽包因加熱的投入而導致水位升高造成的汽水排放損失。凝結水系統與給水系統同步進行循環沖洗將大大提高沖洗效果,減少系統總的汽水排放量。

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