1000MW 機(jī)組鄰機(jī)加熱系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析

■孟勝利，柯 文，齊 玄 ■河南省電力勘測設(shè)計(jì)院，河南 鄭州 450007

1 引言

1.1 鍋爐本體啟動(dòng)系統(tǒng)功能

超超臨界鍋爐的本體啟動(dòng)系統(tǒng)是超超臨界機(jī)組的一個(gè)重要組成部分。啟動(dòng)系統(tǒng)的主要功能就是完成冷態(tài)、熱態(tài)清洗，在鍋爐啟動(dòng)、低負(fù)荷運(yùn)行及停爐過程中，建立并維持爐膛內(nèi)的最小給水流量，以保護(hù)爐膛水冷壁，滿足機(jī)組啟動(dòng)及低負(fù)荷運(yùn)行的要求，回收啟動(dòng)過程中的工質(zhì)和熱量，提高機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

1.2 鍋爐本體啟動(dòng)系統(tǒng)要求

啟動(dòng)工況下的給水量按25%BMCR 流量考慮，省煤器入口壓力約為1.2MPa。

1.3 鍋爐本體啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行

由于直流爐對(duì)水質(zhì)要求較嚴(yán)格，為了保證鍋爐受熱面內(nèi)表面清潔，對(duì)停運(yùn)時(shí)間較長的機(jī)組應(yīng)進(jìn)行鍋爐清洗。鍋爐清洗主要目的是清洗沉積在受熱面上的雜質(zhì)、鹽分和腐蝕生成的氧化鐵等。鍋爐清洗包括冷態(tài)清洗和熱態(tài)清洗。

1.3.1 冷態(tài)清洗

冷態(tài)清洗一般將清洗水在除氧器內(nèi)加熱到一定溫度，通過給水前置泵升壓后，給水經(jīng)高加旁路向鍋爐輸送清洗水，清洗的流量約為25%B-MCR，持續(xù)時(shí)間8 小時(shí)，清洗水全部排出系統(tǒng)。當(dāng)儲(chǔ)水箱出口的清洗水Fe ＜500ppb 或濁度＜3、油脂＜1ppm、PH 值＜9.5 時(shí)，清洗結(jié)束。

1.3.2 熱態(tài)清洗［1］

鍋爐熱態(tài)沖洗的最佳溫度為190℃左右，對(duì)新建電廠的第一臺(tái)機(jī)組啟動(dòng)，為了既能夠滿足鍋爐熱態(tài)沖洗的基本要求、又不至于將啟動(dòng)鍋爐的出力選擇很大，將鍋爐首次熱態(tài)沖洗的溫度由190℃左右降低到120℃左右，本文在做方案比較是按一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，一臺(tái)機(jī)組熱態(tài)沖洗進(jìn)行論述。

2 鄰機(jī)加熱啟動(dòng)系統(tǒng)方案技術(shù)分析

2.1 鍋爐啟動(dòng)沖洗方案

(1)方案一:通過鍋爐點(diǎn)火加熱爐內(nèi)給水，實(shí)現(xiàn)鍋爐的熱態(tài)沖洗。(2)方案二:在方案一基礎(chǔ)上，增設(shè)鍋爐的鄰機(jī)啟動(dòng)加熱系統(tǒng)，鍋爐無需點(diǎn)火也可實(shí)現(xiàn)鍋爐的冷態(tài)和熱態(tài)沖洗。

2.2 鄰機(jī)加熱啟動(dòng)系統(tǒng)的目的

設(shè)置鍋爐鄰機(jī)加熱啟動(dòng)系統(tǒng)是為了在無需鍋爐點(diǎn)火的情況下，通過該系統(tǒng)將給水加熱至鍋爐熱態(tài)清洗要求的溫度，以便縮短啟動(dòng)時(shí)間，達(dá)到節(jié)煤的目的。

2.3 鄰機(jī)啟動(dòng)加熱系統(tǒng)的組成

在高壓加熱器上連通鄰機(jī)蒸汽，使用鄰機(jī)蒸汽通過高加將鍋爐給水升溫;在機(jī)組冷態(tài)、溫態(tài)或熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，間接加熱鍋爐受熱面，在鍋爐受熱面溫度接近它源蒸汽壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度后，啟動(dòng)煙風(fēng)系統(tǒng)，鍋爐開始點(diǎn)火，在啟動(dòng)制粉系統(tǒng)后利用旁路系統(tǒng)盡快增加熱負(fù)荷，待燃煤熱負(fù)荷高于最大斷油熱負(fù)荷后切斷它源蒸汽，并進(jìn)入常規(guī)啟動(dòng)方式;在極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)鍋爐吹掃結(jié)束后鍋爐點(diǎn)火，在啟動(dòng)制粉系統(tǒng)后利用旁路系統(tǒng)使燃煤負(fù)荷高于最低斷油熱負(fù)荷后切斷它源蒸汽，并進(jìn)入常規(guī)啟動(dòng)方式。

2.4 臨機(jī)加熱設(shè)計(jì)參數(shù)

2.4.1 鄰機(jī)加熱蒸汽系統(tǒng)

除氧器的啟動(dòng)加熱蒸汽來自輔助蒸汽系統(tǒng)，輔助蒸汽系統(tǒng)的汽源有兩個(gè)，分別為:四段抽汽和冷段抽汽。

2.4.2 鄰機(jī)加熱蒸汽量計(jì)算

(1)鍋爐冷態(tài)沖洗

為了在滿足鍋爐冷態(tài)沖洗要求的情況下、兼顧機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的給水除氧要求，將冷態(tài)沖洗水溫由80℃提高至110℃。

根據(jù)鍋爐冷態(tài)沖洗要求:沖洗流量為25%BMCR，水溫為110℃，加熱蒸汽來自輔助蒸汽系統(tǒng)，參數(shù)為0.78Mp.a、371.2℃［2］，據(jù)此可以計(jì)算出將730t/h 給水由20℃提高至110℃，所需的加熱蒸汽流量為:87.7t/h;

(2)鍋爐熱態(tài)沖洗

在鍋爐不點(diǎn)火情況下，當(dāng)鍋爐在熱態(tài)沖洗方式下運(yùn)行時(shí)，爐內(nèi)循環(huán)水溫度為190℃，此種沖洗方式下25%B -MCR 的清洗水當(dāng)水質(zhì)合格后，啟動(dòng)循環(huán)泵將給水打循環(huán)進(jìn)行熱態(tài)清洗。

當(dāng)?shù)诙_(tái)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，先利用臨機(jī)四段抽汽將給水在除氧器內(nèi)由20℃加熱到110℃，然后給水經(jīng)2 號(hào)高加，由來自鄰機(jī)的再熱冷段抽汽，將給水加熱至190℃，據(jù)此可計(jì)算出將730t/h 給水由110℃提高至190℃，所需的加熱蒸汽流量為:108t/h。

3 兩種鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

3.1 技術(shù)比較

方案一:通過鍋爐點(diǎn)火加熱爐內(nèi)給水，實(shí)現(xiàn)鍋爐的冷態(tài)和熱態(tài)沖洗。鍋爐點(diǎn)火微油點(diǎn)火節(jié)油方式。加大除氧器啟動(dòng)蒸汽管道，實(shí)現(xiàn)鍋爐120℃熱態(tài)沖洗。

方案二:在方案一基礎(chǔ)上，增設(shè)鍋爐的鄰機(jī)啟動(dòng)加熱系統(tǒng)，鍋爐無需點(diǎn)火可實(shí)現(xiàn)鍋爐的冷態(tài)和熱態(tài)沖洗。熱態(tài)沖洗水溫為190℃的方案，即采用臨機(jī)四段抽汽在除氧器內(nèi)加熱給水和鄰機(jī)再熱冷段抽汽至本機(jī)2 號(hào)高加加熱給水。該方案增加了一套抽汽系統(tǒng)及加熱器疏水系統(tǒng)。

3.2 經(jīng)濟(jì)比較

3.2.1 初投資估算

由上述兩個(gè)方案的技術(shù)對(duì)比分析可知出二者的投資差別較小，估算方案二比方案一的管道、閥門投資增加約160 萬元左右。

3.2.2 運(yùn)行費(fèi)用估算

以下分析計(jì)算的邊界條件:

(1)方案一鍋爐由熱態(tài)沖洗開始點(diǎn)火啟動(dòng)。方案二鍋爐由熱態(tài)沖洗完成后開始點(diǎn)火啟動(dòng)。

(2)熱態(tài)清洗運(yùn)行持續(xù)時(shí)間按6h 計(jì)算。

(3)鍋爐保證效率按93.5%、管道效率按99%計(jì)算。

(4)標(biāo)煤價(jià)格:700 元/噸。

(5)微油點(diǎn)火25%BMCR 負(fù)荷平均油耗量約8t/h。

(6)制粉電耗:10kW.h/噸煤。

(7)電價(jià):0.4191 元/kWh。

方案一:本文按鍋爐點(diǎn)火和助燃采用微油點(diǎn)火節(jié)油方式。

(1)燃煤費(fèi)用:鍋爐在25% BMCR 工況下消耗的設(shè)計(jì)煤量約97.40t/h，折合標(biāo)煤量約60.58t/h。

則6h 熱態(tài)沖洗費(fèi)用為:6 ×60.58 ×556=20.21 萬元

(2)少油點(diǎn)火耗油:6 ×8 ×4000=19.2 萬元

(3)制粉系統(tǒng)電費(fèi)用:0.3974 ×6 ×97.4 ×10=0.23 萬元

通過以上分項(xiàng)計(jì)算可以知，在不計(jì)鍋爐輔機(jī)耗電費(fèi)用的情況下，鍋爐熱態(tài)沖洗持續(xù)時(shí)間按6h 計(jì)算，費(fèi)用約為39.64 萬元。

方案二:熱態(tài)沖洗方式:在本期機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，需要臨機(jī)冷段加熱蒸汽流量～108t/h，臨機(jī)四段抽汽加熱蒸汽87.7t/h，運(yùn)行持續(xù)時(shí)間按6h計(jì)算，耗汽總量～1171.2t。折算為供熱量為3234GJ，相當(dāng)于～119t 的標(biāo)準(zhǔn)煤，燃煤費(fèi)用約8.33 萬元人民幣。

3.3 兩種鍋爐啟動(dòng)加熱系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較匯總

根據(jù)上述分析和計(jì)算，對(duì)兩種啟動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)匯總見表1。

表1 兩種啟動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

本文兩臺(tái)機(jī)組按每年冷態(tài)啟動(dòng)一次計(jì)算，設(shè)置臨爐加熱所需初投資2.55 年即可回收成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 結(jié)論

綜上所述，本文推薦不點(diǎn)火進(jìn)行熱態(tài)沖洗方案，即采用鄰機(jī)四段抽汽和再熱冷段加熱給水至190℃的熱態(tài)沖洗方案。該啟動(dòng)系統(tǒng)方案不僅熱態(tài)沖洗效果好，還可以提高點(diǎn)火前爐內(nèi)環(huán)境溫度、縮短鍋爐點(diǎn)火后的啟動(dòng)時(shí)間、提高點(diǎn)火成功率、節(jié)約啟動(dòng)燃料費(fèi)用。與采用常規(guī)熱態(tài)清洗方案相比，臨機(jī)加熱方案增加投資160 萬元，每次冷態(tài)啟動(dòng)節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用31.31 萬元，本文按兩臺(tái)機(jī)組按每年冷態(tài)啟動(dòng)一次計(jì)算，設(shè)置臨爐加熱所需初投資2.55 年即可回收成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

［1］東方鍋爐廠.鍋爐運(yùn)行說明書.

［2］上海汽輪機(jī)廠.熱平衡圖.