火力發(fā)電廠1000MW機(jī)組啟動鍋爐配置分析

李麗君

摘 要：本文對啟動鍋爐的功能、型式和容量分析，在不設(shè)電動啟動給水泵的情況下，選用兩臺45t/h的燃油快裝啟動鍋爐，可以滿足機(jī)組的啟動用汽和吹管用汽要求。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；1000MW；鍋爐配置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.160

1 電廠熱力系統(tǒng)

鍋爐為1000MW高效超超臨界機(jī)組，配置電動引風(fēng)機(jī)。汽輪機(jī)采用超超臨界、中間再熱、四缸四排汽的汽輪機(jī)。每臺機(jī)組設(shè)1×100%容量汽動給水泵，不設(shè)電動給水泵。

2 電廠啟動鍋爐功能介紹

啟動鍋爐是新建大型火力發(fā)電廠不可缺少的輔機(jī)設(shè)備，由于啟動鍋爐在電廠第一臺和第二臺機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行后，即停止使用，且為間斷運(yùn)行。因此如何合理地選擇啟動鍋爐的容量和蒸汽參數(shù)，使其既能滿足機(jī)組安全啟動的要求，又能節(jié)約建廠投資是十分重要的。

新建電廠，啟動鍋爐主要在機(jī)組啟動時為鍋爐清洗、除氧器加熱、汽機(jī)軸封、給水泵汽輪機(jī)啟動用汽等各用汽點提供滿足壓力、流量等參數(shù)要求的輔助蒸汽。由于各個設(shè)計特點各不相同，機(jī)組啟動期間用汽量也不同，工程設(shè)計中根據(jù)規(guī)程選啟動鍋爐容量。因此，有部分工程存在啟動鍋爐容量偏大，浪費工程投資的現(xiàn)象。

本文結(jié)合1000MW機(jī)組特點，對機(jī)組啟動過程各階段用汽量分析，對啟動鍋爐的容量進(jìn)行論證。

3 啟動鍋爐型式的選擇

根據(jù)最新版“大火規(guī)”《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》（GB 50660-2011）規(guī)定，啟動鍋爐的臺數(shù)和容量宜符合下列要求，采暖地區(qū)宜選用上限： 1000MW級機(jī)組為1×50t/h～2×35t/h或2×50t/h。

啟動鍋爐燃料的選擇宜使啟動鍋爐及其系統(tǒng)的配置簡化。啟動鍋爐采用的燃料主要有燃煤、燃油和燃?xì)?。?jù)設(shè)計經(jīng)驗，部分寒冷地區(qū)采用燃煤啟動鍋爐的電廠，由于燃煤啟動鍋爐上煤、除灰、排水等工藝設(shè)計簡陋，勞動條件差并引起環(huán)境污染等。啟動鍋爐采用燃油或燃?xì)鈺r，系統(tǒng)簡單可靠，運(yùn)行操作方便，占地較小，對燃料的要求較燃煤啟動鍋爐低，同時在啟動期間燃油鍋爐污染物的排放較燃煤鍋爐要少。

4 啟動鍋爐容量的選擇

啟動鍋爐主要用于機(jī)組啟動時為鍋爐清洗、除氧器加熱、軸封供汽、給水泵汽輪機(jī)啟動用汽等各用汽點提供滿足壓力、流量等參數(shù)要求的輔助蒸汽，可減少機(jī)組的啟動時間，減少除氧器、鍋爐水冷壁及空預(yù)器等設(shè)備的腐蝕。

4.1 啟動鍋爐設(shè)置要求

“大火規(guī)”規(guī)定：“需設(shè)置啟動鍋爐的發(fā)電廠，其啟動鍋爐的臺數(shù)、容量和燃料應(yīng)根據(jù)機(jī)組容量、啟動方式、結(jié)合地區(qū)具體情況綜合考慮確定。啟動鍋爐容量應(yīng)只滿足第一臺機(jī)組啟動時熱力系統(tǒng)必需的蒸汽量，不應(yīng)包括主汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)調(diào)試用汽量，不應(yīng)另加裕量；對于采暖地區(qū)應(yīng)滿足必需的采暖用汽量?！?/p>

4.2 機(jī)組耗汽分析

4.2.1 機(jī)組啟動時輔助蒸汽用汽項目

（1）機(jī)組啟動時必須考慮的輔助蒸汽用汽項目。機(jī)組啟動時必須考慮的輔助蒸汽用汽項目為：a）除氧器冷態(tài)啟動加熱蒸汽；b）給水泵汽輪機(jī)啟動用蒸汽；c）主汽輪機(jī)以及給水泵汽輪機(jī)軸封用汽；

d）制粉系統(tǒng)冷爐啟動加熱器用蒸汽；（2）其它輔助蒸汽用汽項目。機(jī)組啟動時需要考慮的其它輔助蒸汽用汽項目為：a）磨煤機(jī)消防蒸汽；b）給水泵汽輪機(jī)調(diào)試用蒸汽。

由于以上兩項蒸汽用戶可以與機(jī)組冷態(tài)啟動時間錯開，可不計入啟動鍋爐容量。

4.2.2 機(jī)組啟動中各用汽點蒸汽量計算

（1）鍋爐清洗工況所需蒸汽量、對于超超臨界直流爐來，由于鍋爐點火前對給水品質(zhì)有著比較嚴(yán)格的要求。為此，通常機(jī)組在初次啟動或長期停爐后啟動前，需對鍋爐進(jìn)行清洗。鍋爐清洗包括冷態(tài)清洗和熱態(tài)清洗兩個階段，首爐啟動時冷態(tài)清洗所需蒸汽量需由啟動鍋爐提供，所以啟動鍋爐的容量首先需滿足鍋爐冷態(tài)清洗的要求。冷態(tài)清洗耗汽量可以與其它蒸汽用戶在時間上錯開；（2）除氧器冷態(tài)啟動工況所需加熱蒸汽量。為減少除氧器以及鍋爐各受熱面的低溫腐蝕，保證其使用壽命，機(jī)組在啟機(jī)之前應(yīng)對除氧器內(nèi)的水進(jìn)行加熱，除氧器冷態(tài)啟動加熱蒸汽量如下：G=[Q×（Hw-Hw0）]/ （Hs-Hw）。式中：G—除氧器冷態(tài)啟動加熱所需的蒸汽量，t/h。Q—冷態(tài)沖洗需要的水量，t/h。Hs—加熱蒸汽焓值，kJ/kg。Hw0—給水在初始水溫下的焓值，kJ/kg。Hw—給水被加熱后水溫對應(yīng)的焓值，kJ/kg。正常情況下，除氧器水箱進(jìn)水溫度為20℃，給水溫度為40℃，啟動鍋爐蒸汽參數(shù)按1.27MPa，350℃。除氧器水箱水加熱至40℃，在滿足機(jī)組上水條件后，啟動給水泵，鍋爐開始升負(fù)荷。此時凝結(jié)水泵同時啟動，給除氧器供水，以保證除氧器水位。目前國內(nèi)除氧器運(yùn)行方式大多按照四段抽汽壓力低于0.147MPa時，給水加熱用蒸汽由輔助蒸汽提供，除氧器采用定壓運(yùn)行方式。此時需要另外考慮的蒸汽用戶有：a）汽機(jī)及小汽機(jī)軸封用汽，約為8t/h。b）制粉系統(tǒng)冷爐啟動用汽，約10t/h。c）給水泵汽輪機(jī)啟動用汽，約30t/h。

4.3 啟動鍋爐蒸汽用戶用量統(tǒng)計（表1）

4.4 設(shè)備價格對比

參考《火電工程限額設(shè)計參考造價指標(biāo)》（2013年水平）， 50t/h啟動鍋爐為355萬元，45t/h啟動鍋爐為325萬元，35t/h啟動鍋爐為260萬元。30%電動啟動給水泵為620萬元。采用電動啟動給水泵即使能減少啟動用汽量，降低啟動鍋爐容量，但設(shè)備費用增加了。同時，如采用電動給水泵還要額外考慮安裝費用。綜上，采用兩臺45t/h的啟動鍋爐是比較經(jīng)濟(jì)合理的。

5 結(jié)論

綜上所述，1000MW機(jī)組在不設(shè)電動啟動給水泵的情況下，分別對首臺鍋爐冷啟動和首臺鍋爐吹管兩種工況下機(jī)組耗汽量進(jìn)行分析，最終確定選用兩臺45t/h的燃油快裝啟動鍋爐，可以滿足機(jī)組的啟動用汽和吹管要求。endprint