淺析工業(yè)燃氣供熱鍋爐熱備方式

洪瑋鑫

(上海申能奉賢熱電有限公司，上海 201417)

0 引 言

隨著社會經(jīng)濟及各工業(yè)園區(qū)不斷發(fā)展，工業(yè)燃氣鍋爐的應(yīng)用范圍更加廣泛。在國家提出的“節(jié)能減排”“集中供熱”理念的影響下，各企業(yè)對燃氣鍋爐在供熱質(zhì)量與安全可靠性的問題提出了新的更高要求。在這種情況下，積極研究燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)熱備保壓技術(shù)，是實現(xiàn)“集中供熱”發(fā)展目標的關(guān)鍵措施。那么，在燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)中以何種方式進行熱備鍋爐，是相關(guān)人員需要研究的重點問題。

1 燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)熱備方式及經(jīng)濟性對比

1.1 最低穩(wěn)定負荷備用

所謂的最低穩(wěn)定負荷備用，即將燃氣備用鍋爐長期穩(wěn)定運行在25%～30%負荷工況下。以我廠SZS50-2.6/250-Q型燃氣蒸汽鍋爐為例，滿負荷蒸發(fā)量為50 t/h，最低穩(wěn)定負荷為12.5 t/h。該方式的優(yōu)點是鍋爐一直處于運行狀態(tài)，如主要供熱鍋爐發(fā)生故障時，能快速確保供熱壓力及流量恢復(fù)正常運行狀態(tài)，不會對熱用戶產(chǎn)生影響。但缺點也比較明顯，在熱網(wǎng)低負荷情況下，由于備用鍋爐運行在最低穩(wěn)定負荷下，造成主要供熱鍋爐無法達到滿負荷運行，降低了鍋爐的效率，從而降低了經(jīng)濟型。

1.2 保壓啟動備用

所謂的保壓啟動備用，即根據(jù)燃氣備用鍋爐的汽包壓力進行一個固定的邏輯設(shè)定，低于某個壓力值時，鍋爐啟動升壓至某個壓力值時停爐，從而確保備用鍋爐長期處于一個熱備用狀態(tài)下，以此縮短鍋爐的啟動至滿負荷時間。以我廠SZS50-2.6/250-Q型燃氣蒸汽鍋爐為例，上汽包壓力低于0.8 MPa時，鍋爐啟動升壓至1.2 MPa時停爐，整個啟動升壓過程約10分鐘，耗氣量約100 m3，每日約需保壓啟動共計10次，共約耗氣量1 000 m3。該方式較最低穩(wěn)定負荷備用經(jīng)濟性好，但恢復(fù)熱網(wǎng)壓力及供熱量的速度較最低穩(wěn)定負荷備用慢。

1.3 鄰爐加熱保壓備用

所謂的鄰爐加熱保壓備用，即從供熱母管上抽頭一路管道接至備用鍋爐，用于維持備用鍋爐長期處于一定壓力下，待需要緊急啟動時，備用鍋爐能快速啟動并拉高負荷。以我廠SZS50-2.6/250-Q型燃氣蒸汽鍋爐為例，從低壓熱網(wǎng)管道(運行壓力為1.5 MPa)抽頭一路直徑89 mm的管道至下汽包，保持上汽包壓力長期維持在1.0 MPa下，每小時耗汽量約1.5 t/h，每日共計約36 t。該方式同樣較最低穩(wěn)定負荷備用經(jīng)濟性好，但恢復(fù)熱網(wǎng)壓力及供熱量的速度較最低穩(wěn)定負荷備用慢，與保壓啟動備用經(jīng)濟性與快速性較一致。

2 不同熱備方式對設(shè)備的影響

2.1 最低穩(wěn)定負荷備用

最低穩(wěn)定負荷備用實際鍋爐處于長期運行狀態(tài)，負荷控制在25%，因此給水調(diào)節(jié)閥、減溫水調(diào)節(jié)閥均處于低開度小流量運行的狀態(tài)下，對閥門的調(diào)節(jié)線性要求比較高，同時對閥門密封面的吹掃較大，縮短了檢修周期，增加了檢維修的費用。正常檢修通常為一年一次，但在實際運行過程中，發(fā)現(xiàn)通常在連續(xù)運行3個月后，閥門有明顯內(nèi)漏現(xiàn)象，解體后發(fā)現(xiàn)閥芯密封面有數(shù)條由于沖刷產(chǎn)生的凹陷。這樣使得汽包水位上升較快以及主汽排氣溫度較低。這樣就需要經(jīng)常性的停爐進行修理，增加了維修的頻次同時，也在修理期間處于無備用鍋爐的狀況發(fā)生，供熱的安全性大大降低。

2.2 保壓啟動備用

保壓啟動備用模式屬于頻繁啟停鍋爐，鍋爐金屬部件長時間處于漲縮的周期性切換狀態(tài)，使得部件易產(chǎn)生疲勞損壞，降低了鍋爐部件的使用壽命，大大增加了鍋爐爆管的可能性。同時由于工業(yè)鍋爐管道及閥門多采用法蘭連接的方式，因此頻繁的啟停鍋爐，會大大增加法蘭連接面滲漏的風(fēng)險。在實際的運行的過程中，鍋爐爆管的位置大多出現(xiàn)在燃燒器附近的前墻水冷壁以及尾部煙道的省煤器處管排，是這由于前墻水冷壁處離火焰噴射的位置最為接近，金屬疲勞最為明顯。其次尾部煙道的省煤器管排由于保壓啟動的時間較短，煙氣的濕度較大，溫度較低，尾部低溫段的腐蝕加劇，管排表面經(jīng)常會有大量的氧化皮脫落，這一現(xiàn)象同時也出現(xiàn)在煙囪內(nèi)壁上。為了減少爆管的發(fā)生次數(shù)，往往在檢修項目中增加更多數(shù)量的金屬檢測，這樣大大提高了檢維修的成本，也使得鍋爐因爆管停爐的風(fēng)險增加，降低了熱網(wǎng)安全運行的可靠性。

2.3 鄰爐加熱保壓備用

鄰爐加熱保壓備用的方式由于是僅對下汽包內(nèi)投入一定壓力的蒸汽，以此確保上汽包保持一定的壓力。由于是直接投入蒸汽的方式，汽包及管排受熱較均勻，鍋爐長期處于壓力及溫度恒定的狀態(tài)，這樣金屬部件就不會受到長期交變應(yīng)力，減低了金屬疲勞，同時由于溫度恒定，各連接件的法蘭處受到熱脹冷縮的交替次數(shù)降低，大大降低了法蘭處泄漏的可能性。最初我廠使用該方法時，由于投入了一定的蒸汽，使得汽包水位會有所上升，需要定期打開排污閥進行放水，但在確定該方法的可靠性后，又對系統(tǒng)進行了優(yōu)化，在投入蒸汽的同時，在汽包處又引出一路管道直接通入除氧器中，使得加熱后的蒸汽又得到了利用。用該方法保壓需要增加一路抽汽閥組，但在其他檢維修的成本上，投入較少，對熱網(wǎng)的安全性大大提高。

同時鄰爐加熱的投入對改善鍋爐運行環(huán)境以及鍋爐快速安全升溫升壓也起著至關(guān)重要的作用。一般來講汽包壁溫差在鍋爐的啟動初期必須嚴格控制，只有盡可能的改善汽包的壁溫溫度分布特性，滿足汽包的壁溫均勻，才能為鍋爐快速啟動創(chuàng)造條件。鍋爐啟動初期壓力較低的情況下，如汽包壁溫差值過大，可能造成汽包的彎曲和變形，并在汽包內(nèi)壁出現(xiàn)附加的應(yīng)力，甚至出現(xiàn)潛在的微裂紋傾向，多次快速啟動必然影響鍋爐運行的安全性。其次鄰爐加熱的投入對于過熱器也起到了相對的保護作用。一般鍋爐在點火啟動開始逐漸升壓期間，由于鍋爐需要投入一定的燃料量，爐膛內(nèi)的輻射熱增加，使得過熱器處在干燒的狀態(tài)，這時部件內(nèi)部就需要有介質(zhì)流動來保護。而點火啟動初期的水循環(huán)還未完全建立，對各系統(tǒng)的保護就有一定困難，特別是處在燃燒調(diào)整不當?shù)膯舆^程中。如果投入了鄰爐加熱，就可以大大縮短啟動時間，起到保護汽包及過熱器等受熱部件的作用。

3 投用鄰爐加熱的情況

由于投用了鄰爐加熱，汽包壓力長期處于0.55 MPa，可縮短啟動時間約15分鐘，大大節(jié)約了天然氣的用量，每年天然氣費用約節(jié)約3萬/年，其次由于無需啟動風(fēng)機，使得動力耗電也得以降低，每年用電費用約節(jié)約1萬/年，整體經(jīng)濟效益較另外二種熱備方式較好。

4 結(jié)束語

根據(jù)上述三種燃氣鍋爐備用的方式優(yōu)缺點，我廠目前采用鄰爐加熱保壓備用的方式，運行2個月以來保壓效果較穩(wěn)定未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷。相較之前使用保壓啟動備用的方式，設(shè)備缺陷明顯較少，大大降低了檢維修成本，提供了熱網(wǎng)運行的安全性。