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超临界机组“串级临机加热”启动方案

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成果主要完成人

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项目概况

1.立项背景:锅炉点火初期给水温度较低产汽量不足,过、再热器普遍存在干烧冷却量不足问题,壁温变化速率较大,氧化皮生成剥落较快。同时由于蒸汽流量较小,不能迅速地将剥落下来的氧化皮带走,在管径较小的弯头处易形成堵塞引起受热面超温,再次加剧氧化皮的生成。机组并网升负荷后易引起受热面超温甚至爆管,剥落的氧化皮还会堵塞汽轮机主汽阀、旁路系统等部件,威胁机组的安全稳定运行。 启动阶段受热面温升率不易控制,蒸汽温度也往往偏高,不利于汽轮机冲转启动。给水温度偏低在省煤器中大量吸热,造成SCR区域烟温较低达不到催化剂反应温度,脱硝喷氨不能迅速投入造成排放超标。 

2.主要做法:华润渤海电厂提出了“串级临机加热”的启动方案,即启动机组利用临机低温省煤器、除氧器加热、#2高加临机加热、#1高加临机加热以及凝结水排放位置优化等几种方式串联使用提高给水温度,不点火时将给水温度提高至220℃,除去在省煤器、水冷壁中温降后启动分离器温度仍可达到190℃的热态冲洗温度,实现锅炉不点火热态冲洗。 

3.功能效果:华润电力(渤海新区)有限公司分别于2018年5月、2019年3月两次启动中应用“串级临机加热”启动方案,点火前将给水温度加热至230℃,分离器温度稳定在200℃,实现了锅炉不点火热态冲洗。冲转阶段主、再热汽温为410/400℃,冲转参数与厂家规范匹配较好。并网后1小时内脱硝区域烟温达到315℃,较常规启动提前约3小时,顺利投入脱硝喷氨系统,有效规避环保风险。机组启动过程节省燃油约20t。 

4.创新亮点:(1)实现不点火热态冲洗 引入临机低温省煤器加热凝结水、临机二抽蒸汽加热给水,同时将凝结水排放点由5号低加出口优化至精处理前,减少热量损失,提高给水温度,最终实现不点火热态冲洗。 (2)解决启动阶段氧化皮生成剥落集中问题 通过“串级临机加热”方式将临机的热量分级利用到启动机组,温和可控的提高给水温度,在不点火时即可产生蒸汽预热受热面,主再热器内流通的低温蒸汽在点火后又可冷却受热面,解决了锅炉启动阶段温升率控制难点,可有效控制氧化皮的集中生成剥落。 

5.实施应用前后效果(益)情况:(1)实施前 启动阶段壁温控制困难,汽轮机冲转时主再热蒸汽温度高达574/540℃,汽轮机冲转参数严重偏离厂家规范,并网后3.7小时脱硝区域烟温才能达到315℃,满足脱硝喷氨系统投入条件,启动阶段耗费燃油33t。 (2)实施后 启动阶段壁温温和可控,冲转时主再热蒸汽温度控制在410/400℃,冲转参数完美贴合厂家规范,并网后1小时脱硝区域烟温即达到315℃,满足脱硝喷氨系统投入条件,启动阶段耗费燃油10t,节油约20t。 (3)经济性分析 a)设备改造一次性投资费用:36万元。 b)综合机组启动过程时间缩短、减少燃油耗量、减少氧化皮、缩短检修工期等各项费用,年综合收益约为348万元。 c)全年多耗用临机蒸汽费用:32万元。 d)全年按收益约为316万元,其中首年除去改造费用收益为280万元(以上数据按全年启停4台次计)。 6.推广价值及范围 “串级临机加热”启动方式系统流程较为简单,改造实施及运行操作方便,对现役机组及新机组热力系统优化设计具有良好的借鉴意义,超临界机组可普遍推广应用。