CN101140059A - 疏水扩容启动直流锅炉邻汽加热锅炉的启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了疏水扩容启动直流锅炉的邻汽加热锅炉的启动方法，在待启动机组上的高压加热器上连通有可接收他源加热蒸汽的管道；先用他源蒸汽通过高压加热器使机组锅炉给水升温；在冷态或温态或热态启动时，间接加热锅炉受热面，在其温度接近他源蒸汽的饱和温度后加大给水流量至最低点火流量以上，启动风烟系统，锅炉点火，在启动制粉系统后利用旁路系统尽快增加热负荷，待燃煤热负荷高于最低断油热负荷后切断燃油，并进入常规启动方式；在极热态启动时，吹扫结束后，当给水与锅炉水冷壁温差小于规程设定值后加大给水流量至最低点火流量以上，锅炉点火，待燃煤热负荷高于最低断油热负荷后切断燃油，并进入常规启动方式。本发明的方法具有节能效果。

Description

疏水扩容启动直流锅炉邻汽加热锅炉的启动方法

技术领域

本发明涉及火力燃煤发电机组领域，尤其涉及一种汽轮发电机组的直流炉加热启动方法。

技术背景

随着燃煤电厂技术的日益成熟和节能减排等环保要求的不断提高，大型火电机组已普遍选用超临界及超超临界参数，因此直流炉成为了唯一选择。直流炉启动方式与常规汽包炉有所不同。就世界范围看，目前较多地采用疏水扩容启动式和炉水循环泵式。这两种启动方式各有其优缺点，由于疏水扩容启动式直流炉具有系统简单可靠，初投资较少的优点，通常在机组不参与两班制运行的情况下有较多应用。但是，疏水扩容启动具有以下显著缺点：启动系统汽水损失大，低负荷和频繁启停特性较差，尤其是极热态启动，由于没有炉水循环泵，且较低的给水温度和水冷壁之间存在较大的温差，需要较长时间才能增加给水流量至最低点火流量，这使得极热态启动所耗时间太长。

在点火方式上，疏水扩容启动直流炉与常规汽包炉相比没有大的区别。随着燃料及油价的不断上涨，直流炉和汽包炉一样都背负着运营成本不断攀升的巨大包袱，特别是在机组建成初期需要大量用油的调试阶段。为了减少锅炉启动用油、降低成本，很多电厂已经开始尝试各种新型锅炉点火方式来达到启动时少用油甚至不用油的目的。目前主要存在如下两种新型点火方式：等离子点火方式和小油枪点火方式(双强点火方式)。

等离子点火技术开创了锅炉点火不用油的新途径。但该技术属于冷炉冷风点火，在点火阶段有50％～65％左右的煤因为不能燃烬而浪费。若大量未燃烬的煤粉滞留在锅炉内部或尾部，会成为锅炉安全的重大隐患。且由于冷炉条件下用等离子点燃的煤粉燃烧速率低，火焰燃程长，容易造成低蒸发量时部分对流受热面的永久性伤害。除此之外，现有等离子点火技术要求不能摆动燃烧器角度，从而对调节再热蒸汽温度的方法产生了限制。

小油枪点火方式与等离子点火有着很大的相似性，只是将等离子燃烧室改为小油枪助燃室而已，因此，等离子点火方式的主要缺点基本仍然存在。

因此，本领域中现有的火电机组启动方法还有待于在低成本、高可靠性方面做进一步改善。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种低运营成本、高可靠性和快速的锅炉启动方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种疏水扩容启动直流炉的邻汽加热锅炉的启动方法，在所述机组的某一高压加热器上连通一路有可接收他源加热蒸汽的管道，用来加热锅炉的给水，间接地加热锅炉；所述方法包括：

当所述机组为极热态启动时，在所述锅炉进行炉膛吹扫、受热面降温的同时，锅炉适当进水，所述他源加热蒸汽通过所述高压加热器使所述锅炉给水升温，使给水温度接近所述加热蒸汽的饱和温度，逐步缩小水冷壁与给水间的温差。当两者温差小于规程设定值时，加大给水流量至高于所述锅炉的最低点火流量值，锅炉开始点火，当一、二次风加热至满足投粉条件时启动机组制粉系统，并利用旁路系统尽快增加热负荷，待燃煤热负荷高于最低断油热负荷后切断燃油，所述机组转入常规启动方式。

当所述机组为热态启动时，采用常规辅汽通过除氧器加热锅炉给水的同时打开所述加热蒸汽管道上的阀门，所述他源加热蒸汽通过所述高压加热器使所述锅炉给水进一步升温，当锅炉受热面金属温度接近加热蒸汽的饱和温度时，加大给水流量至高于所述锅炉的最低点火流量值，并启动烟风系统，锅炉开始点火，当满足投粉条件时启动制粉系统并利用旁路系统尽快增加热负荷，待燃煤热负荷高于最低断油热负荷后切断燃油，所述机组转入进入常规启动方式。

当所述机组为冷态或温态启动时，采用常规辅汽通过除氧器加热锅炉给水至初定温度值后，打开所述加热蒸汽管道上的阀门，所述他源加热蒸汽通过所述高压加热器使所述锅炉给水继续升温，当锅炉水冷壁加热接近极限时，启动烟风系统，锅炉开始点火，在机组启动制粉系统后利用旁路系统尽快增加热负荷，待燃煤热负荷高于最低断油热负荷后切断燃油，所述机组转入常规启动方式。

较佳地，通过调节所述加热蒸汽进入高压加热器的压力和流量来满足所述锅炉水冷壁等受热面的温升速率的要求。

较佳地，所述高压加热器单独设置一路疏水直接引至除氧器，回收全部的疏水工质和热量。

较佳地，在所述机组的邻汽加热蒸汽管上增设一路接至前一级高压加热器的支接管，并通过所述支接管上的调节阀控制所述前一级高压加热器的进汽压力，使给水加热温升由前、后两级高压加热器分担。

本发明中提到的“他源加热蒸汽”是指来自待启动的所述机组以外非自身来源的蒸汽，其来源可以是临近的另一机组，也可以是其他蒸汽发生装置。通常大部分火电厂考虑不同机组间的辅汽供应，一般建有两台或两台以上机组，而容量大于50MW的机组都有蒸汽压力约6Mpa一档的抽汽，这个品位的抽汽能加热给水至270℃左右(6Mpa的饱和蒸汽温度为275℃)，大大提高了给水温度。本发明正是在所述机组和另一机组的抽汽或蒸汽发生装置之间建立加热蒸汽管道连通，利用该抽汽加热所述机组的给水。经过加热的给水在满足锅炉水冷壁升温速率的条件下可以将锅炉各受热面金属温度提高到一相当的温度，在仅增加了少量管道、阀门的情况下，利用低廉、便捷的抽汽等他源蒸汽替代昂贵的燃油实现了预热锅炉的技术效果，达到降低发电成本，缩短启动时间的目的，同时，较高的给水温度大大改善了点火后炉内的热环境，包括提高了排烟温度和热风温度，提高了受热面的金属壁温，极大的改善了燃烧条件，缩短了燃油点火至投煤直到切除燃油的时间，极大的减少了燃油量，提高了投煤粉初期煤粉的燃尽率，提高了启动阶段的安全性和经济性。

简而言之，本发明的疏水扩容启动直流锅炉的邻汽加热启动方法是利用原有的高压加热器，用蒸汽替代燃油，以锅炉给水为载体来预热锅炉，并在锅炉点火后维持锅炉的热环境，提高排烟及一、二次风温度，从而达到缩短锅炉启动时间、减少点火用油、降低厂用电等电厂能耗及提高运行安全性的综合目的。

疏水扩容启动直流锅炉的邻汽加热锅炉启动方法在机组各种状态下启动方面都有其独特的优点，主要体现在以下几个方面：

其一，在机组冷态或温态或热态启动时，本发明的启动方法不像常规启动方式需要投油加热锅炉，而是通过加热给水，利用阀门调节加热蒸汽的压力和流量来满足锅炉的升温速率，并在调节锅炉给水升温期间关闭风机和风门档板，消除通风散热损失，并使炉膛和其他受热面均匀加热，当给水温度接近加热极限(蒸汽压力对应的饱和温度)且满足锅炉点火条件时启动机组烟风系统，锅炉开始点火。此时的炉膛已均匀加热至较高温度，喷入炉膛内的燃油能充分燃烧，燃烧效率远比冷炉时要高，由于给水在暖炉时先加热了省煤器，拥有巨大表面积的省煤器成了巨大的“暖风器”，排烟先经过省煤器受热并通过空气预热器加热了一次风和二次风，因而能在短时间内满足投粉条件，大大缩短了锅炉启动的投油时间，进一步减少锅炉启动点火的燃油量，同时由于投油时间缩短，可以尽快投入电除尘器，更好地满足电厂环保要求。

其二，在机组传统的极热态启动时，仅通过除氧器加热的给水由于温度大大低于水冷壁出口壁温而不能大量进入锅炉。通常在这种情况下，疏水扩容的启动办法是靠调节少量的进水流量来控制锅炉水冷壁出口壁温缓慢下降，直到两者温差缩小至规程允许值，加大给水流量至高于锅炉最低点火流量值以上，锅炉开始点火。整个启动过程耗时长，热量损失和耗油量大。同时在点火后，较低的给水温度造成省煤器变成了巨大的“冷却器”，排烟在省煤器内被冷却而造成一、二次风不能在空气预热器内得到有效加热，从而恶化了燃烧条件，大大增加了助燃油的使用量和燃煤的不完全燃烧损失。

本发明的启动方式在极热态启动中具有很大优势。由邻汽加热给水，通常给水温度可以达到250℃以上，因此锅炉能在短时间内实现重新点火。同时加热过的给水可以维持省煤器和水冷壁始终处于热态，保持较高的排烟温度，热烟气通过空气预热器换热能很快加热一、二次风至满足投粉条件，在改善运行条件的同时大大缩短投油时间和启动时间，最大限度的减少了热损失，降低了启动成本。

其三，本发明的机组启动方式中所用抽汽若取自邻近机组，即取自相邻汽轮机已经发过电的蒸汽，这将提高该机组的热效率，同时由于邻近机组被抽汽，必然引起如下变化：该机组高压缸进汽增多，其再热系统压降减小，末级叶片余速损失减少等。这些变化还增加了汽机内效率，提高了邻近机组的安全性。

其四，本发明的启动方法对于加热锅炉给水所需的蒸汽量很有限，成本很低。经粗略计算，一台百万千瓦级的锅炉加热1000t的给水按照温升150℃(从120℃加热至270℃，以参数为6Mpa/320℃作为抽汽，锅炉汽水分离器为230℃的疏水回收至除氧器)计算，蒸汽量仅增加64t，且在此阶段中，主要厂用辅机均不必开启，节省的厂用电费用即远超过了增加的加热蒸汽开支。因此不论是锅炉在何种状态下启动，不管是与现有技术的常规疏水扩容启动方式相比(需要大量燃油)还是与新型点火方式相比(需要烧煤且用电)，本发明消耗的启动成本都要低得多，同时安全性大大增加。

其五，本发明的启动方式具有投资少，系统简单，容易操作，效益显著，不限参数等级等优点，其安全性远高于现有任何启动方式，具有很大的市场应用前景。对于有辅助蒸汽的机组(不局限于高参数抽汽)，只需加装相应容量的加热蒸汽管道和回收疏水的连接管道，阀门组，做好相应的热工控制即可以实现。

其六，本发明的启动方式可应用于新型点火方式的机组。利用邻汽加热锅炉可以提高炉膛受热面金属温度，由冷炉点火转为热炉点火，大大改善燃烧条件，提高等离子点火方式(或小油枪点火方式)的煤粉燃烬率，提高机组的运行经济性和安全性。

因此，利用邻汽加热疏水扩容启动的直流锅炉这一新型启动方式能明显降低机组投资，减低启动成本，节约能源，缩短再启动时间，具有广阔的应用前景。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的邻汽加热启动方法的系统原理示意图；

图2是本发明的邻汽加热启动方法一具体实施例的结构示意图；

图3是本发明的启动方法另一具体实施例的系统原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的邻汽加热启动方法的系统原理示意图。其中，他源蒸汽来自于待启动的所述机组A的邻近机组B，蒸汽压力6MPa。图1中线条0表示机组A的原有管道，虚线表示机组B的系统，机组B引至机组A的高压加热器5的线条为加热蒸汽管道1，管道1上装有止回阀2、截止阀3和调节阀4，阀2用于防止A机的抽汽倒灌至B，阀3用于投入和切除他源加热蒸汽，阀4用于调节进入机组A的高压加热器的蒸汽流量和压力。

当机组A极热态启动时，本发明的方法包括以下步骤：

步骤一，按规程进行炉膛吹扫，受热面逐渐降温；

步骤二，锅炉开始适当进水，同时打开加热蒸汽管道1上的阀门3和4，来自机组B的加热蒸汽通过高压加热器5加热机组A的锅炉给水，以使给水温度达270℃左右，使省煤器在进水后温度不低于270℃，维持炉内热环境；

步骤三，吹扫结束后，当水冷壁与给水间温差小于规程允许值(如80℃)时加大给水流量至最低点火流量以上，锅炉开始燃油点火；

步骤四，经过省煤器后较高温度的排烟在空气预热器内加热二次风及热一次风，当加热到规程允许温度(如150℃)时，启动所述锅炉的制粉系统，利用旁路系统尽快增加热负荷，待燃煤热负荷高于最低断油热负荷后切断燃油，随即转为常规启动方式，即按现有疏水扩容启动直流炉点火后的常规运行步骤启动，在此过程中，当汽温和汽压满足条件后即可冲转汽轮机。且当锅炉进入纯直流态后，调节煤水比调节过热汽温，调节燃烧率调节主汽压力和负荷等等。

当机组A为冷态启动时，本发明的方法包括以下步骤：

步骤一，机组A的锅炉进水并进行循环清洗至炉水品质合格；

步骤二，待作为给水的除氧器饱和水加热锅炉至水冷壁出口水温升速率明显减缓(如1℃/min)或达到规程初定温度值(如120℃)，打开加热蒸汽管道1上的阀门3和4，启动邻汽加热，调节进入高压加热器5的蒸汽压力和流量，以控制锅炉水冷壁升温速率，同时着手回收品质合格的疏水；

步骤三，当给水温度接近270℃，且水冷壁出口温升速率明显减缓时(如1℃/min)，加大给水流量至最低点火流量以上，启动风机和空气预热器，锅炉开始点火；

步骤四，当一、二次风加热到规程允许投煤粉的温度时(如热一次风和二次风的温度达到150℃)，启动锅炉制粉系统，利用旁路系统尽快增加热负荷，待燃煤热负荷高于最低断油热负荷后切断燃油，随即转为常规启动方式。

下面再结合图2具体描述本发明的疏水扩容启动的直流锅炉邻汽加热启动方法具体实施例，图中蒸汽压力仍以6Mpa为例。

在机组冷态启动时：

步骤一，锅炉进水，给水由给水泵8打入省煤器进口集箱4并进入锅炉受热面；

步骤二，循环清洗，即进入锅炉的给水经省煤器3、水冷壁2、水冷壁出口集箱1、汽水分离器15、分离器水箱14、大气扩容器和扩容器疏水箱13后排入地沟12，直至炉水品质合格，品质合格的炉水可以按品质高低回收，品质较低的炉水通过疏水泵18回收至凝汽器11，经由凝结水泵10打入除氧器9，品质较高的炉水通过调节阀17直接回收至除氧器9；

步骤三，继续向锅炉进水，并对其疏水进行回收，待作为给水的除氧器饱和水加热锅炉至水冷壁出口水温的升温速率明显减缓(如1℃/min)；

步骤四，打开加热蒸汽管道阀门，将邻汽5通入高压加热器7继续加热给水，并通过除氧器回收高压加热器疏水；

步骤五，通过调节进入高压加热器7的蒸汽压力和流量控制锅炉升温升压速率，直至给水温度接近所述他源蒸汽的饱和温度——270℃，且水冷壁出口温升速率明显减缓时(如1℃/min)；

步骤六，加大给水流量至最低点火流量以上，启动风机和空气预热器，锅炉点火；

步骤七，当一、二次风加热到规程允许温度时(如热一次风和二次风的温度达到150℃)，启动所述锅炉的制粉系统，利用旁路系统尽快增加热负荷，待燃煤热负荷高于最低断油热负荷后切断燃油，随即转为常规方式。

需要对图2补充说明的是，标号6表示高压加热器7的本机抽汽系统，标号16表示过热器，高压加热器7的疏水用虚线表示，图2中标号1～4、14～17所指设备属于锅炉范畴。

对于图2所示实施例，超临界机组在额定负荷跳闸后极热态启动时，由于锅炉各受热面金属管内壁清洁(不需要循环清洗)且金属壁温很高，炉膛水冷壁出口温度不低于400℃，而锅炉给水仅经过除氧器加热，温度只有120℃左右，因此启动过程不同于上述冷态启动。

机组为极热态启动主要包括以下步骤：

步骤一，按规程进行炉膛吹扫，同时锅炉开始适当进水，打开加热蒸汽管道阀门，将邻汽5通入高压加热器7加热给水，以确保省煤器3进水温度不低于270℃，维持炉内热环境；

步骤二，待吹扫结束且水冷壁出口壁温与给水温差小于规程限定值(如80℃)后，加大给水流量至最低点火流量以上，启动烟风系统，锅炉开始燃油点火；

步骤三，当一、二次风加热到规程运许温度时(如热一次风和二次风的温度达到150℃)，启动锅炉制粉系统，利用旁路系统尽快增加热负荷，待燃煤热负荷高于最低断油热负荷后切断燃油，随即转为常规启动方式。

对图2有如下补充说明：利用阀门17回收工质时，该启动方式能够回收大部分工质和热量，经济性很好。另外，为减少排入大气扩容器的多余工质及其热量损失，在安全范围内，应尽可能提高除氧器的工作压力。

如图3所示为本发明的另一具体实施例，本实施例与上述实施例的方法基本相同，所不同之处在于，当高压加热器8在邻汽加热过程中的加热温升超过其允许值时，可以采用分流部分蒸汽至其前一级高压加热器9的方法。图3中线条0表示邻汽加热系统总管，线条1表示从加热蒸汽总管上支接出的附加抽汽管路，管路上设置调节阀7和截止阀6，阀7用于调节进入前一级高压加热器9的进汽压力，从而由两级高压加热器8、9分担给水加热温升，减小了单级高压加热器对给水的加热温升，降低了加热器的热应力，阀6用于当机组切回正常抽汽后，防止高加8的进汽窜入高加9。

需要对图3补充说明的是，标号2表示他源加热蒸汽，标号3表示止回阀，标号4表示截止阀，标号5表示调节阀，标号10表示给水泵，标号11表示常规抽汽，标号12表示除氧器，图3中虚线表示两级高压加热器8、9的疏水。

综上所述，本说明书中所述的只是本发明的一种较佳具体实施例。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的权利要求保护范围内。

Claims (12)

1.一种疏水扩容启动直流锅炉邻汽加热锅炉的启动方法，在待启动机组的高压加热器上连通有可接收他源加热蒸汽的管道；所述方法包括：

先利用所述他源蒸汽通过所述高压加热器使所述机组的锅炉给水升温；

其后，在冷态或温态或热态启动时，所述他源蒸汽通过加热给水而间接加热所述锅炉的受热面，在所述受热面金属温度接近所述他源蒸汽的饱和温度后，加大给水流量至最低点火流量以上，启动所述锅炉的风烟系统，所述锅炉开始点火，在机组启动制粉系统后利用旁路系统尽快增加热负荷，待燃煤热负荷高于最低断油热负荷后切断燃油，所述机组转为常规启动方式；

在极热态启动时，在所述锅炉炉膛吹扫的同时适当进水，所述他源蒸汽加热所述锅炉给水以减少所述给水与所述锅炉受热面的温差，并维持省煤器处于热态，吹扫结束后当温差小于规程设定值后加大给水至最低点火流量以上，所述机组启动风烟系统，所述锅炉开始点火，当一、二次风加热至规程允许温度时启动制粉系统，而后利用所述机组的旁路系统尽快增加热负荷，待燃煤热负荷高于最低断油热负荷后切断燃油，所述机组转为常规启动方式。

2.如权利要求1所述的邻汽加热锅炉的启动方法，其特征在于：当所述机组为冷态或温态启动时，首先采用常规辅汽加热所述机组的锅炉进水，当所述机组的锅炉进水达到一规程初定温度值后，打开所述加热蒸汽管道上的阀门，所述他源加热蒸汽通过所述高压加热器使所述机组的锅炉给水继续升温。

3.如权利要求1所述的邻汽加热锅炉的启动方法，其特征在于：当所述机组为热态启动时，在采用他源蒸汽加热给水的同时，仍利用常规辅汽对除氧器进行加热。

4.如权利要求1所述的邻汽加热锅炉的启动方法，其特征在于：当所述机组为极热态启动时，所述他源加热蒸汽通过所述高压加热器使所述锅炉给水升温，维持炉内热环境。

5.如权利要求1或2或3或4任一所述的邻汽加热锅炉的启动方法，其特征在于：通过调节所述加热蒸汽的压力和流量来控制所述锅炉水冷壁的温升速率。

6.如权利要求1所述的邻汽加热锅炉的启动方法，其特征在于：在所述机组的邻汽加热蒸汽管上增设一路接至前一级高压加热器的支接管，并通过所述支接管上的调节阀控制所述前一级高压加热器的进汽压力，使给水加热温升由前、后两级高压加热器分担。

7.如权利要求1所述的邻汽加热锅炉的启动方法，其特征在于：在所述锅炉用所述他源蒸汽加热直到点火前，仅在炉膛吹扫时需要开启风机，其他时候均关闭所有风机。

8.如权利要求1所述的邻汽加热锅炉的启动方法，其特征在于：在所述锅炉用所述他源蒸汽加热直到点火前，进入所述锅炉的给水都将通过汽水分离器排出，这些疏水在水质合格时可回收至除氧器。

9.如权利要求1所述的邻汽加热锅炉的启动方法，其特征在于：当锅炉点火以后，所述他源蒸汽继续加热给水，维持省煤器的热状态以改善炉内热环境。

10.如权利要求1所述的邻汽加热锅炉的启动方法，其特征在于：当所述机组启动完毕后，所述高压加热器正常工作抽汽的压力接近邻汽压力时，关闭所述加热管道上的阀门，恢复正常用汽。

11.如权利要求1所述的邻汽加热锅炉的启动方法，其特征在于：当所述机组的旁路系统容量较小或仅为一级旁路时，在锅炉点火启动后尽快启动汽轮发电机，并在所述机组并网后尽快增加负荷，以使所述锅炉热负荷能尽快达到最低断油负荷。

12.如权利要求1所述的邻汽加热锅炉的启动方法，其特征在于：当汽水分离器的疏水可回收至除氧器，则从除氧器流出，流经高压加热器和锅炉的工质又全部返回至除氧器，形成一个完整的水循环；因存在高压加热器疏水这一增量，工质循环将不平衡，为安全运行，保证除氧器水位在安全范围内，必须将多余的锅炉疏水排至大气扩容器。

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