CN109607496A - 一种发电厂联合循环机组充氮保养方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发电厂联合循环机组充氮保养方法，涉及发电厂联合循环机组保养领域，包括以下步骤：1、利用叉车运输分子筛制氮机到锅炉附近；2、将锅炉的仪用气管路以软管连接的方式连接分子筛制氮机；3、在锅炉的汽包上增加充氮管路，将分子筛制氮机与充氮管路连接；4、利用仪用气管路对分子筛制氮机进行供气；5、利用分子筛制氮机制得保养需要的氮气；6、利用分子筛制氮机制得的氮气对锅炉进行充氮保养。本发明利用分子筛制氮机制氮并对锅炉进行充氮保养，操作简便，响应时间快，不会产生有毒有害废弃物，且运输成本低、仓储空间小、可随时使用，大大降低了充氮保养成本。

Description

一种发电厂联合循环机组充氮保养方法

技术领域

本发明涉及发电厂联合循环机组保养领域，尤其涉及一种发电厂联合循环机组充氮保养方法。

背景技术

联合循环机组运行方式的多样化和不确定性，在选择停(备)用防锈蚀技术时候所要考虑的因素和边界条件远比常规火电厂复杂。联合循环机组在运行期间存在热备用、冷备用两种状态：热备用状态时，锅炉上水，燃机投盘车，机组按电网要求随时启动运行；冷备用状态时，锅炉不上水，电网提前通知后，锅炉再上水，特定的运行方式给机组停(备)用保养方式的选择增加了难度。

以NG-54000F-R型余热锅炉为例，具体参数如下所示：

表1 NG-54000F-R型余热锅炉容积

部件名称	容积(m<sup>3</sup>)
		高压系统总水容积	166.71
中压系统总水容积	109.29
		低压系统总水容积	119.87
总容积	395.87

表2计算用基础数据

数据项目	缩写	数值	单位	备注
					锅炉容积	V<sub>a</sub>	400	m<sup>3</sup>	杭锅提供(表1)
标准大气压	P	0.1	MPa	标准值
					置换要求压力	P<sub>n</sub>	0.13	MPa	参考同类电厂
氮气瓶容积	V<sub>1</sub>	0.04	m<sup>3</sup>	标准氮气瓶
					氮气瓶压力	P<sub>1</sub>	12.5	MPa	标准氮气瓶
氮气瓶价格	C<sub>1</sub>	55	元	包含运输费采购价

针对联合循环机组定位于调峰机组，启停次数多、停(备)用时间长，冷、热备用频繁交替的情况，且地处长江，空气中的湿度、盐雾环境影响大的特点，可选择的保养方式如下：

1)成膜胺法，保养效果好，但成本极高，对停机时间有严格要求，无法灵活运行，且需要进行后续废液处理，对生态建设有一定影响，适用于余热锅炉和汽轮机系统冷备用、大小修的保养及较长时间的保养；

2)热炉放水余热烘干法，在停机过程中通过系统操作实现，简便易行，可短期使用，但保养效果差，无法长时间保持保养效果，适用于余热锅炉系统临时停用的保养；

3)充氮法，目前各大电厂大多使用高压氮气冲氮，但成本较高，需要周边环境能提供充足的气源条件，适用于余热锅炉系统冷备用的保养及时间范围较宽的保养，不适用于地处偏远的电厂。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种发电厂联合循环机组充氮保养方法，操作简便、无污染、使用成本低、响应时间快、保养效果好、持续时间长，实现地处偏远的电厂联合循环机组的保养。

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如何开发一种发电厂联合循环机组充氮保养方法，解决现有技术中成本高、污染大、操作复杂的问题，实现机组在长时间冷备情况下良好的保养效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种发电厂联合循环机组充氮保养方法，包括以下步骤：

步骤1、利用叉车运输分子筛制氮机到锅炉附近；

进一步地，分子筛制氮机的重量为1.5～3吨，所述分子筛制氮机的外形尺寸为长2m，宽1m，高2m；

步骤2、将仪用压缩气源经过仪用气管路以软管连接的方式连接分子筛制氮机；

进一步地，仪用气管路的总管位于所述锅炉的0米层，锅炉的充氮位置位于锅炉的0米层；

步骤3、在锅炉的低压系统、中压系统和高压系统的汽包上增加充氮管路，将分子筛制氮机与充氮管路连接；

进一步地，充氮管路设有逆止阀和截止阀，实现隔绝作用；

进一步地，充氮管路的截面尺寸根据分子筛制氮机的出口管径配置，充氮管路上设有直径为25mm的快速接头，以提高充氮效率；

步骤4、利用仪用气管路对分子筛制氮机进行供气；

进一步地，分子筛制氮机包括空气净化单元、空气缓冲单元、氧氮分离单元、氮气缓冲单元和控制单元，分子筛制氮机的气体来源为仪用压缩气源；

步骤5、利用分子筛制氮机制得保养需要的氮气；

进一步地，分子筛制氮机为全自动连续运行，工作使用的电源为现场检修电源，电压包括380V和220V；

进一步地，分子筛制氮机的出口压力具有可调节功能，由分子筛制氮机自动控制，保证系统不超压，不产生安全隐患；

进一步地，分子筛制氮机完成充氮工作的时长不超过24小时，且保证所述充氮管道内氧气浓度低于5％；

步骤6、利用分子筛制氮机制得的氮气对锅炉进行充氮保养；

进一步地，整套充氮保养系统使用电磁阀控制。

在本发明的较佳实施方式中，本发明的技术方案在充氮保养过程中不会产生有毒有害废弃物，具有环保无污染的优点；同时，操作简便，不需配合锅炉热态放水等操作，只需在原设备上增设冲氮管路；并且，响应时间快，无需进行预操作和准备时间。

在本发明的另一较佳实施方式中，本发明的技术方案使用分子筛制氮机从空气中分离氮气，制氮成本低，仅需一台设备即可完成制氮工作，具有运输成本低、仓储空间小、可随时使用的优点。本发明能提供充足的氮气来源，大大降低了充氮保养成本。

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是本发明的一个较佳实施例的发电厂联合循环机组充氮保养方法的分子筛制氮机结构原理图；

图2是本发明的一个较佳实施例的发电厂联合循环机组充氮保养方法的充氮系统示意图；

图3是本发明的一个较佳实施例的发电厂联合循环机组充氮保养方法的充氮口及分子筛制氮机平面布置图；

其中，1-分子筛制氮机，2-仪用气其他用户，3-仪用气管路，4-充氮管路，5-逆止阀，6-截止阀，7-快速接头，8-锅炉低压系统，9-锅炉中压系统，10-锅炉高压系统，11-空气净化单元，12-空气缓冲单元，13-氧氮分离单元，14-氮气缓冲单元，15-控制单元，16-不合格氮气，17-仪用压缩气源，18-软管。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

实施例：

如图1所示，本发明公开了一种发电厂联合循环机组充氮保养方法，利用分子筛制氮机1制取氮气，向锅炉的低压系统8、中压系统9和高压系统10供气实现联合循环机组的充氮保养。仪用气管路3的总管位于锅炉的低压系统8、中压系统9和高压系统10的0米层，仪用气管路3连接分子筛制氮机1和仪用压缩气源17并向分子筛制氮机1提供压缩空气。锅炉的低压系统8、中压系统9和高压系统10的充氮位置也位于锅炉的0米层，在锅炉的低压系统8、中压系统9和高压系统10的汽包上增设充氮管路4，将分子筛制氮机1与充氮管路4连接，在充氮管路4上设置逆止阀5和截止阀6，实现隔绝作用。充氮管路4的截面尺寸根据所述分子筛制氮机1的出口管径配置，将原直径10mm的充氮接口改装为25mm的快速接头7，以提高充氮效率。

如图1所示，本发明要求设备在24小时内完成充氮工作，并保证充氮管路4内氧气浓度低于5％，因此，根据目前联合循环机组使用的锅炉参数，可计算保养所需冲入氮气体积V_n如下：

若采用24小时制氮完成，产气量需

为保证所选设备的产气量不小于此标准，因此选用重量1.5～3吨、长2m、宽1m、高2m的分子筛制氮机1作为氮气制取设备。分子筛制氮机1由叉车运输，满足两台联合循环机组的使用。

如图1所示，分子筛制氮机1为全自动连续运行，现场无需专人24小时看护，在使用时加强设备监护，定期巡视即可。分子筛制氮机1工作使用的电源为现场检修电源，电源电压包括380V和220V。整套充氮保养系统使用电磁阀控制，无复杂的附属系统。使用移动式的分子筛制氮机1对锅炉进行充氮保养，分子筛制氮机1的出口压力具有可调节性，由分子筛制氮机1根据接入的低压系统8、中压系统9、高压系统10自动控制，保证系统不超压，不产生安全隐患，安全性能较高。

如图1所示，本发明通过使用分子筛制氮机1现场制氮替代高压氮气瓶对锅炉的低压系统8、中压系统9和高压系统10进行充氮，实现以最快的速度对锅炉的低压系统8、中压系统9和高压系统10进行充氮保养，15～30分钟即可开始提供系统保养所需的氮气，实现短期内满足保养需求。本发明中分子筛制氮机1可长期使用，维护成本低，保养成本低。本发明中分子筛制氮机1为成熟设备，但现有的技术领域中未运用于电厂制氮。

如图1和图2所示，分子筛制氮机1包括空气净化单元11、空气缓冲单元12、氧氮分离单元13、氮气缓冲单元14和控制单元15，具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快、能耗低，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性强的特点。分子筛制氮机1的气体来源为压缩空气，压缩空气经空气净化、空气缓冲、氧氮分离、氮气缓冲步骤进入控制单元15，排出不合格氮气16后制得保养所需的氮气。分子筛制氮机1具有速度快、纯度高的优势，在能达到特定要求的前提下，可以使用其他类型的制氮设备进行替代。

如图1和图3所示，本发明使用仪用压缩气源17通过仪用气管路3提供的压缩空气作为分子筛制氮机1的气源，取代空压机、空气缓冲罐以及空气净化装置，用软管18连接仪用气管路3与分子筛制氮机1，节约了购置成本，缩小了设备体积，减轻了设备重量，便于运输。同时，仪用气管路3改造完成后，使用进气反吹空压机进行供气，操作简便。

如图1、图2所示，分别对分子筛制氮机1和氮气瓶的充氮成本进行分析，分子筛制氮机1购入成本70000元，运行时使用380V或220V电源，按厂商提供的技术参数，干燥机功率为1.1kW，控制单元15功率为0.2kW，按一次制氮24小时计算，一次需耗电约31.2度，平均工业电价格1.09元/度，所以保养一次需用34元。

单瓶氮气可制标准大气压氮气如下：

单次氮气瓶置换所需数量如下：

单次氮气瓶置换所需金额如下：

C＝n×C₁＝240×55＝13200元

对单位体积氮气的成本比较，氮气瓶制氮100m³的成本如下：

分子筛制氮机1充氮100m³的成本(包含设备折旧成本)如下：

对投资回报进行分析如下：

综上所述，在分子筛制氮机1购置后，使用6次即可抵消购置分子筛制氮机1所需的成本，后续使用仅需支付使用电费，单次成本34元，相比氮气瓶单次置换所需的13200元金额，成本极低，可以极大节约保养成本。

具体充氮保养步骤为：

第一步，利用叉车运输分子筛制氮机1到锅炉附近；

第二步，将仪用压缩气源17经过仪用气管路3用软管18连接分子筛制氮机1；

第三步，在锅炉的低压系统8、中压系统9和高压系统10的汽包上增加充氮管路4，将分子筛制氮机1与充氮管路4连接；

第四步，利用仪用气管路3对分子筛制氮机1进行供气；

第五步，利用分子筛制氮机1制得保养需要的氮气；

第六步，利用分子筛制氮机1制得的氮气对锅炉进行充氮保养。

参考同类型燃机电厂近几年机组年运行小时数约2000小时，机组平均负荷率75％，调峰两班制运行，机组每日运行16小时(6：00～22：00)，晚间热备用8小时，则每台机组年热备用时间如下：

停机天数如下：

365-166.7＝198.33天

参照同类电厂年平均启停次数，可推算本发明投入运行后平均单次停机天数为2.5天。因此，本发明具有广泛的实用性和显著的经济效应，大部分停机备用理论上均能使用充氮法进行锅炉保养工作。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，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，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种发电厂联合循环机组充氮保养方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、利用叉车运输分子筛制氮机到锅炉附近；

步骤2、将仪用压缩气源经过仪用气管路以软管连接的方式连接分子筛制氮机；

步骤3、在所述锅炉的低压系统、中压系统和高压系统的汽包上增加充氮管路，将所述分子筛制氮机与所述充氮管路连接；

步骤4、利用所述仪用气管路对所述分子筛制氮机进行供气；

步骤5、利用所述分子筛制氮机制得保养需要的氮气；

步骤6、利用所述分子筛制氮机制得的氮气对所述锅炉进行充氮保养。

2.如权利要求1所述的发电厂联合循环机组充氮保养方法，其特征在于，所述分子筛制氮机包括空气净化单元、空气缓冲单元、氧氮分离单元、氮气缓冲单元和控制单元，所述分子筛制氮机的气体来源为压缩空气。

3.如权利要求1所述的发电厂联合循环机组充氮保养方法，其特征在于，所述仪用气管路的总管位于所述锅炉的0米层，所述锅炉的充氮位置位于所述锅炉的0米层。

4.如权利要求1所述的发电厂联合循环机组充氮保养方法，其特征在于，所述充氮管路设有逆止阀和截止阀，实现隔绝作用。

5.如权利要求1所述的发电厂联合循环机组充氮保养方法，其特征在于，所述充氮管路的截面尺寸根据所述分子筛制氮机的出口管径配置，所述充氮管路上设有直径为25mm的快速接头，以提高充氮效率。

6.如权利要求1所述的发电厂联合循环机组充氮保养方法，其特征在于，所述分子筛制氮机的重量为1.5～3吨，所述分子筛制氮机的外形尺寸为长2m，宽1m，高2m。

7.如权利要求1所述的发电厂联合循环机组充氮保养方法，其特征在于，所述分子筛制氮机为全自动连续运行，工作使用的电源为现场检修电源，电压包括380V和220V。

8.如权利要求1所述的发电厂联合循环机组充氮保养方法，其特征在于，所述分子筛制氮机的出口压力具有可调节功能，由所述分子筛制氮机自动控制，保证系统不超压，不产生安全隐患。

9.如权利要求1所述的发电厂联合循环机组充氮保养方法，其特征在于，所述分子筛制氮机完成充氮工作的时长不超过24小时，且保证所述充氮管道内氧气浓度低于5％。

10.如权利要求1所述的发电厂联合循环机组充氮保养方法，其特征在于，整套充氮保养系统使用电磁阀控制。