1000MW 机组邻机加热系统经济性分析

■孟胜利，柯 文，齐 玄 ■河南省电力勘测设计院，河南 郑州 450007

1 引言

1.1 锅炉本体启动系统功能

超超临界锅炉的本体启动系统是超超临界机组的一个重要组成部分。启动系统的主要功能就是完成冷态、热态清洗，在锅炉启动、低负荷运行及停炉过程中，建立并维持炉膛内的最小给水流量，以保护炉膛水冷壁，满足机组启动及低负荷运行的要求，回收启动过程中的工质和热量，提高机组的运行经济性。

1.2 锅炉本体启动系统要求

启动工况下的给水量按25%BMCR 流量考虑，省煤器入口压力约为1.2MPa。

1.3 锅炉本体启动系统运行

由于直流炉对水质要求较严格，为了保证锅炉受热面内表面清洁，对停运时间较长的机组应进行锅炉清洗。锅炉清洗主要目的是清洗沉积在受热面上的杂质、盐分和腐蚀生成的氧化铁等。锅炉清洗包括冷态清洗和热态清洗。

1.3.1 冷态清洗

冷态清洗一般将清洗水在除氧器内加热到一定温度，通过给水前置泵升压后，给水经高加旁路向锅炉输送清洗水，清洗的流量约为25%B-MCR，持续时间8 小时，清洗水全部排出系统。当储水箱出口的清洗水Fe ＜500ppb 或浊度＜3、油脂＜1ppm、PH 值＜9.5 时，清洗结束。

1.3.2 热态清洗［1］

锅炉热态冲洗的最佳温度为190℃左右，对新建电厂的第一台机组启动，为了既能够满足锅炉热态冲洗的基本要求、又不至于将启动锅炉的出力选择很大，将锅炉首次热态冲洗的温度由190℃左右降低到120℃左右，本文在做方案比较是按一台机组运行，一台机组热态冲洗进行论述。

2 邻机加热启动系统方案技术分析

2.1 锅炉启动冲洗方案

(1)方案一:通过锅炉点火加热炉内给水，实现锅炉的热态冲洗。(2)方案二:在方案一基础上，增设锅炉的邻机启动加热系统，锅炉无需点火也可实现锅炉的冷态和热态冲洗。

2.2 邻机加热启动系统的目的

设置锅炉邻机加热启动系统是为了在无需锅炉点火的情况下，通过该系统将给水加热至锅炉热态清洗要求的温度，以便缩短启动时间，达到节煤的目的。

2.3 邻机启动加热系统的组成

在高压加热器上连通邻机蒸汽，使用邻机蒸汽通过高加将锅炉给水升温;在机组冷态、温态或热态启动时，间接加热锅炉受热面，在锅炉受热面温度接近它源蒸汽压力对应的饱和温度后，启动烟风系统，锅炉开始点火，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大断油热负荷后切断它源蒸汽，并进入常规启动方式;在极热态启动时，当锅炉吹扫结束后锅炉点火，在启动制粉系统后利用旁路系统使燃煤负荷高于最低断油热负荷后切断它源蒸汽，并进入常规启动方式。

2.4 临机加热设计参数

2.4.1 邻机加热蒸汽系统

除氧器的启动加热蒸汽来自辅助蒸汽系统，辅助蒸汽系统的汽源有两个，分别为:四段抽汽和冷段抽汽。

2.4.2 邻机加热蒸汽量计算

(1)锅炉冷态冲洗

为了在满足锅炉冷态冲洗要求的情况下、兼顾机组启动时的给水除氧要求，将冷态冲洗水温由80℃提高至110℃。

根据锅炉冷态冲洗要求:冲洗流量为25%BMCR，水温为110℃，加热蒸汽来自辅助蒸汽系统，参数为0.78Mp.a、371.2℃［2］，据此可以计算出将730t/h 给水由20℃提高至110℃，所需的加热蒸汽流量为:87.7t/h;

(2)锅炉热态冲洗

在锅炉不点火情况下，当锅炉在热态冲洗方式下运行时，炉内循环水温度为190℃，此种冲洗方式下25%B -MCR 的清洗水当水质合格后，启动循环泵将给水打循环进行热态清洗。

当第二台机组启动时，先利用临机四段抽汽将给水在除氧器内由20℃加热到110℃，然后给水经2 号高加，由来自邻机的再热冷段抽汽，将给水加热至190℃，据此可计算出将730t/h 给水由110℃提高至190℃，所需的加热蒸汽流量为:108t/h。

3 两种锅炉点火启动系统的技术经济比较

3.1 技术比较

方案一:通过锅炉点火加热炉内给水，实现锅炉的冷态和热态冲洗。锅炉点火微油点火节油方式。加大除氧器启动蒸汽管道，实现锅炉120℃热态冲洗。

方案二:在方案一基础上，增设锅炉的邻机启动加热系统，锅炉无需点火可实现锅炉的冷态和热态冲洗。热态冲洗水温为190℃的方案，即采用临机四段抽汽在除氧器内加热给水和邻机再热冷段抽汽至本机2 号高加加热给水。该方案增加了一套抽汽系统及加热器疏水系统。

3.2 经济比较

3.2.1 初投资估算

由上述两个方案的技术对比分析可知出二者的投资差别较小，估算方案二比方案一的管道、阀门投资增加约160 万元左右。

3.2.2 运行费用估算

以下分析计算的边界条件:

(1)方案一锅炉由热态冲洗开始点火启动。方案二锅炉由热态冲洗完成后开始点火启动。

(2)热态清洗运行持续时间按6h 计算。

(3)锅炉保证效率按93.5%、管道效率按99%计算。

(4)标煤价格:700 元/吨。

(5)微油点火25%BMCR 负荷平均油耗量约8t/h。

(6)制粉电耗:10kW.h/吨煤。

(7)电价:0.4191 元/kWh。

方案一:本文按锅炉点火和助燃采用微油点火节油方式。

(1)燃煤费用:锅炉在25% BMCR 工况下消耗的设计煤量约97.40t/h，折合标煤量约60.58t/h。

则6h 热态冲洗费用为:6 ×60.58 ×556=20.21 万元

(2)少油点火耗油:6 ×8 ×4000=19.2 万元

(3)制粉系统电费用:0.3974 ×6 ×97.4 ×10=0.23 万元

通过以上分项计算可以知，在不计锅炉辅机耗电费用的情况下，锅炉热态冲洗持续时间按6h 计算，费用约为39.64 万元。

方案二:热态冲洗方式:在本期机组启动时，需要临机冷段加热蒸汽流量～108t/h，临机四段抽汽加热蒸汽87.7t/h，运行持续时间按6h计算，耗汽总量～1171.2t。折算为供热量为3234GJ，相当于～119t 的标准煤，燃煤费用约8.33 万元人民币。

3.3 两种锅炉启动加热系统技术经济比较汇总

根据上述分析和计算，对两种启动系统的技术经济汇总见表1。

表1 两种启动启动系统的技术经济比较

本文两台机组按每年冷态启动一次计算，设置临炉加热所需初投资2.55 年即可回收成本，经济效益显著。

4 结论

综上所述，本文推荐不点火进行热态冲洗方案，即采用邻机四段抽汽和再热冷段加热给水至190℃的热态冲洗方案。该启动系统方案不仅热态冲洗效果好，还可以提高点火前炉内环境温度、缩短锅炉点火后的启动时间、提高点火成功率、节约启动燃料费用。与采用常规热态清洗方案相比，临机加热方案增加投资160 万元，每次冷态启动节省运行费用31.31 万元，本文按两台机组按每年冷态启动一次计算，设置临炉加热所需初投资2.55 年即可回收成本，经济效益显著。

［1］东方锅炉厂.锅炉运行说明书.

［2］上海汽轮机厂.热平衡图.