（国电湖南宝庆煤电有限公司 湖南邵阳 422000）
摘要：由于启动锅炉占地面积大，耗油量大，运行维护复杂，且必须至少要求两人以上才能运行，公司拟取消启动锅炉系统。当取消启动锅炉后，2台机组同时停运而1台炉需冷态点火启动，此时没有辅助汽源，冬季一次风风温为大气温度0℃左右或更低，达不到常温25℃，无法启动磨煤机制粉进行锅炉点火（经实际试验，锅炉冷炉启动磨煤机制粉点火一次风温40℃以上为宜），为解决上述问题，决定在热一次风管上加装电加热器，在两台机组同时停运的况下，能保证满足锅炉冷态启动磨煤机制粉进行点火的前提条件。
关键词：启动锅炉；取消；冷炉启动；一次风道；电加热器
一、建议背景
目前，大多数新建火力发电厂均设置有启动锅炉，以备在全厂停机后给机组提供启动辅汽。如果启动锅炉故障，机组启动困难。由于启动锅炉占地面积大，耗油量大，运行维护复杂，且必须至少要求两人以上才能运行，我公司拟取消启动锅炉系统。为了取消启动锅炉设备系统，在机组双停冬天气温低时能使一次风温升高达40℃，启动磨煤机制粉点火，缩短机组启动的时间，在空预器热一次风管出口加装了电加热器。
二、改造前系统及设备设计状况
国电湖南宝庆煤电有限公司为国电集团新建煤电一体化发电企业，2×660MW超临界机组分别于2011年12月9日和2012年4月28日通过168试运行。
1、宝庆电厂2*660MW机组锅炉点火系统是烟台龙源公司设计并供货的微油点火系统，锅炉冷态点火时，热一次风管设计布置有旁路风道蒸汽暖风器对冷一次风加热，辅助蒸汽由邻机或启动锅炉提供，锅炉点火用油为0号轻柴油，油点火采用二级点火，先用高能点火器点燃点火油枪，然后由点火油枪点燃煤粉。炉制粉系统采用冷一次风机正压直吹系统，一次风压设计额定值17 kPa。
2、冷一次风空气从空气预热器引出后为热一次风，在空气预热器出口分炉左、炉右侧各一根φ2400热一次风管，热一次风管路有蒸汽加热器旁路。改造增设的电加热器在一次热风旁路上，电加热器可依据现场实际布置在炉左热一次风蒸汽暖风器前后或炉右侧热一次风旁路上，机组点火启动初期时使用。
三、增设电加热器的目的
当取消启动锅炉后，2台机组同时停运而1台炉需冷态点火启动时，没有辅助汽源，冬季一次风风温为大气温度，0℃左右或更低，达不到常温25℃，无法启动磨煤机制粉进行锅炉点火（经实际试验，锅炉冷炉启动磨煤机制粉点火一次风温40℃以上为宜）。为解决上述问题，在原点火系统基础上进行优化改造，即在热一次风管上加装电加热器，在两台机组同时停运的况下，能保证满足锅炉冷态启动磨煤机制粉进行点火的前提条件。
四、具体改造方案的确定
总体思路：在充分论证讨论的基础上，在#1、2锅炉一次母管上增设电加热系统，改造方案是在原有一次风母管上加装一台电加热器，并在其进出口用电动挡板进行隔离。在机组点火初期，空气预热器出口热一次风流经旁路加热器，电加热器为连续运行方式，当旁路一次风温到达200℃后停用电加热器及热一次风旁路，热一次风走主风通道（机组额定负荷时主风通道风温386℃）。#1、2炉改造前、后系统流程简图如下：
改造前期，我公司就锅炉热一次风增加电加热器改造具体设计方案与厂家进行了交流，初步方确定：
1、根据设定值（40℃），设计电热器的负荷。通过计算，电加热器的电负荷为1500KW，外形结构为1800x1800x5000（宽x高x长）。一次风电加热器共有五组电加热器，分别由五组开关供电，五组开关分别接至锅炉PC及公用MCC。每组加热器又细分为六个单元，每个单元通过隔离开关控制。运行中可根据实际需要进行分别控制。每组电加热器功率为300KW（每个单元约50KW），电加热器总功率5*300=1500KW。
2、电加热器内部采用的是鳍片式电热管，长时间磨损，热效率会降低，不运行时需要隔离，延长使用寿命，进出口均需设计密封性能较好的隔离挡板门。一次风电加热器进、出口设置有隔离挡板，挡板门为双密封结构，中间通入冷一次风进行密封冷却。进、出口隔离挡板连杆转动时通过机械带动密封冷却风门进行开关。进、出口隔离挡板在开启位置时冷却风被隔断，进、出口隔离挡板在关闭位置时密封冷却风被打开，保证电加热器在退出后热一次风不会串入，避免接线盒及绝缘子、电缆等损坏。内部加热管需制作均匀，需采取加装梳形卡等办法进行固定。电加热器的阻力在1000Pa左右，与暖风器串联后阻力阻力在1500Pa。
3、电加热器设计的耐受温度应该能够满足正常运行的350℃要求，电气进线需在侧面、需要考虑绝热或耐温。
4、电加热器重约8吨，应考虑13.7m平台的承载能力，需校核设备支撑的平台载荷。
5、电气接线盒要求接线方便，整个壳体须密封严密不外漏。。
6、由于现场检修空间不够，无法满足向上抽出管组，加热器管组的设计制作需考虑从侧方抽出。
7、保护：一次风机停连跳电加热器，温度测点5取3，达到100℃跳电加热器。
8、外壳需考虑可靠接地，除了接线盒处，其他部位也要考虑足够的接地点。
9、在额定功率下，加热元件的工作寿命不少于20000小时；
在试装运行后，再次对上述方案进行了完善：
1、电加热器接线端隔热层厚度不足，增加到不小于200MM厚。
2、设计的接线柱密封存在漏风问题，增加设计接线盒冷却风管道、阀门。
3、加热器进出口增加的新风道与原一次热风道的膨胀差考虑不足，重制膨胀节。
4、接线盒盒盖密封由橡胶条密封更改为盘根密封。
5、配电柜要求防水防尘，防护等级达到IP54。在额定工作电压下，加热器额定功率允许偏差为±10%；加热器进线电源为三相三线制，电压AC 380 V；共5路，每路300KW。
6、加热元件的设置应留有一定的余量，且具有在一定温度范围内保持恒温的功能。
五、最终选定的设备参数、规格：
设备参数表
六、改造后系统运行效果：
2015年#1机组一次风电加热器改造后，多次进行了无启动锅炉冷态点火启机试验，取得成功，2016年又在#2炉增加了一次风电加热器。新增的电加热器可以将一次风温提高40℃以上，温升能满足要求，运行可靠，运行中的本体未超温，免维护，完全可以满足点火启动初期磨煤机的制粉要求，完全满足机组开机的需要。自从一次风电加热投入以来，我公司启动锅炉处于闲置停用状态。
七、运行注意事项
1、由于启动初期没有蒸汽对空预器吹灰，必须保证油枪着火正常、上优质点火煤，加强对空预器监视，防止出现尾部燃烧事故。
2、电加热器接线盒不能耐高温。各接线盒与风道之间虽有隔热层，但隔热效果有限。因此机组运行中无论电加热器在什么状态均需开启各接线盒冷却风对接线盒进行冷却。接线盒冷却风同样取至冷一次风。
3、当热一次风温度大于150℃时，应及时停止一次风电加热器运行，并将热一次风走主路，切断进入电加热器的热一次风。一次风电加热器退出运行后，除应关闭电加热器进、出口隔离挡板外，同时还应检查开启进、出口挡板密封风及电加热器接线盒密封风。
4、当邻机运行，本机用邻机蒸汽供一次风暖风器时，也应注意在热一次风温度大于150℃时，及时退出一次风蒸汽暖风器，并将热一次风走主路。避免电加热器因温度高损坏。
八、经济效益及社会效益：
1、以每年无邻机启动5次为例，每次因不启启动锅炉可节约燃油5h*1.5吨=7.5吨，约60000元。一次风电加热器启动运行时五组电加热器全部投入，每组电加热器只需投入4个单元，每小时耗电约1000KW，启动锅炉每小时耗电220KW，耗电增加成本5h*（1000-220）*0.5=1950元/次。则一年可以节约成本5*（60000-1950）=290250元，每年启动锅炉的维护检修保养费用（约50万）、压力容器和安全阀等检验费用（约8万），共计每年节省费用约87万元，3年即可以收回成本。
2、一次风电加热器系统属于我公司专业自主设计、改造，重点考虑了节能降耗，由于系统简化，运行、检修维护成本低（基本无检修维护工作量），节能明显，极大的节约了人力物力投入。
3、本项目可以为新建或已投运并配备有启动锅炉设备火电厂的系统设计、改造提供新的思路，有很好的借鉴作用，600MW火电机组的启动锅炉系统设备采购、土建施工、安装、调试，单项投资概算约500万元，可以大大节省投资和场地。
九、结束语
一次风电加热器是我公司相关人员会同制造厂家共同研究设计制造的，该改造项目为全国电厂首例，作为一项科技创新，我公司大胆尝试并获得成功。在新建机组设计阶段直接替换启动锅炉，较大节约投资成本和节省投产后保养维护费用，新建或已投运的火力发电厂（配备有启动锅炉）可以借鉴，值得推广。
论文作者:吴爱军,黄德胜,张启平,成丽波
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/18
标签：锅炉论文; 电加热器论文; 加热器论文; 机组论文; 风管论文; 制粉论文; 挡板论文; 《电力设备》2018年第17期论文;