（宁夏东部热电股份有限公司 宁夏银川 750000）
摘要：文章结合某热电公司燃机调峰发电要求，分析了燃机余热锅炉结构布置及特点，指出了锅炉运行启动时存在的不足，并提出了运行中的一些有效的调整控制手段。
关键词：余热锅炉；特点；运行控制
前言
燃气-蒸汽联合循环发电机组是目前国际上发展较快的一种发电形式，它具有发电效率高（系统效率最高达50%以上，而燃煤电厂一般发电效率小于42%），建设周期短，负荷调节方便，操作运行简单等优点。余热锅炉作为燃机电厂中的主要部件，它排放无烟尘，二氧化硫排放也极少，因此，大力发展燃机余热锅炉对我国能源电力和环境保护具有重大意义，而由于燃机电厂不仅能作为基本负荷运行，而且可以作为调峰电厂运行，利用这类机组发电有利于改善电网结构，对缓解地区用电负荷紧张起到了很好的作用。燃气-蒸汽联合循环发电机组是由燃气轮机、发电机、余热锅炉、蒸汽轮机或供热式蒸汽轮机共同组成循环系统，其原理是：将燃气轮机作功后排出的高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，然后送入蒸汽轮机发电或利用部分发电作功后的乏气供热，达到热电联产的效果。
1余热锅炉特点
1.1布置及基本参数
以某热电有限公司一台Q393/542-66-3.82/450型燃机余热锅炉为例。该锅炉与MS6001型36MW燃气轮机相匹配，为燃气-蒸汽联合循环电站的配套主机。该锅炉为单压带自身除氧，无补燃型自然循环，露天单层布置，锅炉正压运行，各区段烟道均能承受燃机正常运行下的排气压力及冲击力。锅炉主要由烟气调节门、闸板、过渡烟道、锅炉本体、出口烟道主烟囱、烟道膨胀节、钢架、平台扶梯、外护板等部件组成。其主要参数：最大连续蒸发量66t/h，额定蒸汽出口压力3.82MPa，额定蒸汽出口温度450℃，给水压力5.9MPa，给水温度104 ℃，水处理采用阴阳离子交换。
1.2汽水流程
该锅炉本体受热面采用标准单元模块式结构，由垂直布置的错列螺旋鳍片管和上下集箱组成，便于获得最佳的传热效果和最低的烟气压降。其汽水流程为：除氧器→除氧蒸发器（4 组管屏）→除氧器→省煤器（7 组管屏）→锅筒→蒸发器（10 组管屏）→锅筒→低温过热器（2 组管屏）→喷水减温器→高温过热器→出口集箱→主蒸汽管→用户。
1.3烟气流程
其烟气流程为：燃机侧面排出的烟气通过燃机排气烟道，进入三通烟道，系统单循环时烟气经三通烟道上部流经旁路烟气调节门，从旁通烟囱排出，系统联合循环时，旁通烟气调节门关闭，烟气经三通烟道，过渡烟道烟气调节门，进入过渡烟道，烟气流向及流量分配由两扇烟气调节门控制，通过过渡烟道的烟气进入锅炉本体，依次水平横向冲刷高温过热器，低温过热器，蒸发器和省煤器，再经出口烟道由主烟囱排出。
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2运行中存在问题
由于该热电公司燃机主要作为调峰使用，余热锅炉启动速度快慢直接影响到汽轮机和发电机冲转并网的快慢，因此余热锅炉经常由冷态直接启动，在运行启动中，余热锅炉存在以下问题：
（1）由于锅炉锅筒壁厚为46mm，锅筒是锅炉受热面中尺寸和厚度最大的部件（1500×46×4232mm），这也是限制锅炉升温、升压的关键因素。根据有关电力规范，锅炉启动过程中，锅筒上下壁温不得超过50℃，而实际冷态启动时，最大壁温短时间达到60～ 80℃，远远超过规范所规定的要求，这样，由于锅筒两端壁温差极易造成锅筒壁面超温及受到温差应力作用而受损。
（2）因启动锅炉时间较短，除氧器水箱中的水温长时间达不到设计规定值，甚至在 30～40℃的温度范围内停留40～50min。
（3）在启动锅炉初期，锅筒容易满水，这就需要增加排污次数。
3存在问题原因分析
（1）因为燃机在十几分钟就能达到全速空载，在半个小时内能达到满负荷。此时，启动时烟气挡板门只能有15°～20°的开度，一般操作是燃机全速空载时排烟温度在240℃，随着燃机负荷增加，排烟温度上升，而且燃机进气流量在15MW时开度是57°，在基本负荷时是 84°。当燃机达到全速空载时，烟气挡板门开启，此时，烟气流量远远低于设计值，烟气在烟道中的流量很不均匀，往往是中间流速高而两侧流速低，而锅筒的长度与烟道宽度相当，由于锅筒是横向布置，沿锅筒长度方向的蒸发强度很不均匀，在锅筒汽空间所产生的蒸汽是均匀充满的，换热强度也是比较均匀的，而在水空间，由于自然循环的强弱不同，中间的自然循环较快，在两侧较弱，因此，在锅筒中部水空间水温很快会达到饱和温度，而沿着两侧逐渐减弱，这样就造成锅筒上下壁温中间与两侧的差异，壁温的差异容易引起锅筒超温及受温差应力的作用。
（2）因为该余热锅炉特点是自身除氧，没有采取外来蒸汽加热，所以在锅炉启动时，进入锅筒的给水是冷的，从现场运行经验分析，启炉初期半小时左右省煤器后烟道温度只有60 ～ 80℃，而除氧器水温因为不断的补冷水，水温只有 30～ 40 ℃，通过省煤器加热后，水温也只能达到100℃。而对锅筒来说，由于补的是冷水，这也导致了锅筒上下壁温差的增加。
（3）在启炉过程中锅筒容易满水，一方面是给水泵在运行时而给水阀门有泄漏，使得冷水渗漏进入锅筒；另一方面是受热面水空间的水在不断的加热后会汽化膨胀，造成满水，从而需要增加排污次数，造成热损失的增加和能源的浪费。
4 运行调整控制
（1）由于燃机的排烟温度随燃机负荷增加而增加，运行时将燃机负荷降低并稳定在较小数值，由原来的基本负荷预选到15MW，排烟温度维持在 370℃，保持锅炉烟气挡板尽可能大的开度，使受热面烟气流场均匀，从而降低锅筒壁温的差异。
（2）当锅炉起压后，对主蒸汽管进行暖管。打开主蒸汽旁通阀，利用凝结水向除氧器补水，因为凝结水温度维持在40℃左右，这样就可以减少向除氧器的冷水补给量，提高锅筒给水初温，使得除氧器出来的水温达到设计规定值，这也缓解了锅筒壁面的温差。
（3）启炉时，当锅筒上水至-100mm 时就停止运行给水泵，等锅筒水位确实维持不住时再启动给水泵。这样，就不存在冷水向锅筒的渗漏，减慢锅筒水位随加热进行而迅速增加，从而可以减少排污次数，降低热损失。
5结束语
通过分析余热锅炉运行特点，并采取以上运行调整，保证了此锅炉能在短时间内安全冷态启动，从而担负起调峰的任务。而在当年锅炉内部检验中，也未发现锅筒有超温等异常情况的发生。
参考文献：
[1]庄红钢，陈国封.余热锅炉蒸汽冲管技术应用浅析[J].电站系统工程；
[2]赵振宁.400 MW 级同轴燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉的蒸汽冲管[J].中国电力；
[3]李永生.锅炉冲管方式的选择及应注意的问题[J].中国电力；
论文作者:杜浩成
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/4/12
标签：锅炉论文; 烟气论文; 余热论文; 蒸汽论文; 烟道论文; 温度论文; 省煤器论文; 《电力设备》2017年第29期论文;