摘 要：通過技術改造，在老爐上安裝蒸汽推動裝置，使用蒸汽推動啟爐，可帶來比較可觀的經(jīng)濟效益.同時還可以改善啟爐過程的安全性。

關鍵詞：蒸汽推動；鍋爐；應用

華電能源股份有限公司富拉爾基熱電廠有八臺鍋爐，其中1～6號鍋爐是在上世紀50年代和60年代安裝投產(chǎn)運行，7、8號鍋爐是在上世紀90年代安裝投產(chǎn)運行，其中，#7、#8爐原始安裝時已安裝了啟爐蒸汽推動裝置。由于1～6號鍋爐設計定型年代較早，原設計無啟爐蒸汽推動裝置，啟爐過程是直接用點火油槍進行緩慢升溫升壓。

隨著企業(yè)節(jié)能降耗工作的深入開展，特別是近年來燃油價格的大幅度上漲，蒸汽推動這一啟爐前的輔助裝置得到了高度重視。所謂蒸汽推動，就是在啟爐前先用汽機的工業(yè)抽汽加熱爐水，達到一定參數(shù)后鍋爐再投入點火油槍，這樣，再整個啟爐過程中，使用了一些做過功的廉價蒸汽，取代了部分價格昂貴的燃油，降低了啟爐成本。如果1～6號鍋爐都安裝上蒸汽推動裝置，那么每年在啟爐這一項上就可以 顯著提高經(jīng)濟效益。由于蒸汽推動裝置安裝在鍋爐水冷壁下聯(lián)箱內(nèi)，其對爐水的加熱比用油槍點火加熱更均勻，使受熱面金屬的膨脹也更加均勻，從而使啟爐過程的安全性也相應提高。

1～6號鍋爐簡介

1～6號鍋爐是采用分散式下降管、光管式水冷壁、雙汽包結構，循環(huán)方式為自然循環(huán)。其主要額定參數(shù)如下：

1 蒸汽推動的工作原理

蒸汽推動裝置實質上就是安裝在鍋爐水冷壁下聯(lián)箱內(nèi)的蒸汽加熱設備。主要結構包括：水冷壁下聯(lián)箱內(nèi)部帶有均汽孔的加熱蒸汽管、水冷壁下聯(lián)箱外部蒸汽連接管和控制閥門等。帶均汽孔的蒸汽管布置在下聯(lián)箱內(nèi)部，與下聯(lián)箱軸向平行。均汽孔是在加熱管上沿軸向均勻鉆的小孔，它的作用是使爐水在下聯(lián)箱內(nèi)沿聯(lián)箱長度方向均勻加熱。

在啟爐前，開啟蒸汽控制閥門投入加熱蒸汽，蒸汽經(jīng)下聯(lián)箱外部連接管進入聯(lián)箱內(nèi)部蒸汽管，加熱蒸汽通過蒸汽管上的均汽孔噴入爐水中，以混合方式加熱下聯(lián)箱內(nèi)的爐水。爐水在下聯(lián)箱內(nèi)受熱后，通過大汽包、水冷壁、下降管和下聯(lián)箱產(chǎn)生自然循環(huán)，爐水逐漸被加熱，溫度和壓力逐漸升高。當爐水的溫度和壓力接近加熱蒸汽的參數(shù)時，蒸汽推動結束，即可關閉加熱蒸汽控制閥門，投入點火油槍繼續(xù)升溫升壓。

下聯(lián)箱處于鍋爐水水循環(huán)回路的最低點，當下聯(lián)箱內(nèi)的爐水被蒸汽加熱后，其密度減小，與上部汽包、水冷壁和下降管內(nèi)的爐水產(chǎn)生密度差，爐水在這個密度差的作用下，下聯(lián)箱內(nèi)被加熱的爐水沿水冷壁和下降管上升，汽包、水冷壁和下降管內(nèi)的溫度較低的爐水通過水冷壁和下降管向下聯(lián)箱沉降，在下聯(lián)箱內(nèi)再被加熱。這樣循環(huán)往復，爐水以自然對流傳熱的方式使整個水循環(huán)系統(tǒng)的爐水逐步被加熱。當爐水達到一定的溫度和壓力后，再啟動鍋爐燃燒系統(tǒng)繼續(xù)升溫升壓。

2 采用蒸汽推動啟爐的優(yōu)點

2.1 節(jié)約燃油

富拉爾基熱電廠鍋爐采用母管制運行方式，冷態(tài)啟爐，鍋爐啟爐至并汽需4個小時，若無蒸汽推動，鍋爐從點火升壓到并汽，一直需要投油燃燒。若啟爐前投入蒸汽推動，那么在冷態(tài)啟爐時，可縮短鍋爐點火到并汽的時間，節(jié)省一部分燃油。冷態(tài)啟爐初始的爐水參數(shù)為：壓力0MPa，溫度90℃左右。蒸汽推動的加熱蒸汽采用汽機0.8～1.3 MPa抽汽，蒸汽推動結束時的爐水參數(shù)按0.6 MPa溫度163℃來計算，根據(jù)啟爐升壓時間表，投入燃燒系統(tǒng)升到此參數(shù)需要1小時45分鐘。由此看來，使用蒸汽推動裝置，對應此時間段的燃油被節(jié)省下來。

2.2 減少工質損失

在沒有有使用蒸汽推動的情況下冷態(tài)啟爐時，由于鍋爐點火初期投入的油槍少，火焰在爐膛內(nèi)的分布并不均勻，從而使得水冷壁受熱不均，若不采取措施，將使水冷壁等受熱面金屬膨脹不均，產(chǎn)生較大的熱應力，危害設備的安全。為了使設備金屬均勻膨脹，一般采用下聯(lián)箱放水的方法，使各循環(huán)回路的爐水溫度接近，放水多取決于各下聯(lián)箱之間的溫差。

采用蒸汽推動后，使啟爐初期的金屬膨脹問題得到改善。因為每個下聯(lián)箱內(nèi)都安裝了蒸汽加熱裝置，而下聯(lián)箱又處于爐水循環(huán)回路的最低點，使爐水各循環(huán)回路的對流傳熱效果更佳。因此爐水循環(huán)系統(tǒng)金屬受熱膨脹更均勻，在蒸汽推動階段基本不用進行下聯(lián)箱放水，使工質損失減少。

另外，在蒸汽推動階段不開過熱器疏水，也相應減少了工質損失。

2.3 改善了啟爐過程的金屬設備安全

啟爐升壓過程需要一定的時間，就是為了保證鍋爐汽水系統(tǒng)金屬設備均勻受熱，使金屬自由均勻地膨脹，減小金屬的熱應力，確保設備的安全。如果盲目地縮短啟爐時間，雖然可以提高啟爐過程的經(jīng)濟性，但是會給汽包等設備的金屬安全及設備結構安全造成危害，影響設備的安全運行和使用壽命。

在啟爐前使用蒸汽推動，可以縮短鍋爐點火到并汽的時間，而在蒸汽推動的時間段內(nèi)，鍋爐汽包、水冷壁、下降管、下聯(lián)箱熱膨脹的均勻性要比爐內(nèi)燃料加熱更好。這是因為蒸汽加熱裝置分布在每個下聯(lián)箱內(nèi)，而下聯(lián)箱又是爐水循環(huán)回路的最低點，在下聯(lián)箱內(nèi)加熱爐水，對流傳熱效果更好，下聯(lián)箱、水冷壁、下降管的金屬熱膨脹均勻，熱應力小。

若不采用蒸汽推動，鍋爐點火初期一般投入一支油槍，爐內(nèi)火焰充滿度較差，爐內(nèi)水冷壁受熱很不均勻，受熱強的循環(huán)回路金屬膨脹速度快，而受熱弱的循環(huán)回路不易建立穩(wěn)定的自然循環(huán)，金屬膨脹速度慢，若不采取下聯(lián)箱放水等措施，就會給金屬和設備結構帶來很大的應力，甚至損壞設備。對于大汽包，由于各循環(huán)回路進入汽包的水溫溫差大，也會產(chǎn)生較大的熱應力，影響汽包的金屬安全和使用壽命。

由此可見，啟爐采用蒸汽推動，鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)金屬受熱更均勻合理，產(chǎn)生的熱應力相對較小。因此，采用蒸汽推動啟爐，可以提高啟爐過程的安全性。

3 采用蒸汽推動啟爐產(chǎn)生的經(jīng)濟效益

3.1 加熱前后蒸汽和爐水參數(shù)的變化

加熱蒸汽采用汽機0.8～1.3MPa抽汽母管蒸汽，蒸汽溫度為290℃。鍋爐啟爐前的初始狀態(tài)為冷態(tài)。蒸汽推動投入后，爐水溫度逐步升高，當爐水溫度上升到汽包壓力下的飽和溫度之后，則汽包壓力隨爐水溫度的升高而升高，這時爐水的溫度和壓力，就是飽和溫度和飽和壓力。當汽包壓力與加熱蒸汽壓力達到平衡點時，加熱自動停止。這時的汽包壓力比加熱蒸汽壓力約低0.2MPa，這是由爐水循環(huán)回路的高度差決定的。

加熱前爐水參數(shù)為：壓力：0MPa；溫度：80℃；焓：335kj/kg。

加熱后爐水參數(shù)為：壓力：0.6MPa；溫度：163℃；焓：689.1kj/kg。

加熱蒸汽參數(shù)： 壓力：0.8MPa；溫度：290℃；焓：3032.6kj/kg。

3.2 啟爐過程產(chǎn)生的經(jīng)濟效益

3.2.1 使用油槍升壓付出的代價

由上述可知，蒸汽推動加熱結束時，鍋爐汽包壓力是0.6MPa，爐水溫度是163℃。若用油槍點火升壓達到上述參數(shù)，按鍋爐運行規(guī)程的啟爐時間表計算，需要1小時45分，這段時間要耗燃油2.5噸。燃油按5000元/噸計，價值12500元。

3.2.2 使用蒸汽推動付出的代價

大汽包按零水位計，爐水初始壓力0MPa，初始溫度80℃。水循環(huán)系統(tǒng)爐水所占容積為34m3，爐水的密度ρ=903.6kg/m3。大小汽包、水冷壁、下降管、下聯(lián)箱的金屬總重量為181噸（按圖紙尺寸計算）。

3.2.3 采用蒸汽推動啟爐的年經(jīng)濟效益

由以上數(shù)據(jù)可知，采用蒸汽推動每次啟爐可節(jié)省費用12500-470=12030元。公司每年每臺爐平均啟停4.5次，照此計算，每臺爐的年平均經(jīng)濟效益為54000元。若1～6號爐都使用蒸汽推動，那么公司每年在啟爐方面的經(jīng)濟效益就有324000元。

以上只是從燃油和加熱蒸汽的價值對比得到的經(jīng)濟效益，若把減少的工質損失和增加的輔機耗電考慮在內(nèi)，實際效益比上述計算結果還要大。由此可見，采用蒸汽推動啟爐，不僅可以改善啟爐過程的安全性，還可以帶來可觀的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]楊世銘.傳熱學（第二版）[M].北京：高等教育出版社.

[2]龐酈鳴，陳軍鍵.水和水蒸汽熱力性質圖和簡表[M].北京：高等教育出版社.

作者簡介：張立成（1977年11月-）男，遼寧省遼陽人，技師，華電能源股份有限公司富拉爾基熱電廠鍋爐檢修車間技術員，研究方向：熱力專業(yè)。