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        淺析工業(yè)燃?xì)夤徨仩t熱備方式

        2021-11-29 13:58:58洪瑋鑫
        應(yīng)用能源技術(shù) 2021年1期

        洪瑋鑫

        (上海申能奉賢熱電有限公司,上海 201417)

        0 引 言

        隨著社會經(jīng)濟(jì)及各工業(yè)園區(qū)不斷發(fā)展,工業(yè)燃?xì)忮仩t的應(yīng)用范圍更加廣泛。在國家提出的“節(jié)能減排”“集中供熱”理念的影響下,各企業(yè)對燃?xì)忮仩t在供熱質(zhì)量與安全可靠性的問題提出了新的更高要求。在這種情況下,積極研究燃?xì)忮仩t供熱系統(tǒng)熱備保壓技術(shù),是實現(xiàn)“集中供熱”發(fā)展目標(biāo)的關(guān)鍵措施。那么,在燃?xì)忮仩t供熱系統(tǒng)中以何種方式進(jìn)行熱備鍋爐,是相關(guān)人員需要研究的重點問題。

        1 燃?xì)忮仩t供熱系統(tǒng)熱備方式及經(jīng)濟(jì)性對比

        1.1 最低穩(wěn)定負(fù)荷備用

        所謂的最低穩(wěn)定負(fù)荷備用,即將燃?xì)鈧溆缅仩t長期穩(wěn)定運(yùn)行在25%~30%負(fù)荷工況下。以我廠SZS50-2.6/250-Q型燃?xì)庹羝仩t為例,滿負(fù)荷蒸發(fā)量為50 t/h,最低穩(wěn)定負(fù)荷為12.5 t/h。該方式的優(yōu)點是鍋爐一直處于運(yùn)行狀態(tài),如主要供熱鍋爐發(fā)生故障時,能快速確保供熱壓力及流量恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài),不會對熱用戶產(chǎn)生影響。但缺點也比較明顯,在熱網(wǎng)低負(fù)荷情況下,由于備用鍋爐運(yùn)行在最低穩(wěn)定負(fù)荷下,造成主要供熱鍋爐無法達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行,降低了鍋爐的效率,從而降低了經(jīng)濟(jì)型。

        1.2 保壓啟動備用

        所謂的保壓啟動備用,即根據(jù)燃?xì)鈧溆缅仩t的汽包壓力進(jìn)行一個固定的邏輯設(shè)定,低于某個壓力值時,鍋爐啟動升壓至某個壓力值時停爐,從而確保備用鍋爐長期處于一個熱備用狀態(tài)下,以此縮短鍋爐的啟動至滿負(fù)荷時間。以我廠SZS50-2.6/250-Q型燃?xì)庹羝仩t為例,上汽包壓力低于0.8 MPa時,鍋爐啟動升壓至1.2 MPa時停爐,整個啟動升壓過程約10分鐘,耗氣量約100 m3,每日約需保壓啟動共計10次,共約耗氣量1 000 m3。該方式較最低穩(wěn)定負(fù)荷備用經(jīng)濟(jì)性好,但恢復(fù)熱網(wǎng)壓力及供熱量的速度較最低穩(wěn)定負(fù)荷備用慢。

        1.3 鄰爐加熱保壓備用

        所謂的鄰爐加熱保壓備用,即從供熱母管上抽頭一路管道接至備用鍋爐,用于維持備用鍋爐長期處于一定壓力下,待需要緊急啟動時,備用鍋爐能快速啟動并拉高負(fù)荷。以我廠SZS50-2.6/250-Q型燃?xì)庹羝仩t為例,從低壓熱網(wǎng)管道(運(yùn)行壓力為1.5 MPa)抽頭一路直徑89 mm的管道至下汽包,保持上汽包壓力長期維持在1.0 MPa下,每小時耗汽量約1.5 t/h,每日共計約36 t。該方式同樣較最低穩(wěn)定負(fù)荷備用經(jīng)濟(jì)性好,但恢復(fù)熱網(wǎng)壓力及供熱量的速度較最低穩(wěn)定負(fù)荷備用慢,與保壓啟動備用經(jīng)濟(jì)性與快速性較一致。

        2 不同熱備方式對設(shè)備的影響

        2.1 最低穩(wěn)定負(fù)荷備用

        最低穩(wěn)定負(fù)荷備用實際鍋爐處于長期運(yùn)行狀態(tài),負(fù)荷控制在25%,因此給水調(diào)節(jié)閥、減溫水調(diào)節(jié)閥均處于低開度小流量運(yùn)行的狀態(tài)下,對閥門的調(diào)節(jié)線性要求比較高,同時對閥門密封面的吹掃較大,縮短了檢修周期,增加了檢維修的費用。正常檢修通常為一年一次,但在實際運(yùn)行過程中,發(fā)現(xiàn)通常在連續(xù)運(yùn)行3個月后,閥門有明顯內(nèi)漏現(xiàn)象,解體后發(fā)現(xiàn)閥芯密封面有數(shù)條由于沖刷產(chǎn)生的凹陷。這樣使得汽包水位上升較快以及主汽排氣溫度較低。這樣就需要經(jīng)常性的停爐進(jìn)行修理,增加了維修的頻次同時,也在修理期間處于無備用鍋爐的狀況發(fā)生,供熱的安全性大大降低。

        2.2 保壓啟動備用

        保壓啟動備用模式屬于頻繁啟停鍋爐,鍋爐金屬部件長時間處于漲縮的周期性切換狀態(tài),使得部件易產(chǎn)生疲勞損壞,降低了鍋爐部件的使用壽命,大大增加了鍋爐爆管的可能性。同時由于工業(yè)鍋爐管道及閥門多采用法蘭連接的方式,因此頻繁的啟停鍋爐,會大大增加法蘭連接面滲漏的風(fēng)險。在實際的運(yùn)行的過程中,鍋爐爆管的位置大多出現(xiàn)在燃燒器附近的前墻水冷壁以及尾部煙道的省煤器處管排,是這由于前墻水冷壁處離火焰噴射的位置最為接近,金屬疲勞最為明顯。其次尾部煙道的省煤器管排由于保壓啟動的時間較短,煙氣的濕度較大,溫度較低,尾部低溫段的腐蝕加劇,管排表面經(jīng)常會有大量的氧化皮脫落,這一現(xiàn)象同時也出現(xiàn)在煙囪內(nèi)壁上。為了減少爆管的發(fā)生次數(shù),往往在檢修項目中增加更多數(shù)量的金屬檢測,這樣大大提高了檢維修的成本,也使得鍋爐因爆管停爐的風(fēng)險增加,降低了熱網(wǎng)安全運(yùn)行的可靠性。

        2.3 鄰爐加熱保壓備用

        鄰爐加熱保壓備用的方式由于是僅對下汽包內(nèi)投入一定壓力的蒸汽,以此確保上汽包保持一定的壓力。由于是直接投入蒸汽的方式,汽包及管排受熱較均勻,鍋爐長期處于壓力及溫度恒定的狀態(tài),這樣金屬部件就不會受到長期交變應(yīng)力,減低了金屬疲勞,同時由于溫度恒定,各連接件的法蘭處受到熱脹冷縮的交替次數(shù)降低,大大降低了法蘭處泄漏的可能性。最初我廠使用該方法時,由于投入了一定的蒸汽,使得汽包水位會有所上升,需要定期打開排污閥進(jìn)行放水,但在確定該方法的可靠性后,又對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化,在投入蒸汽的同時,在汽包處又引出一路管道直接通入除氧器中,使得加熱后的蒸汽又得到了利用。用該方法保壓需要增加一路抽汽閥組,但在其他檢維修的成本上,投入較少,對熱網(wǎng)的安全性大大提高。

        同時鄰爐加熱的投入對改善鍋爐運(yùn)行環(huán)境以及鍋爐快速安全升溫升壓也起著至關(guān)重要的作用。一般來講汽包壁溫差在鍋爐的啟動初期必須嚴(yán)格控制,只有盡可能的改善汽包的壁溫溫度分布特性,滿足汽包的壁溫均勻,才能為鍋爐快速啟動創(chuàng)造條件。鍋爐啟動初期壓力較低的情況下,如汽包壁溫差值過大,可能造成汽包的彎曲和變形,并在汽包內(nèi)壁出現(xiàn)附加的應(yīng)力,甚至出現(xiàn)潛在的微裂紋傾向,多次快速啟動必然影響鍋爐運(yùn)行的安全性。其次鄰爐加熱的投入對于過熱器也起到了相對的保護(hù)作用。一般鍋爐在點火啟動開始逐漸升壓期間,由于鍋爐需要投入一定的燃料量,爐膛內(nèi)的輻射熱增加,使得過熱器處在干燒的狀態(tài),這時部件內(nèi)部就需要有介質(zhì)流動來保護(hù)。而點火啟動初期的水循環(huán)還未完全建立,對各系統(tǒng)的保護(hù)就有一定困難,特別是處在燃燒調(diào)整不當(dāng)?shù)膯舆^程中。如果投入了鄰爐加熱,就可以大大縮短啟動時間,起到保護(hù)汽包及過熱器等受熱部件的作用。

        3 投用鄰爐加熱的情況

        由于投用了鄰爐加熱,汽包壓力長期處于0.55 MPa,可縮短啟動時間約15分鐘,大大節(jié)約了天然氣的用量,每年天然氣費用約節(jié)約3萬/年,其次由于無需啟動風(fēng)機(jī),使得動力耗電也得以降低,每年用電費用約節(jié)約1萬/年,整體經(jīng)濟(jì)效益較另外二種熱備方式較好。

        4 結(jié)束語

        根據(jù)上述三種燃?xì)忮仩t備用的方式優(yōu)缺點,我廠目前采用鄰爐加熱保壓備用的方式,運(yùn)行2個月以來保壓效果較穩(wěn)定未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷。相較之前使用保壓啟動備用的方式,設(shè)備缺陷明顯較少,大大降低了檢維修成本,提供了熱網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

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