火电机组启动中提高空预器入口一二次风温的系统及方法

技术领域

本发明属于火电机组锅炉技术领域，具体涉及一种火电机组启动过程中提高空气预热器入口一二次风温的系统及运行方法。

背景技术

随着风电、光伏等新能源电源装机容量不断增加，给电网的稳定性造成了一定的影响，因此电网对燃煤电厂的调峰能力提出了更高的要求，导致机组的全年启停次数明显增加。

机组在启动过程中暖风器需要消耗辅助蒸汽，由于机组启动过程中辅助蒸汽用户较多，包括除氧器加热蒸汽、汽轮机的轴封用汽、锅炉空气预热器的连续吹灰用汽、等离子点火暖风器用汽等，特别是使用汽动给水泵的启动方式时，给水泵汽轮机的汽源也是辅助蒸汽，所以导致给暖风器加热的辅助蒸汽量较为受限。

如果空气预热器进口一二次风温度过低，当低于烟气的露点时烟气的SO

火电机组在启动过程中，为了可以自动地控制锅炉的燃烧时的给水、主蒸汽压力、再热蒸汽压力、流量及温度，使这些参数能够平稳地、快速地提升到汽轮机启动所需的值，保证锅炉出口的蒸汽参数，有很大一部分蒸汽并没有通过汽轮机而是通过旁路系统进行减温减压后汇入再热蒸汽冷段管路或排入凝汽器，造成了很大一部分能量的浪费。

针对上述情况，专利CN 115289458A公开了一种燃煤电厂启动过程给风辅助加热系统及运行方法，该发明利用煤烟气和蒸汽的热量对一次风加热后对磨煤机进行预热，并通过煤烟气的热量对二次风加热后通入到锅炉本体中，能够缩短系统启动时助燃油的消耗量，还能够缩短系统启动至正常运行所需的时间，能够降低燃煤电厂的启动成本和启动能耗。该发明中一次风加热通道与二次风加热通道在给风加热器中共用同一通道，虽然可以减少系统内管道的布置，但是可能导致换热器的换热不均匀，换热器设计较为复杂，大型的换热器投资较大；该发明将换热器布置在空预器之后，无法做到提高空气预热器入口一二次风温，暖风器的工作仍然需要消耗大量的能源。

专利CN 211011462U公开了一种利用凝结水改进暖风器调节冷热一二次风温的系统，该系统利用气-水换热，相比于传统的汽-气换热效率高，可以避免空气预热器酸露点的腐蚀，可以提高空气预热器的寿命，减小电厂运行成本。该系统利用凝结水的热量进行加热一二次风，可提高进入空气预热器的一二次风温，但是无法回收汽轮机旁路中的能量。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种火电机组启动过程中提高空气预热器入口一二次风温的系统及运行方法，用于解决火电机组空预器入口一二次风温较低的问题以及回收部分汽轮机旁路中的能量。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种火电机组启动中提高空预器入口一二次风温的系统，包括锅炉炉膛1，锅炉炉膛1后连接有空气预热器8；锅炉炉膛1上方有主蒸汽管路2和再热蒸汽管道3，主蒸汽通过高主门21、高旁31分别进入高压缸25、再热蒸汽冷段管路13，高压缸排汽通过高排逆止门22前的高压缸排气阀24而后经第五减温减压装置20进入疏水扩容器28，再热蒸汽通过中调门23、中旁17分别进入中压缸26、疏水扩容器28；

一次风11通过一次风换热器9以及暖风器32后进入空气预热器8；二次风12通过二次风换热器10以及暖风器32后进入空气预热器8；一次风换热器热源管路33与高旁31相连，热蒸汽经过一次风换热器9换热后再经第四减温减压装置19汇入再热蒸汽冷段管路13；二次风换热器热源管路34与高旁31相连，热蒸汽经过二次风换热器10换热后再经第三减温减压装置18汇入再热蒸汽冷段管路13。

一次风11和二次风12通过暖风器后经过温度测点36。

一次风换热器热源管路33上装有第一控制阀门14；二次风换热器热源管路34上装有第二控制阀门15。

高旁31中的蒸汽通过第一减温减压装置16后汇入再热蒸汽冷段管路13，中旁35中的蒸汽通过第二减温减压装置17后进入疏水扩容器28。

空气预热器8后依次连接有电除尘器7、引风机6、脱硫塔5和烟囱4。

中压缸26通过管路与低压缸27连接，低压缸27与疏水扩容器28及凝汽器29连接。

高压缸25、中压缸26和低压缸27通过轴与发电机30相连。

所述的一种火电机组启动过程中提高空气预热器入口一二次风温的系统的运行方法，火电机组启动过程中，锅炉炉膛1产生的主蒸汽一部分进入汽轮机的高压缸25，另一部分会进入高旁31，高旁31中一部分主蒸汽通过第一减温减压装置16减温减压后汇入再热蒸汽冷段管路13。另一部分主蒸汽分别通过一次风换热器热源管路33与二次风换热器热源管路34引入一次风换热器9与二次风换热器10进行加热空气的温度，换热完成后的蒸汽分别经过第四减温减压装置19与第三减温减压装置18后汇入再热蒸汽冷段管路13；为了实现温度的控制以及投切灵活，在一次风换热器热源管路33上安装第一控制阀门14，在二次风换热器热源管路34上安装第二控制阀门15，通过第一控制阀门14与第二控制阀门15的开度进而控制进入一次风换热器9与二次风换热器10的蒸汽流量；在空气预热器8之后装有温度测点36，一次风与二次风的温度通过温度测点36进行监视，当机组处于启动过程中时，排烟温度较低，如果进入空气预热器中的一二次风温度过低将会造成不良的后果，通过一次风换热器热源管路33与二次风换热器热源管路34将部分蒸汽引入一次风换热器9与二次风换热器10进行加热空气的温度，通过第一控制阀门14与第二控制阀门15控制高温蒸汽的流量，精确控制一二次风温度在规定的范围内，达到控制一二次风温度的效果，同时达到回收部分能量的效果；

当汽轮机高压缸25、中压缸26和低压缸27未启动时，锅炉炉膛1产生的蒸汽全都经过高旁31和第一减温减压装置16后进入再热蒸汽冷段管路13，此时启动一次风换热器9与二次风换热器10对旁路蒸汽的热量进行回收，通过调节第一控制阀门14与第二控制阀门15对进入一次风换热器热源管路33与二次风换热器热源管路34的蒸汽流量进行控制，通过温度测点36对一二次风温进行监视，保证一次风换热器9与二次风换热器10出口的一二次风温度在规定范围内。

本发明的有益效果为：

本发明提出一种火电机组启动过程中提高空气预热器入口一二次风温的系统及运行方法，可以提高火电机组启动过程中空气预热器入口的一二次风的温度，避免空气预热器的酸露点腐蚀，提高空气预热器的寿命。在提高空气预热器入口一二次风温度的同时可以减少暖风器的辅助蒸汽用量，使用旁路蒸汽代替辅助蒸汽，节约电厂启动过程中的辅助蒸汽，减少电厂启动过程的成本。

本发明投运或停运较为方便，灵活性较强，不会对机组正常运行产生影响。

本发明提出的系统利用了火电机组启动过程中旁路中的蒸汽，使部分浪费的能量得到了回收利用，提高了火电机组启动过程的能量利用效率，提高了启动过程的经济性。

附图说明

图1为本发明的一种火电机组启动过程中提高空气预热器入口一二次风温的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提出一种火电机组启动过程中调节一二次风温的系统，包括锅炉炉膛1，锅炉炉膛1后连接有空气预热器8，空气预热器8后依次连接有电除尘器7、引风机6、脱硫塔5和烟囱4；锅炉炉膛1上方有主蒸汽管路2和再热蒸汽管道3，主蒸汽通过高主门21、高旁31分别进入高压缸25、再热蒸汽冷段管路13，高压缸排汽通过高排逆止门22前的高压缸排气阀24而后经第五减温减压装置20进入疏水扩容器28，再热蒸汽通过中调门23、中旁17分别进入中压缸26、疏水扩容器28，中压缸26通过管路与低压缸27连接，低压缸27与热井28及凝汽器29连接；

一次风11通过一次风换热器9以及暖风器32后进入空气预热器8；二次风12通过二次风换热器10以及暖风器32后进入空气预热器8；一次风换热器热源管路33与高旁31相连，热蒸汽经过一次风换热器9换热后再经第四减温减压装置19汇入再热蒸汽冷段管路13；二次风换热器热源管路34与高旁31相连，热蒸汽经过二次风换热器10换热后再经第三减温减压装置18汇入再热蒸汽冷段管路13。

所述一次风11和二次风12通过暖风器32后经过温度测点36，便于对一次风与二次风的温度进行监视，以精确控制风温。

进一步的，所述一次风换热器热源管路33上装有第一控制阀门14；二次风换热器热源管路34上装有第二控制阀门15。通过控制第一控制阀门14与第二控制阀门15的开度进而精确控制进入一次风换热器9与二次风换热器10的蒸汽流量。

进一步的，所述高旁31中的蒸汽通过第一减温减压装置16后汇入再热蒸汽冷段管路13，中旁35中的蒸汽通过第二减温减压装置17后汇入疏水扩容器28。在火电机组启动过程中，在锅炉炉膛1产生的蒸汽的参数未达到高压缸25与中压缸26的冲转参数时，通过高旁31与中旁35可将工质进行回收，防止造成浪费，节约补给水；在冲转高压缸25与中压缸26时，可通过高旁31与中旁35控制压力，防止压力波动。同时，进入再热蒸汽冷段管路13的蒸汽可保证锅炉炉膛1中的所有受热面都有一定的蒸汽通过，保证运行的安全；若火电机组进行热态启动，进入再热蒸汽冷段管路13的蒸汽可以使锅炉炉膛1快速暖管，缩短启动时间。

进一步的，所述高压缸25、中压缸26和低压缸27通过轴与发电机30相连。

火电机组启动过程中，锅炉炉膛1产生的主蒸汽一部分进入汽轮机的高压缸25，另一部分会进入高旁31，高旁31中一部分主蒸汽通过第一减温减压装置16减温减压后汇入再热蒸汽冷段管路13。另一部分主蒸汽分别通过一次风换热器热源管路33与二次风换热器热源管路34引入一次风换热器9与二次风换热器10进行加热空气的温度，换热完成后的蒸汽分别经过第四减温减压装置19与第三减温减压装置18后汇入再热蒸汽冷段管路13。为了实现温度的控制以及投切灵活，在一次风换热器热源管路33上安装第一控制阀门14，在二次风换热器热源管路34上安装第二控制阀门15，通过控制第一控制阀门14与第二控制阀门15的开度进而控制进入一次风换热器9与二次风换热器10的蒸汽流量。在空气预热器8之后装有温度测点36，一次风与二次风的温度通过温度测点36进行监视，当机组处于启动过程中时，排烟温度较低，如果进入空气预热器中的一二次风温度过低将会造成不良的后果，通过一次风换热器热源管路33与二次风换热器热源管路34将部分蒸汽引入一次风换热器9与二次风换热器10进行加热空气的温度，通过第一控制阀门14与第二控制阀门15控制高温蒸汽的流量，精确控制一二次风温度在规定的范围内，达到控制一二次风温度的效果，同时达到回收部分能量的效果。

当汽轮机高压缸25、中压缸26和低压缸27未启动时，锅炉炉膛1产生的蒸汽全都经过高旁31和第一减温减压装置16后进入再热蒸汽冷段管路13，此时可以启动一次风换热器9与二次风换热器10对旁路蒸汽的热量进行回收，通过调节第一控制阀门14与第二控制阀门15对进入一次风换热器热源管路33与二次风换热器热源管路34的蒸汽流量进行控制，通过温度测点36对一二次风温进行监视，保证一次风换热器9与二次风换热器10出口的一二次风温度在规定范围内。

实施例

火电机组启动过程中利用汽轮机旁路热量加热一二次风。锅炉运行期间，空预器入口一二次风温应在30～55℃之间，取平均值42.5℃进行计算，环境温度取20℃计算，温差此时温差Δt＝22.5℃。

实施例计算以某1000MW锅炉为例，空气预热器入口一二次风空气流量在锅炉负荷低于30％BMCR时可以取为345kg/s，假定空气的质量定压比热容为定值，取1.0046kJ/kg/K。

则每小时可利用的旁路热量：热量(q)＝流量(D)×温差(Δt)×比热容(Cp)，即

q＝345×22.5×1.0046×3600＝28073547kJ

假设机组启动过程中使用的辅助蒸汽压力为1.1MPa，温度为360℃，通过换热后变为压力为1MPa的饱和水，通过查询水的热物性可得焓差Δh＝2414kJ/kg，则每小时可以节约的辅助蒸汽量为：蒸汽流量(F)＝热量(q)/焓差(Δh)，即

F＝28073547÷2414≈11629

通过计算，利用旁路蒸汽的热量将空气预热器入口一二次风的平均温度提升至30℃的同时，可以节约启动过程中辅助蒸汽的用量约11629kg/h，若将此部分能量折算为标准煤，则每小时可以节约用煤约为B＝28073547/29270≈959kg。由此可见，在机组启动过程中通过回收旁路蒸汽的热量，对一二次风进行加热，可以节约辅助蒸汽的用量，降低了火电机组的启动能耗。