摘 要：主蒸汽管道为母管制的热电厂，锅炉在启停炉过程中的对空排汽不仅浪费大量能源，而且排汽产生的噪音也严重影响周边的环境，就此提出锅炉启停过程中的排汽回收利用方案，并作出方案详细说明及效益分析，最后得出结论。
关键词：热电厂、锅炉启停、排汽、回收利用、节能减排
1 概述
某热电厂配3台高温高压锅炉（其中一台备用），锅炉额定蒸发量为260t/h，主蒸汽压力9.81MPa，主蒸汽温度540℃，主蒸汽系统为母管制，所产蒸汽供1台30MW背压式汽轮机和1台25MW双抽凝汽式汽轮机使用，外供4.5MPa和1.28MPa工业蒸汽。汽轮机参数见下表：
.png)
2 提出问题
由于小型热电厂的汽轮机采用定压运行方式，对于主蒸汽管道采用母管制的热电厂，主蒸汽母管的运行参数约为锅炉出口的额定蒸汽参数，所以，锅炉点火以后要等到蒸汽参数接近锅炉额定参数时才能将锅炉蒸汽并入主蒸汽母管；当停炉降压时，必须迅速关闭锅炉出口蒸汽管道至主蒸汽母管上的电动闸阀（并汽电动闸阀），以上启停炉过程均需打开锅炉顶部对空排汽阀，持续较长时间的排汽，而且热电厂在运行期间，由于设备故障，负荷波动等原因，锅炉启停炉次数较多，这样就造成排汽阀磨损严重并且产生强烈的噪音，排出的蒸汽无法回收，从而致使大量能源浪费。
3 解决方案
根据节能减排、余热回收利用的原则，以及项目当地实际情况，本项目在设计时考虑增加锅炉启停蒸汽回收利用系统，使锅炉启停时产生的合格参数蒸汽进入减温减压器，这将缩短锅炉启停时间，缩短故障锅炉恢复供热所需时间，减少能源浪费，减少对空排汽噪音，提高整体供热能力。具体设计方案为在每台锅炉并汽电动闸阀前引出一路蒸汽管道φ194x18，并设置一电动闸阀（以下简称“启停分阀”），三台锅炉共用一根启停蒸汽回收利用母管，母管管径为φ194x18，最后母管分成两路φ194x18的管道，每一路设置一电动闸阀（以下简称“启停总阀”）后分别接至1#和2#减温减压器，1#、2#减温减压器出口蒸汽管道接入外供1.28MPa蒸汽管网，锅炉启停蒸汽回收利用系统见图1：
.png)
图1 锅炉启停蒸汽回收利用系统
锅炉启动时，应确保锅炉并汽电动闸阀关闭，待锅炉出口主蒸汽起压后，开启对空排汽阀，并开启与启停分阀及总阀并联设置的暖管阀门以及相关疏水阀进行暖管。由于锅炉高温过热器出口至减温减压器之间的的管道存在摩擦阻力损失及局部阻力损失，所以启停蒸汽压力高于1.28MPa时才能回收利用，经进行阻力计算，确定当主汽压力高于1.40MPa时，开启启停分阀和启停总阀，关闭对空排汽阀以及暖管阀和疏水阀，将锅炉所产蒸汽接入减温减压器；当锅炉满足并炉条件时，按锅炉规程并炉，同时缓慢关闭启停分阀及启停总阀，开启有关疏水阀将锅炉启停蒸汽回收管道的疏水排尽。
停炉降压时，将锅炉并汽电动闸阀关闭，同时打开启停分阀及启停总阀，将停运锅炉所产余汽导入减温减压器，当停运锅炉蒸汽压力降至1.40MPa时，关闭启停分阀及启停总阀，开启对空排汽阀，开启有关疏水阀将锅炉启停蒸汽回收管道的疏水排尽。
4 设备、管道附件选型
4.1减温减压器选型
对于装有抽汽式汽轮机或背压式汽轮机的热电厂，应按生产抽汽或排汽每种参数各装设一套备用减温减压装置，其容量等于最大一台汽轮机的最大抽汽量或排汽量[1]，本项目共有两种外供蒸汽参数，即4.5MPa、450℃和1.28MPa、290℃，故需设置两种参数的减温减压器，CC25汽轮机外供4.5MPa、450℃的最大蒸汽量为70t/h,B30汽轮机的排汽参数为1.28MPa、290℃，最大排汽量为194t/h，基于上述分析本项目设置一台参数为70t/h 9.81MPa.a/540℃-4.5MPa.a/450℃（3#）和两台参数为100t/h 9.81MPa.a/540℃-1.28MPa.a/290℃（1#和2#）的减温减压器。根据同容量锅炉的运行经验，锅炉启停过程平均排汽量约为30%锅炉额定负荷，即260t/h×30%=78t/h，锅炉启停过程中最大排汽量约为60%锅炉额定负荷，即260t/h×60%=156t/h，因此可将锅炉启停蒸汽回收利用母管分成两路分别接至1#和2#减温减压器，排汽量小于100t/h时，利用1#和2#减温减压器中的任意一台；排汽量大于100t/h时，同时利用1#和2#减温减压器，故不需为锅炉启停蒸汽回收利用系统再单独增加减温减压器。
由于启动蒸汽流量、压力、温度波动范围较大，在编写减温减压器设备招标文件时我们要求减温减压器需具有较好的压力、温度调节性能，比如减温水，设计采用调节喷嘴型减温减压器，而不用减温水管路调节阀型减温减压器，因为对于负荷波动范围较大的减温减压器，减温水管路采用调节阀调节时，容易引起减温水调节失效、水击等事故；减压阀采用压力范围调节能力较大的减压阀，能够通过减压阀前压力反馈信号来调整使减压阀后的压力恒定；减温减压器减压阀后设计脉冲式安全阀，有效防止减温减压器后低压管道超压。
4.2 管道及附件
锅炉启停蒸汽回收压力范围为1.40～9.81MPa,温度为290-540℃，管道流量范围为0-156t/h，选用管道规格为φ194×18。
锅炉启停蒸汽管道的材质为12Cr1MoVG，管道敷设时根据现场实际情况采用自然补偿。
减温水管道采用除氧水，从高压给水冷母管单独引来一路减温水，管道材料为20G。
本系统每台锅炉设计一启停分阀，1#、2#减温减压器入口各设计一启停总阀，阀门采用高温高压焊接电动闸阀，阀门型号为Z960Y-P54.140V。由于本系统正常运行时为隔离状态，因此各启停分阀和启停总阀关闭必须严密，保证系统的严密可靠。
5 效益分析
经调研装机容量类似的热电厂，单台锅炉年启停次数约3～４次，锅炉冷态启动时从点火成功到与主蒸汽母管并汽成功约需要8～10h，若按每台锅炉年启停3次，锅炉启动或停止时的排汽回收时间按3h，则两台锅炉每年可回收启停排汽总量约72(t/h，单台锅炉平均排汽量)×3(h)×2(单台锅炉启动和停止各一次)×3(单台锅炉每年启停3次)×2(按两台锅炉计算)≈2600t，可接入外供1.28MPa蒸汽管网对外供热，全年可回收除盐水量约2600t, 按当地1.28MPa蒸汽价格为200元/t计算，除盐水成本按8元/t计算，与锅炉启停蒸汽未回收利用相比，每年可增加收入约54万元。
6 结论
由上述锅炉启停蒸汽回收利用方案分析可知，可将锅炉启停排汽很好地回收利用起来，减少工质和热量的损失，提高供热可靠性，减小锅炉对空排汽噪音对周边环境的影响，符合国家 “要建设资源节约型、环境友好型社会必须贯彻执行节约资源和保护环境的基本国策；坚持开发节约并重、节约优先的方针”的要求，是一项经济效益、社会效益以及环保效益都非常好的改造方案，应在中小型热电联产机组上推广使用。
参考文献
[1] GB 50049-2011 小型火力发电厂设计规范[S]