雷鹏
河北蔚州能源综合开发有限公司 河北省张家口市蔚县 075700
摘要：供热工程是关乎国计民生的基础产业。随着新能源电力的发展，特别是风电机组容量的增加，火电厂在冬季单机供热的情况越来越普遍，为了保证冬季供热的稳定性，对大型发电机组进行直供热改造，是实现大型超超临界直流锅炉在电气设备出现故时仍然能满足供热需求的有效手段。
关键词：大型超超临界；直流机组直供热技术；应用介绍
一、大型超超临界直流机组直供热改造基本内容
（一）直供热改造基本原理
如图1-1所示，汽轮机停止运行后，关闭高压主汽阀，打开高压旁路阀，主蒸汽通过高压旁路进入锅炉再热器。关闭中压联合汽阀，打开低压旁路阀，关闭1手动蝶阀，打开2电动蝶阀，再热蒸汽通过低压旁路进入热网供汽管道。锅炉蒸汽不经过汽轮机，直接进入供汽管道，真正实现了停机不停热。
另外，锅炉直接供热方式还具有投运快的优势。大型超超临界直流机组一般为单元式双机组，即使单机供热时，运行机组出现故障被迫停炉，备运机组可在约10个小时左右投入直供热，避免长时间供热中断。
图1-1
二、应用实例分析
（一）系统概述
河北蔚州能源综合开发有限公司锅炉为哈尔滨锅炉公司制造，型号为HG-1988/29.3-YM5型。型式为高效超超临界参数、前后墙对冲燃烧、一次中间再热、单炉膛平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、∏型布置的660MW等级变压运行直流炉。锅炉设计过热器出口蒸汽压力29.3MPa，最大连续蒸发量为1988.0t/h，额定蒸发量1892.8t/h，额定过热蒸汽温度605℃，额定再热蒸汽温度623℃，再热器设置有尾部烟道挡板调节汽温；锅炉点火启动方式为微油点火方式，单只油枪额定出力130～300kg/h，锅炉设计最低不投油稳燃负荷35%BMCR，200MW以下给水流量低于293t/h时锅炉触发MFT主保护。锅炉的启动系统为内置式不带再循环泵的大气扩容式系统。锅炉负荷小于30%BMCR直流负荷时，分离器起汽水分离作用，分离出的蒸汽进入过热器系统，水则通过连接管进入贮水箱，经溢流管路排入疏水扩容器中，经底部连接管进入下部的冷凝水箱，水质合格时可通过启动疏水泵回收至汽机排气装置，水质不合格时可通过溢流管或者启动疏水泵排至工业废水池。锅炉采用中速磨冷一次风正压直吹制粉系统，每炉配6台中速磨煤机，燃用设计煤种时5台运行，1台备用，煤粉细度R90=19%。锅炉除渣采用一台风冷式排渣机，装于炉膛冷灰斗下部,同步配备除尘、脱硫、尿素水解制氨SCR脱硝环保设施，并在电除尘前配有烟气余热利用系统。锅炉脱硝SCR区、空预器设置蒸汽吹灰，烟气余热利用系统设置声波吹灰。
（二）大型超超临界直流机组在直供热方面的技术难题
2.1直供热需要供热蒸汽温度350℃，而锅炉额定参数高，调整供热蒸汽温度十分困难。
2.2锅炉启动系统排水至疏水扩容器后进入冷凝水箱，该水温为饱大气压下的饱和温度100℃，如全部回收到排汽装置内温度过高，高于70℃将造成凝结水精处理装置被迫退出，无法保证给水水质。
2.3锅炉侧直供热时需要在13%极低负荷工况下左右长时间运行，利用微油点火系统能否很好的稳燃。
2.4锅炉长期低负荷运行，尾部烟道易发生二次燃烧。
2.5锅炉的启动系统为内置式不带再循环泵的大气扩容式系统，在低负荷供热时，运行参数低，无法转直流运行，有大量的工质外排，耗水严重。由于高加无法投入，给水温度低，水冷壁水动力不足。
（二）大型超超临界直流机组在直供热方面技术难题的解决方案及效果。
3.1锅炉燃烧过程中将锅炉尾部再热侧烟气挡板关小至极限位置15%～20%，尽量降低再热蒸汽出口温度。汽机侧通过高低旁减温水的配合，将供热蒸汽管道的温度控制在350℃以内，需要注意的是喷水减温之后的蒸汽要留有10℃以上的过热度，防止蒸汽带水发生水塞，特别是再热系统。通过高、低旁阀的开度可以控制供热蒸汽流量，实际操作中，开关高旁阀对锅炉侧过热蒸汽压力影响较大，减少高旁阀操作，开关低旁阀进行精调。锅炉直供热期间本体汽水系统运行工况图如下：
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锅炉本体汽水系统供热中图
3.2通过启动疏水扩容器冷却水泵来降低锅炉疏水扩容器温度，但效果不明显；当汽机排气装置温度达到接近70℃时，利用5号低加出口排水，汽机排气装置补充除盐水，降低汽机排气温度至70℃，保证精处理正常投运。
3.3微油系统采用了300kg/h的大油量雾化片，在运行过程中保持燃油油压2.5MPa以上，保证雾化效果和提供的助燃热量，保证了煤粉燃烧的稳定性。直供热期间未出现因油枪稳燃效果不好造成的炉膛负压异常波动，锅炉飞灰可燃物保持在14%以内，每天约消耗48吨燃油。
3.4锅炉尾部烟道烟气余热利用系统及空预器保持连续吹灰；脱硝SCR区每天白班进行一次吹灰，为保证催化剂的安全将吹灰压力由1.0MPa降低至0.8MPa；吹灰汽源由辅汽联箱倒换至屏过出口本体汽源，满足用汽量和用汽压力的需求。锅炉直供热15天后检查烟气余热利用系统、空预器吹灰及脱硝系统均没有积聚可燃物。见下图，脱硝SCR区催化剂无积粉且无吹损现象，空预器无积粉现象。
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3.5为降低燃料和水的损耗，给水流量保持在290t/h至330t/h。在白天供热负荷比较低，煤量在30t/h时，控制给水流量290t/h；在夜间供热负荷较高，煤量逐渐提高到45t/h时，给水流量也逐渐提高到330t/h；在锅炉直供热期间取消省煤器入口给水流量低于293t/h锅炉MFT的低流量保护，锅炉运行中需要严密监视水冷壁温度防止发生超温。通过精心的调整，机组每天消耗水量在1400t以内，低于化学制水系统的最大制水能力，保证了有水可用，锅炉的各受热面无超温现象。运行中，通过启动溢流管路向疏水扩容器内排入大量的水，由于这些水温度为100℃，不能全部回收到汽机排汽装置，如果在锅炉冷凝水至汽机排汽装置处加装一台开式水冷却器，将可以在水质合格后全部回收，节省每日用水1400吨，大大降低化学制水的压力，绝对保证用水安全，有很好的经济和安全效益。
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锅炉本体汽水系统供热中图
三、应用中取得的显著效果
2018年入冬前，蔚州能源综合开发有限公司全力以赴完成2号机组660MW超超临界直供热改造工程。11月份1号机组锅炉爆管被迫停炉，2号机组迅速投入直供热系统，避免了供热中断重大民生事故发生。通过不懈的努力，公司圆满完成了大型超超临界直流锅炉直供热15天的艰巨任务，满足了张家口蔚县城区居民供热的要求，取得了显著的效果，树立了良好的社会声誉，为大型超超临界直流锅炉直供热开创了先河！