循环流化床锅炉启停过程中的排汽回收技术

1系统简介

国家电力投资集团山西铝业有限公司热电分公司拥有 8 台高温高压循环流化床锅炉。1～4号炉型号为 YG—240/9.8— M1、5 ～ 8 号炉型号为 YG—240/9.8—M5，额定蒸发量为 240t/h，额定主蒸汽温度为 540℃，额定主蒸汽压力为 9.8 MPa。主蒸汽系统采用母管制，所产生蒸汽供 2 台抽凝汽轮机，4 台背压机，2 台高背压汽轮发电机组使用。为确保机组异常时氧化铝供汽正常，设有 2 台低压减温减压器。第一台低压减温器的额定蒸汽供应压力为 0.6 ～ 0.7MPa。额定蒸汽供应温度为 300℃，第二台低压减温器的额定压力为 0.687MPa，额定蒸汽供应温度为 210℃。设有 2 台高温高压减温器，第一台高压减温器额定压力为 6.6MPa，额定蒸汽供应温度为 300℃，第二台减温器额定蒸汽压力为 6.3MPa，额定蒸汽供应温度为 310℃。

（来源：微信公众号“循环流化床发电”  ID：xhlhcfd  作者：李建）

2存在问题

2.1过热器超温

在每台锅炉的过热蒸汽出口管道上装有 2 个测过热蒸汽温度的热电偶温度测点，一个位于在对空排汽后集汽联箱上，一个位于主蒸汽 1号门和主蒸汽 2 号门之间。锅炉冷启动，从点火到蒸锅需要 8 ～ 10h。只有在主蒸汽的压力和温度达到额定参数且蒸汽品质合格后，才能开启主蒸汽 2 号门旁路及主蒸汽2 号门将蒸汽并入主蒸汽母管，随后根据母管压力缓慢关闭 2 台对空排汽电动门。在此之前，必须排出具有不符合要求的参数或质量的蒸汽。由于主蒸汽 2 号门前疏水管的直径为φ42#3，虽然它可以起到疏水和暖管的作用，但通过的蒸汽量很小，而对空排汽管道的直径为φ133，通流面积远大于主蒸汽 2 号门前疏水管，锅炉点火及停炉过程中产生的蒸汽主要通过两个对空排汽电动门排放到大气中。主蒸汽温度测量点安装在集汽联箱和对空排汽后的主蒸汽管道上，点火过程中测得的蒸汽温度低于实际温度。过热器出口蒸汽的真实温度无法正确反映，可能导致过热器过热超温，安全隐患大。

2.2排气噪声污染

在每台锅炉的集汽联箱上安装有 2 台对空排汽电动门，对空排汽电动门排汽管道末端装有消音器，但因位置较高，导致排汽噪声较高，高于《工业企业厂界环境噪声排放标准》规定值，对周边环境影响较大，尤其是在夜间进行启停炉操作时，排汽噪声大，周边村民反映较强烈，容易引发噪声污染纠纷。

2.3资源浪费

锅炉在冷态下点火启动，从启动风机到并入主蒸汽母管系统需要 8～10h 的时间。点火过程中的升温升压主要是以调节汽包压力和集汽联箱压力为主， 通过增加或减少燃煤量、控制集汽联箱上的 2台对空排汽电动门开度，控制升压速度＜1.5MPa/min，根据运行规程规定，汽温和汽压需同步上升， 当蒸汽参数达到汽轮机的规定参数时，将主蒸汽 2号门旁路和 2号主蒸汽门缓慢打开， 将合格的参数蒸汽并入主蒸汽母管系统。然后，根据主蒸汽母管的压力情况缓慢关闭两个对空排汽电动门。

因为从锅炉点火到并入主蒸汽母管系统，需要 8 ～ 10h，持续时间较长， 当锅炉压火或停炉时，需要快速关闭主蒸汽 2 号门，然后通过开启对空排汽电动门的方式长时间排汽降压，点火和停炉过程，大量蒸汽排放到大气中。公司共 8 台锅炉，由于锅炉检修及铝厂负荷波动，锅炉启停次数较多，每年因启停炉造成的蒸汽浪费量巨大。

3改造方案

3.1方案概述

根据系统现状，结合现场实际，对现有主蒸汽系统进行改造，在每台炉的主蒸汽 2号门前引出一路φ133的管道并设置一道电动隔离门， 它被称为排汽回收门，所有锅炉排汽回收门后汇入蒸汽排汽回收母管，经减温减压器减温减压后引入热网供铝厂使用。

3.2设备选型

改造项目需要增加一台减温减压器，因为锅炉的额定主蒸汽流量为 240t/h，点火和停炉过程中排汽量大约为额定额定主蒸汽流量的 30%， 即 72t/h，最大排汽量能达144t/h，故选用一台150t/h、9.8MPa/540℃～ 0.68 MPa/210℃型减温减压器， 这样蒸汽回收经减温减压后可引入氧化铝蒸发系列进汽母管利用。建议使用喷嘴式减温减温器和脉冲式安全阀，以防止减温减压器运行过程中的系统超压。

排汽回收母管根据蒸汽参数和流量进行选型，因回收的蒸汽温度为 300 ～ 540℃，压力为 1.67 ～ 9.8MPa，流量范围为0 ～144t/h，故选用材质为 12Cr1MoV 的无缝钢管钢，管径为φ273。

管道布置在 15m 给煤线，新的减温减压装置布置在 8m 主蒸汽母管层，使管道和支吊架有足够的空间布置，铺设管道时，根据场地的空间情况采用自然补偿。

减温减压器需要的减温水引自除氧器下水母管。

所有电动阀，如减温器和减压器系统，排汽回收主管系统，排汽回收门，减温器和减温水调节门都连接到现有的 DCS系统。保证此系统的自动化水平，减少劳动强度。

4改造后的运行方式及注意事项

4.1改造后的运行方式

当锅炉启动时，保持主蒸汽 2 号门关闭，并通过调节对空排汽开度来调节增压率。同时，打开排汽回收门旁路开始暖管，并且减温减压器变为热备用状态。当汽包压力升至 1.2MPa 时，缓慢打开相应锅炉的排汽回收门，并将减温器和减压器投入运行。关闭对空排汽电动门，将排汽蒸汽引入减温减压器，经减温减压器后供氧化铝使用。当汽包压力升至 9.8 MPa 时，蒸汽参数和蒸汽品质合格，满足蒸汽需求要求，按运行规程并入主蒸汽母管系统，在并汽完成后，将排汽回收门缓慢关闭，减温减压装置进入热备用状态。

当锅炉停炉或压火时，首先打开排汽回收门旁路进行暖管，并将减温减压器变为热备用状态。锅炉停煤后，主蒸汽 2 号门关闭，排汽回收门同时打开，减温减压器投入运行。将停炉产生的蒸汽引入减温减压器，并经减温减压器后供氧化铝使用，当停运锅炉的汽包压力降至 1.2MPa 时，关闭排汽回收门并将减温器转为热备用状态。

4.2注意事项

投运和退出时机。在实际操作中，由于减温减压器具有一定的压力差，考虑到系统阻力（例如阀门、管道、弯头），并且为了保持合理的升压和降压速率，我们必须掌握好排汽回收门开启和关闭的时机。通过其他同类型锅炉的实际运用经验发现，锅炉汽包压力在 1.0 和 9.8 MPa 之间，开启排汽回收门回收利用蒸汽，当锅炉汽包压力小于 1.0MPa 时，关闭排汽回收门，通过对空排汽排放为最好时机。

升压、降压速率的控制。未实施改造前，锅炉启动过程中或压火停炉期间，监盘人员主要通过调整两台对空排汽门的开度来控制升、降压速率。改造实施后，当锅炉汽包压力小于1.0MPa 时，升压降压速率主要通过对空排汽门控制，当锅炉汽包压力上涨至 1.0MPa 后，将对空排汽门关闭，锅炉产生的蒸汽通过排汽回收门及减温减压器后供氧化铝使用。此时，升、降压速率主要通过减温减压器的电动减压阀门的开度来控制，这就需要监盘人员之间配合默契，在锅炉点火过程中，既要保持减温减压器出口蒸汽参数合格，又要控制好锅炉的升温升压速度。

5效益分析

5.1经济效益

计算过去 5 年中锅炉启停次数，每年平均启动 75 次，停炉75 次，根据近几年数据统计每次点火消耗原煤 44t、柴油 5t， 每次点火可回收 240t 可回收蒸汽，每次停炉可回收 120t 蒸汽，每年可回收约 27000t 蒸汽， 节约原煤 3300t。节约柴油 375t，按照 2018 年平均吨煤价格 297 元计算，每年节约原煤费用 980100元， 按照 2018 年吨除盐水平均价格 8 元，每年可节约除盐水成本 216000 元，按照 2018 年平均吨柴油价格 7800 元计算，每年可节约柴油成本 2925000 元，每年共计节约成本 4121100 元。

5.2消除安全隐患

在锅炉点火过程中，升温升压阶段的中后期，超过 90％的蒸汽可通过排汽回收管道回收至氧化铝使用。从而使通过主蒸汽管的蒸汽的温度达到过热器出口处的蒸汽温度，蒸汽温度测量点可以真实反映过热器的实际温度， 避免水冲击事故，防止过热器因温度过高而烧坏，消除过热器过热超温的安全隐患。

5.3环保效益

改造后，90％以上的蒸汽通过排汽回收管道回收至氧化铝使用，只有少量蒸汽通过对空排汽排出。但压力较低，排汽噪音小，大大减少了噪声污染，避免了因噪声污染引发的民意纠纷。

文献信息

李建.240t/h循环流化床锅炉启停过程中的排汽回收技术[J].节能与环保,2019(04):60-61.