《中小型锅炉启动排汽回收系统设计》
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摘 要：中小型供热机组频繁启停启停排放大量的启动排汽,既是能源的浪费、也伴随着噪音.本文对机组频繁启停原因进行了分析,提出了改造设计方案,解决了锅炉启停过程中产生的排汽噪音等问题,并对方案的注意事项进行阐述.
关键词：方案研究;锅炉启停;回收利用;
1 背景
中小型机组往往面临频繁启停的问题.锅炉启动过程中,需要持续开启向空排汽,而设置的启动消音器,消音效果无法滿足消噪要求.排汽不仅产生噪音影响周边环境,而且排出大量高品质的蒸汽造成能源浪费.
所以,必须对锅炉启动排汽管道进行改造,回收排出的蒸汽,减少噪音.
2 机组频繁启停原因
中小型热电厂以供热为主.造成机组昼开夜停的主要原因如下：
2.1热负荷昼夜变化大
区别于全天24小时对热负荷需求基本稳定的大型化工、石化项目,中小型热电厂主要为一定区域、一定园区内的热用户服务,在10～15公里的供热半径内,大多数用户只在白天运行,因此,电厂热负荷昼夜差距很大.
2.2 锅炉容量小
中小型机组锅炉一般为中压锅炉和高压锅炉为主;中压锅炉主蒸汽温度为450℃,压力为3.82MPa,锅炉蒸发量为130t/h;高压锅炉温度为545℃,压力为9.81MPa,锅炉蒸发量为220t/h;锅炉容量小,当无法通过调整运行锅炉负荷来满足供热要求时,就必须启停锅炉.
2.3 锅炉负荷率限制
锅炉在一定的出力负荷下,具有可调性.以循环流化床锅炉为例,理论上不投油最低稳燃负荷为锅炉额定蒸发量的30%,但是为保证出口蒸汽温度、烟气污染物初始值等控制指标,同时保证低负荷条件下对外供热的安全性,实际操作时,习惯性将锅炉负荷率控制在45%～95%.
2.4调峰要求
用电负荷是不均匀的.在用电高峰时,需要投入正常运行之外的机组以满足要求,这些机组称为调峰机组.中小型机组往往就是担任调峰机组的角色.
2.5 背压机组的局限性
由于政策原因[1][2],新建热电联产项目,必须配备背压式汽轮机组,严禁配备抽凝机组;已建成的抽凝机组,也需要限期完成“抽改背”改造.而背压式汽轮机虽然克服了冷端损失,但是由于背压机组进汽与排汽量基本相等,自身并无负荷调节能力,外界热负荷变化情况均直接反应至锅炉蒸发量.因此仅设置背压机组的热电厂,任何外界热负荷变化均需通过锅炉负荷变化进行响应,因此造成了现阶段多个中小型热电厂出现锅炉需夜停昼起的情况.
3 方案设计
3.1设计需要解决的问题
机组启停产生的噪声.机组启动时,大量排汽通过锅炉启动排汽管高速排出,产生噪声,严重影响居民生活,而且排汽噪声还需不超过《工业企业厂界环境噪声排放标准[3]》的规定值.
过热器超温.温度测点位于启动排汽之后,启动过程中,大量蒸汽从对空排汽管道排出,测点温度不能反映蒸汽实际温度,导致加热器超温.
能源损失.锅炉启动持续排出启动排汽的过程中,损失了大量高品质的热能和水分.所以需要考虑蒸汽的回收.
施工成本.启动排汽系统改造需要考虑成本,系统管道变动少,施工难度小,施工成本低.
3.2设计方案选择
方案一是从对空排汽管道上引出排汽,经过减温减压器,对外供热.
方案二是从主蒸汽母管隔离阀前抽出蒸汽,经过减温减压器,对外供热.
两种方案对比如表1所示.
两种方案都是将启动时的蒸汽引入减温减压器,然后对外供热,两种方案都可以满足减噪的要求,且蒸汽的热能得到了利用.
方案一在大量蒸汽从对空排汽管道排出阶段,并没有解决过热器可能出现的超温问题,且连接管道较长,施工的难度也较大;方案二连接管道较短,施工的难度较小.在锅炉启动过程中,通过运行配合,避免对空排汽,而蒸汽温度达到热网温度—即远低于主蒸汽管道设计温度,就能通过减温减压器进行供热,所以消除了过热器超温过烧的隐患.
通过上述分析,方案二较好.
3.3 设计注意事项
如图1所示,为某电厂锅炉启动排汽系统改造设计方案.
图1设计方案
锅炉蒸汽从锅炉并管一二次阀之间引出,汇成一根母管后统一由一根管道接出,进入双减一二次隔离阀之间管道.
启动初期,锅炉产生的蒸汽通过图1粗线所示的联通管进入双减;待蒸汽参数满足并管要求后,通过启闭关断阀,并入蒸汽母管.
3.3.1 管道的选用
管道材质一般与主蒸汽管道材质一致,避免异种钢焊接;
管径的选用受流量和流速影响.流量根据工程经验,取锅炉额定蒸发量的40%,流速根据规范[4],可取35-60m/s,考虑启动蒸汽压力与供热主管之间压差较小,且如流通量不足,会导致锅炉屏式过热器超温,因此流速按下限设计,建议40m/s.
3.3.2 阀门
阀门采用电动闸;蒸汽会冲刷阀门密封面,所以蒸汽管道的阀门采用全开全闭式,无须具备点动中停功能.一般此阀门采用人工操作,不具备联锁功能.
阀门布置于便于操作检修位置,否则须增设平台.
3.3.3 布置
启动排汽进双减的管道及阀门一般布置在主厂房运转层BC轴之间,此区域汽水管道众多,布置设计时,除了考虑常规的管系统应力计算之外,还需特别考虑管道碰撞和阀门操作检修的要求.
布置形式因地制宜.例如厂内配备多台双减,单台锅炉主蒸汽就近接入临近双减.锅炉均布置于双减一侧,多台锅炉启动排汽关断阀后管道合并后进入双减.单台锅炉主蒸汽有直通双减通道,则可不单独设置启动排汽管等等.
4总结
针对频繁启动机组,启动排汽所带来的问题,提出了系统改造设计方案—从主蒸汽母管隔离阀前抽出蒸汽,经过减温减压器,对外供热,既可以消除排汽噪音,又能回收排汽,且消除了过热器过烧的隐患,一举三得,对相近项目具有一定的借鉴作用.
参考文献：
[1]五部委联合下发《热电联产管理办法》[J].中国煤炭,2016,42（5）：102-102.
[2]浙江省经信委, 浙江省发改委, 浙江省环保厅, 浙江省财政厅, 浙江省物价局, 浙江省能源局, 浙江省地方燃煤热电联产行业综合改造升级行动计划[J]. 浙江节能,2019,1：38-41.
[3]GB12348-2008. 工业企业厂界环境噪声排放标准[S].
[4]DL/T5054-1996.火力发电厂汽水管道设计技术规定[S].
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系统设计引用文献:
[1] 最新超市管理系统设计论文选题参考 超市管理系统设计论文题目选什么比较好
[2] 优秀计算机控制系统设计论文选题 计算机控制系统设计论文题目怎样定
[3] 经典信息系统设计论文题目 信息系统设计毕业论文题目如何定
