摘要：随着时代进步，世界工业化进程加快，越来越多以石油和煤矿为主的碳基能源被开发利用，虽然促进了经济的进步，但是同样也消耗了大量的不可再生能源，并造成环境污染。600MW亚临界控制循环锅炉是一种新型锅炉，其主要特点是循环泵和水冷壁，虽然循环泵推动力大，水冷壁安全可靠，但是在传统的锅炉启动、运行期间，需要在冷态条件下打火，这无疑会需要很长的时间，同时会消耗大量的燃油，这在能源日益枯竭的今天，并不是一个合适的方法。相邻炉底蒸汽加热系统的应用就可以有效解决以上问题，该系统充分利用了锅炉加热期间产生的正气资源，并将其用于相邻锅炉的加热中，既节省了一定的能源，同时也缩短了相邻锅炉从启动-正常运行所需的时间，极大地提高了锅炉运行效率。本文主要分析了相邻炉底蒸汽加热系统的可行性、必要性和安全性，同时结合实际，深入探讨了相邻炉底蒸汽加热系统在600MW亚临界控制循环锅炉中的实际应用。
关键词：炉底蒸汽加热 控制循环 安全 节能
1. 邻炉加热装置的发展
邻炉加热装置的设想和研究最早是在上个世纪七十年代，是源于大型锅炉的发展，当时锅炉在启动时需要消耗大量的燃油资源，才能使得锅炉内部温度和其他参数达到锅炉正常运行标准。而这种方式对于处于环境和能源问题日益严峻的地球来说，是一种非常低效的技术手段。为此，研究人员设想利用锅炉加热产生的蒸汽资源为相邻锅炉启动、运行更便利，甚至在相邻锅炉无需点火的情况下，也能将其锅炉内部温度和其他参数加热到指定标准范围内。现阶段我国的邻炉加热装置的研究虽取得了一定进步，但仍存在不足。例如，东方锅炉(集团)股份责任公司设计制造的亚临界压力自然循环锅炉，虽然设计巧妙，设置了了辅助蒸汽系统，但是在实际运行期间，辅助蒸汽系统的压力太小，不能满足蒸整个蒸汽加热系统的运行需求，严重时甚至会使得炉水反送入加热系统中，造成安全隐患。而北京巴威公司设计制造的锅炉，将原有的底部加热系统直接改进为蒸汽底部加热系统，虽然简单明了，但是由于缺少蒸汽减压装置，使得蒸汽加热系统内的蒸汽压力无法控制，很容易上升到危险程度，影响整个锅炉机组的安全运行。
而由于控制循环锅炉，为了炉水循环泵运行的安全一般未设计炉底蒸汽加热。当前世界上大部分研究机构通过对合理改造炉底加热，能解决对炉水循环泵的运行安全，同时解决以上的安全隐患。
2. 邻炉加热装置对锅炉的影响
传统控制循环锅炉中循环锅炉推动力大，可以使管壁充分鞥却，减轻高温腐蚀。而且小直径的水冷管壁安全可靠，对于整个冷却循环系统起着不容忽视的作用。将邻炉加热装置融入锅炉加热系统中，对水循环系统也有着一定影响，会使得管壁直径小的水冷壁膨胀均匀，还可以使汽包温差在整个锅炉组启动-运行期间始终处于材料安全标准范围内，能有效缩短锅炉点多-正常运行间的时间。通常来讲，在传统锅炉组加热系统下，当点火启动时，汽包温差会突然增大，严重损害自身，影响其使用寿命，而融入邻加热装置下的锅炉组，可以在一个锅炉加热期间通过预热有效缓解相邻锅炉从-点火-起亚这一阶段的汽包温差大的问题。
而且邻加热装置对于原锅炉组加热系统的过热器、再热器等设施还能起到保护作用。通常情况下，传统锅炉组加热系统点火启动-加热期间需要向锅炉底部投入一定量的燃料，使得炉底部发热，而此时由于相应锅炉的相关加热参数未达到标准，水循环系统也不能正常运作，只能使长时间下，使得过热器、再热器等设施一直处于干烧状态，长时间下，会减少这些设施的使用寿命。而邻加热装置的使用，可以有效缩短相邻锅炉从起到-加热到指定温度范围的时间，缩短了过热器、再热器等设施的干烧时间，进而对其起到一定的保护作用。
3.实施方案
邻锅加热装置设计的总体思路是利用蒸汽替代燃油和燃煤对相邻锅炉进行整体预加热，使之在未点火启动时就处于一定的热环境中。
邻锅炉底部蒸汽加热系统充分利用了锅炉底部蒸汽，将其用于相邻锅炉加热过程中，而且一改以往的设计方式，在炉水循环泵的进出口部位设置蒸汽加热器，并将合理布设在相邻锅炉两侧加热系统中。
同时记录传统锅炉组中相邻锅炉从点火启动-加热-正常运行期所经过的时间和所消耗的能源。通常情况下，相邻锅炉在早上6点时温度为27℃左右，经过点火、加热到160℃时所需的时间为6个小时30分钟左右，且在此期间汽包壁温差最高达到40℃，而且当压力过小时，壁温差一直处于30℃左右，只有当加热后，压力达到0.5MP时，才能基本保证壁温差不超过15℃。
4.操作规定
锅炉底部加热系统应在机组启动时锅炉点火前8～10h投入使用，锅炉点火后或锅炉饱和温度达到120℃以上时，可停止炉底加热系统运行。
4.1将邻炉底蒸汽加热系统融入600MW亚临界控制循环锅炉运行系统中
4.1.1往A锅炉内部添加水，并且视线盯着水位计，维持气包水位在－200mm刻度上。
4.1.2开启A锅炉底部加热系统并打开该锅炉疏水一道门和二道门。
4.1.3开启相邻锅炉B底部加热系统，两道门打开时尽量不要全开，通过微开对管道进行预热即可。
4.1.4预热结束后，可以关闭A锅炉加热疏水一道门和二道门。
4.1.5启动水泵，将相邻锅炉B内部加入适当量的水。
4.1.6开启相邻锅炉B的炉底加热系统，并将二道门由微开-中开-全开逐渐打开。
4.1.7结合实际情况，逐渐打开相邻锅炉加热系统，同时控制加热系统就地压力表与汽包压力之差不大于0．5MPa
4.2停止运行相邻炉底蒸汽加热系统
4.2.1当相邻锅炉内温度稳定在120℃以上时即可完全关闭相邻炉底蒸汽加热系统，同时开启加热系统各疏水门。
4.3整个相邻炉底蒸汽加热系统控制运行期间的注意事项
4.3.1相邻锅炉蒸汽加热系统开启后，一定要通过微开-半开-全开的方式进行预热，预热完全后，才能彻底打开整个加热系统，防治管道升温过快，造成安全隐患。
4.3.2当相邻锅炉加热系统完全投入运行中时，同样要注意控制加热速度，保证其饱和升温率不大1℃/min。
5.改造后的运行效果和效益分析
5.1在600MW亚临界控制循环锅炉中利用相邻炉底蒸汽加热系统的运行效果如下：早上6点正式启动相邻炉底蒸汽加热系统，经过5小时30分钟后，温度炉水由原先的27℃提高到164℃，此时停止相邻炉底蒸汽加热系统，汽包内外壁温差为8℃。相比于之前传统的锅炉点火加热形式，不仅显著缩短了加热时间，节省了加热期间损耗的各种能源，同时有效降低了锅炉加热时汽包内外壁温差，延长了锅炉的使用寿命。
5.2 本次相邻炉底蒸汽加热系统的研究、设计与施工费用共计50万元左右。而且该方案下，相当于去除了原先的燃油点火，已知原有锅炉机组，每次燃油点火加热锅炉需耗费燃油40吨，人民币大约30万元左右。即一个锅炉机组在一年启动一次的情况下，节约燃油费用大约30万元。
此外，相邻炉底蒸汽加热系统下锅炉加热到正常工作状态下的时间相较之前也缩短了1个小时，即相关电气设施工作时间减少1小时，综合一年下来，同样节省了大量的电费。
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结论
亚临界强制循环锅炉采用炉底加热，对于机组启动频繁电厂，在锅炉点火前按规定投入炉底加热，可有效控制锅炉汽包上下壁温正常，对加快机组启动速度，缩短机组启动时间非常有效，最重要的是可大大减少机组启动过程的燃油，对提高锅炉启动过程的经济性有显著效果。
参考文献：
[1] 《锅炉炉底加热技术资料》
[2] 《600MW机组上海锅炉燃烧设备说明书》
论文作者:金朋
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
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