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启动锅炉容量选择
启动锅炉是新建大型火力发电厂不可缺少的辅机设备，是电厂第1台机组启动时向辅助蒸汽系统供汽的唯一汽源，它直接影响主机的安全启动。由于启动锅炉在电厂第1台和第2台机组投入商业运行后，即停止使用，全部运行时间只有3～5年，且为间断运行。因此如何合理地选择启动锅炉的容量和蒸汽参数，使其既能满足机组安全启动的要求，又能节约建厂投资是十分重要的。
1 设计及实际运行情况
1．1 设计情况
《火力发电厂设计技术规程》(DL5000—94)(以下简称《大火规》)6．6．1．2规定：“启动锅炉容量应结合地区具体情况、机组要求及启动方式经计算确定，只考虑启动中必需的蒸汽量，不考虑裕量和主汽轮机冲转调试用汽、可暂时停用的施工用汽量及非启动用的其他用汽量”。各设计院在工程设计中均按此规定选择启动锅炉容量。表1列出了国内部分电厂启动锅炉的设计容量。从表1中可以看出，机组启动的主要用汽点为除氧器、暖风器、汽轮机轴封系统和燃油加热及雾化。严寒地区还需考虑机组冬季启动时的采暖用汽。此外，各电厂启动锅炉设计总容量因地区不同而差别较大。对于300 MW机组，东北地区启动锅炉多在75t／h及以上，南方地区则多为30～40t／h，个别电厂启动锅炉设计总容量较小，如妈湾电厂为20t／h，沙角B厂仅5t／h 。
1．1．1 除氧器加热用汽量
除氧器加热用汽一项，各设计院计算值相差很大。同样为300MW机组，有的计算值为38t／h，有的只有7t／h。进口机组则更小，如大连电厂350MW机组仅为4．93t／h，妈湾电厂无机组启动时的除氧器加热用汽。
1．1．2 采暖用汽量
采暖用汽量一项的差别主要受电厂所在地区环境温度的影响。黄河以南的电厂设计采暖用汽一般小于10t／h，这是机组正常运行的冬季采暖需要的汽量，机组启动时间较短可以不投采暖。严寒地区如双辽电厂、铁岭电厂、达拉特电厂采暖用汽量比较大。温暖地区如安顺电厂、鄂州电厂、宝钢电厂、妈湾电厂机组在冬季启动时均不考虑采暖用汽。
1．2 运行情况
为了深入了解启动锅炉在电厂的实际运行情况，我们调查了15个电厂，其中南方电厂7个，北方电厂8个，见表2。调查的大容量机组以300MW等级为主，对600MW等级和200MW机组也做了调查比较。主机形式包括国产、进口亚临界机组和进口超临界机组。在调查中发现，各电厂启动锅炉实际运行出力或机组启动实际用汽量与启动锅炉的设计容量相差很大，辅助蒸汽系统设计中考虑的用汽项目也与实际运行情况有出入。由于各电厂辅助蒸汽各用汽点大部分没有装设流量表计，个别电厂也仅在启动锅炉蒸汽出口母管上装设流量表，因而很难对机组启动用汽量作出定量分析，现只能以启动锅炉运行蒸汽压力、温度等参数来定性分析。
1．2．1 除氧器加热用汽
机组启动时除氧器加热用汽量与除氧器的运行方式有关。
汉川电厂、阳逻电厂、鄂州电厂在其汽轮机运行规程中规定：“当主机负荷达到50MW时，即可开启4段抽汽至除氧器的供汽门，压力投“自动”，维持在0.147MPa，温度在104～110℃，并同时关闭辅汽系统至除氧器的供汽门。此时，锅炉给水流量为187t／h，如果除氧器进水温度为30℃(轴封冷凝器出口凝结水温度)，辅汽联箱蒸汽压力0．8MPa，温度250℃，除氧效率取0．95，按照工况推算，除氧器加热最大用汽量为32t／h左右。但是鄂州电厂在机组启动时并未严格按运行规程进行操作。其运行方式为主机冲转前主蒸汽经汽轮机高旁至冷再热蒸汽管道，压力达到0．7MPa就供汽至辅汽联箱，并停用启动锅炉蒸汽。这时锅炉给水流量小于100t／h，除氧器压力维持在0．147MPa，温度104℃，启动锅炉蒸汽用量小于17t／h 。汉川电厂机组启动，当主机并网后负荷达20～30MW，即投入4段抽汽，此时锅炉给水流量约100t／h，给水箱水温50℃左右。在此之前用启动锅炉蒸汽对给水进行加热，用汽量为6t／h左右。阳逻电厂机组启动，主机并网后负荷达30～40MW，即投入4段抽汽，给水箱给水温度80～90℃，此前启动锅炉蒸汽用量约10t／h 。
潍坊电厂机组启动，在4段抽汽至除氧器的供汽门开启前，利用启动锅炉蒸汽对给水进行加热。冬季加热至30℃，用汽量约5t／h，夏季则不加热。
铁岭电厂机组启动时锅炉上水的水温不超过50℃，除氧器加热用汽量在6t／h左右。
1．2．2 暖风器用汽
所调查的汉川电厂、阳逻电厂、珠江电厂、沙角A厂、石洞口第二发电厂、彭城电厂、潍坊电厂、沙岭子电厂等在机组启动时都不投运暖风，有的电厂在正常运行时也不投运暖风器。汉川电厂则由于燃煤含硫量低，暖风器被灰堵塞后阻力增大，现已拆除。哈尔滨第三发电厂、铁岭电厂、威海电厂等机组在冬季启动时投运暖风器，在夏季启动不投暖风器。
1．2．3 汽轮机轴封用汽
轴封用汽由汽轮机提供，对于300 MW机组，约为3．5t／h，对于600MW机组，约为9t／h 。
1．2．4 燃油加热及雾化用汽
现在绝大多数电厂采用轻油作为锅炉点火及助燃用油。故仅有燃油雾化一项对300MW机组而言，一般只需雾化蒸汽1．5～2t／h 。
1．2．5 采暖用汽
除云南、贵州、广东常年气温比较高的地区外，其他地区新建的电厂启动锅炉容量均考虑采暖用汽。东北、西北、内蒙古等严寒地区的电厂机组冬季启动都要投采暖，且用汽量较大。而中部地区的电厂如潍坊电厂、青岛电厂，机组在冬季启动时也可以不投采暖。哈尔滨第三发电厂与施工安装共同使用启动锅炉，该厂一期工程2×200MW机组，安装2台20t／h链条炉，在启动锅炉投人运行前施工用汽由列车站提供。铁岭电厂安装4台300MW机组，启动锅炉为1台75t／h煤粉炉，据电厂反映机组启动时只需蒸汽35t／h，施工单位另外安装了10台4t／h小锅炉用作采暖。
1．2．6 其他用汽
其他用汽包括小汽轮机调试用汽、炉底加热用汽、生水加热用汽等。
据调查，小汽轮机可以在主机启动前调试也可以在机组启动后带低负荷时调试。所以机组启动用汽量可以不计入该项汽量。
炉底加热与锅炉厂生产的炉型有关，有的锅炉有此系统，有的锅炉没有此系统。但是炉底加热一般是在锅炉点火之前对炉水进行加热，当炉水达100℃左右即关闭加热汽源，之后锅炉才点火启动。因而这一项蒸汽耗量也可以不列入机组启动用汽。
生水加热用汽量一般较小，不计入启动锅炉运行总量中。
2 启动锅炉总容量
我国除严寒地区及南方少数电厂，大部分300MW机组的电厂都装设2台20t／h启动锅炉容量偏大。其原因之一是设计套用典型设计，原因之二是没有考虑各用汽点用汽的同时率，原因之三是设计多采用重油作为锅炉点火及助燃用油。实际运行多数电厂认为只需要设计容量的1／2就够了。
汉川电厂一期工程2×300MW机组，设计安装2台20t／h启动锅炉，启动锅炉出口没有装设流量计。投产初期，锅炉出口蒸汽压力可达1．3MPa，投运1台20t／h炉即可满足要求。后期因火嘴雾化不良、尾部烟道结焦积压等原因，锅炉出口蒸汽压力达不到额定值(1．3MPa)，在机组启动时必须投2台启动锅炉。汉川电厂认为机组启动时，若不投暖风器和采暖，1台20t／h启动锅炉可满足要求。
阳逻电厂一期工程2×300MW机组，安装2台20t／h启动锅炉，从未2台同时运行过。
盘山电厂2×500MW进口超临界机组，安装4台50t／h进口启动锅炉，蒸汽压力3.9MPa，温度 440℃。由于其中1台故障，实际运行3台。每台启动锅炉设计为2支油枪，但运行只投1支油枪。实际负荷约75t／h，该厂认为只需要2台50t／h锅炉就能满足要求。
潍坊电厂2×300MW机组，安装2台20t／h启动锅炉，设计为2支油枪。2台同时运行时，一般只投1支油枪，实际上供汽约20t／h 。
铁岭发电厂4×300 MW机组，因另配置了1台12MW汽轮机，安装1台75t／h煤粉炉，实际运行时启动锅炉负荷不超过40t／h。电厂认为机组启动用汽只需30t／h。
哈尔滨第三发电厂2×200 MW+2×600MW机组，600MW机组启动用汽由200MW机组提供。电厂反映600MW机组冬季启动用汽量在80～100t／h，夏季启动用汽量只需20t／h左右。鄂州电厂2×300MW进口机组，安装1台45t／h启动锅炉。在机组启动时用汽点有除氧器、暖风器、汽机轴封、磨煤机启动前用汽、空气预热器吹灰、除灰器灰斗加热等。机组在试运期间，电厂认为启动锅炉蒸汽量没有富余。
通过调查可以看出，不同类型的电厂和不同的启动运行方式，对启动锅炉总容量有不同的要求。一般新建电厂在调试期间，因缺乏运行经验，机组启动用汽量比较大。但在运行一段时间后，又普遍反映目前配置的启动锅炉容量偏大。
对表2的统计分析得出：
(1)南方及中部地区300MW机组的电厂，启动用汽量≦20t／h的占被调查电厂的56％；
(2)北方严寒地区300MW机组的电厂，启动用汽量为40t／h的占被调查电厂的33％；
(3)600MW级机组的电厂因调查数量较少，未作统计分析。
3 建议
综合以上调查分析，对需设置启动锅炉的发电厂，其启动锅炉的台数、容量、参数、燃料和炉型，建议按下述原则选择：
3．1 启动锅炉的容量，只考虑启动中必需的蒸汽量，不考虑裕量和主汽轮机冲转调试用汽量及非启动用的其他用汽量。
3．2 对于300MW机组，南方地区发电厂可设置1台启动锅炉，容量为20t／h；北方地区发电厂可设置1台启动锅炉，容量为40t／h，或设置2台启动锅炉，容量各为20t／h。
3．3 对于600MW机组，南方地区发电厂可设置1台启动锅炉，容量为35t／h；北方地区发电厂可设置1台启动锅炉，容量为70t／h，或设置2台启动锅炉，容量各为35t／h。
3．4 严寒地区发电厂的启动锅炉可与施工采暖用汽结合考虑，宜采用燃煤链条炉。其他地区发电厂的启动锅炉，宜采用燃油快装炉或散装炉。
3．5 启动锅炉出口蒸汽参数汽参数宜为：压力1.27MPa，温度300℃。