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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，消音效果无法满足消噪要求。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。
兩种方案对比如表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].
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，消音效果无法满足消噪要求。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。
兩种方案对比如表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].