本发明属于火电机组直流锅炉技术领域，涉及一种利用启动系统排水作为暖风器加热源的装置及方法。
背景技术：
直流锅炉启动时，由于启动流量的限制，在启动初期机组处于湿态运行，这样机组就有大量经过燃料加热的热水。热水主要有两种排放方式：一种是外排至机组排水槽或者工业废水系统，造成浪费热量；另一种是外排凝汽器，浪费热量，也由于降低了凝汽器真空，增加了厂用电率，消耗更多能源。这两种布置方式都未能充分利用启动系统排放的热量，导致热量的浪费。
其次，启动阶段锅炉过热器、再热器较高温度的疏水、启动较高温度的排水进入疏水扩容器，由于启动系统外排水管道的耐温限制，以及疏水泵防汽蚀要求，需要降低扩容器内水温，就需要大量喷入除盐水，或者在外排时管道投入工业水或者辅机冷却水等其他水源，造成水资源浪费，也增加了后续设备的耗电和设备可靠性。
再者，由于在机组启动阶段，汽轮机轴封、小汽轮机轴封、小机轮机汽源、空气预热器吹灰器、除氧器加热、等离子暖风器、一次风暖风器、二次风暖风器、冬季采暖等大量设备和系统需要辅助蒸汽，而常规的启动锅炉供汽量有限，无法同时满足所有用户供汽，或者部分用户供汽能力在不足，一次风暖风器、二次风暖风器等就无法投入，导致空气预热器入口风温很低，特别是冬季，空气预热器的综合冷段温度很低，导致空气预热器低温腐蚀，影响空气预热器换热效率。同时，低负荷点火初期，燃料投入有限，炉膛温度较低，经过空气预热器的一次风温度、二次风温度较低，燃料燃烧效率和锅炉效率较低，在同样负荷下，消耗燃料更多，而且容易导致锅炉尾部烟道和空气预热器的二次燃烧。
从机组开始点火到机组转入直流状态，启动系统切出运行，一般至少需要24～72小时，比如基建机组、长期停运后启动的机组、大修后启动的机组从点火到转入直流状态时间甚至长达1～2天，有的甚至3～4天左右。这就造成极大的热量浪费和水资源浪费，长期的低负荷稳燃造成的排烟温度低，极容易造成空气预热器低温腐蚀堵塞而导致设备可靠性降低，甚至机组停机。锅炉的燃烧效率偏低，容易导致的尾部烟道和空气预热器的二次燃烧。
技术实现要素：
本发明解决的问题在于提供一种适用于带炉水循环泵的启动系统和不带炉水泵的启动系统的利用启动系统排水作为暖风器加热源的装置及方法，有效利用启动阶段锅炉排水热量，提高空气预热器入口一次风温和二次风温。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种利用启动系统排水作为暖风器加热源的装置，包括连接在启动系统储水箱与扩容器之间的两条连接通路；其中一条连接通路为：启动系统储水箱通过暖风器旁路阀与扩容器相连接；第二条连接通路为：启动系统储水箱通过储水箱、暖风器阀门分别与一次风暖风器、二次风暖风器的进水口相连通，一次风暖风器、二次风暖风器的出水口通过暖风器回水阀与扩容器相连接；
一次风机与一次风暖风器的进风口相连接，二次风机与二次风暖风器的进风口相连接；一次风暖风器、二次风暖风器的出风口分别与空气预热器相连接。
所述的一次风暖风器的进水口、出水口分别设有一次风暖风器进水阀门、一次风暖风器疏水阀门；二次风暖风器的进水口、出水口分别设有二次风暖风器进水阀门、二次风暖风器疏水阀门。
所述的启动系统储水箱的出口安装有储水箱水位调节阀，排水经储水箱水位调节阀减压后分两路：一路经过暖风器阀门阀门后分支，分别去一次风暖风器、二次风暖风器进行换热，换热后经过一次风暖风器、二次风暖风器的出水口进入扩容器；另外一路经过暖风器旁路阀后直接去扩容器。
一种利用启动系统排水作为暖风器加热源的方法，包括以下操作：
锅炉点火后，经过加热的炉水经过分离排放至启动系统储水箱，通过储水箱水位调节阀控制储水箱水位，并控制疏水流量，暖风器旁路门关闭，热水经过一次风暖风器进水阀门进入一次风暖风器、经过二次风暖风器进水阀门进入二次风暖风器分别进行换热；经过加热一次风暖风器的疏水由一次风暖风器疏水阀门排入扩容器，经过加热二次风暖风器的疏水由二次风暖风器疏水阀门排入扩容器；
一次风机送出的冷风经过一次风暖风器与进入其中的热水发生换热，一次风被加热，加热后的一次热风进入空气预热器；提高空气预热器的一次热风温度和一次次风侧的综合冷段温度；
二次风机送出的冷风经过二次风暖风器与进入其中的热水发生换热，二次风被加热，加热后的二次热风进入空气预热器，提高空气预热器的二次热风温度和二次次风侧的综合冷段温度；
机组点火后的机组湿态运行期间，能够保证暖风器的投入效果，直至机组转入干态运行，启动系统切出运行，暖风器则由候补汽源代替。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的利用启动系统排水作为暖风器加热源的装置及方法，通过启动系统储水箱排水，经过一次风暖风器、二次风暖风器，经过加热冷风后的排水温度降低，不用减温，直接排入扩容器，节约了热量，也减少了用于减温的除盐水、辅机冷却水或者工业水，节约了水资源和后期用于输送排水介质的厂用电。
本发明提供的利用启动系统排水作为暖风器加热源的装置及方法，由于经过加热一次风暖风器和二次风暖风器后的启动系统排水温度降低，进入扩容器后混合启动阶段锅炉过热器减疏水、再热器疏水温度，减少用于扩容器减温水的除盐水投入，以及减少扩容器废水排出系统外时投入的辅机冷却水或者工业水的消耗量。
本发明提供的利用启动系统排水作为暖风器加热源的装置及方法，有效利用启动阶段锅炉排水热量，经过一次风暖风器、二次风暖风器加热的热一次风、热二次风，进入空气预热器，提高空气预热器的热风温度和空气预热器的冷段综合温度，提高了空气预热器的热风温度，提高了锅炉燃烧效率，节约了燃料，也避免了尾部烟道和空气预热器的二次燃烧，保证机组的安全。
本发明提供的利用启动系统排水作为暖风器加热源的装置及方法，通过利用点火阶段启动系统排水加热一次风和二次风，提高点火初期空气预热器的综合冷段温度，减弱和避免空气预热器的低温腐蚀。
本发明提供的利用启动系统排水作为暖风器加热源的装置及方法，有效利用启动阶段锅炉排水热量，基于直流锅炉启动初期的特点，弥补现有直流锅炉启动系统的不足，二次利用直流锅炉启动过程“排放的热量”，用来点火初期至锅炉转干态期间投入一次风暖风器和二次风暖风器：利用经过加热过一次风暖风器和二次风暖风器的较低温度水，进入扩容器，可以有效节约大量除盐水、辅机冷却水或者工业水。
本发明提供的利用启动系统排水作为暖风器加热源的装置及方法，有效利用了机组启动阶段的排水热量，节约了热量，提高了机组效率；利用启动阶段锅炉排水热量，投入了一次风、二次风暖风器，提高了空气预热器的出口温度，提高了锅炉燃烧效率，节约了燃料，也避免了锅炉尾部烟道和空气预热器的二次燃烧；提高了空气预热器的出口温度和空气预热器综合冷段温度，减少和避免了锅炉尾部烟道和空气预热器的低温腐蚀；减少了和规避了启动阶段锅炉扩容器需要投入的冷却水水量。该冷却水基本采用成本高的除盐水、工业水、辅机冷却水等，极大的节约了水资源，也一定程度上节约了由于增加循环水量导致的厂用电量增加。
附图说明
图1为本发明的排布方式示意图；
1为启动系统储水箱；2为储水箱水位调节阀；3为暖风器旁路阀；4为暖风器阀门；5为暖风器回水阀；6为一次风暖风器进水阀门；7为一次风暖风器疏水阀门；8为一次风机；9为二次风机；10为一次风暖风器；11为二次风暖风器；12为空气预热器；13为扩容器；14为二次风暖风器进水阀门；15为二次风暖风器疏水阀门。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参见图1，一种利用启动系统排水作为暖风器加热源的装置，包括连接在启动系统储水箱1与扩容器13之间的两条连接通路；其中一条连接通路为：启动系统储水箱1通过暖风器旁路阀3与扩容器13相连接；第二条连接通路为：启动系统储水箱1通过储水箱、暖风器阀门4分别与一次风暖风器10、二次风暖风器11的进水口相连通，一次风暖风器10、二次风暖风器11的出水口通过暖风器回水阀5与扩容器13相连接；
一次风机8与一次风暖风器10的进风口相连接，二次风机9与二次风暖风器11的进风口相连接；一次风暖风器10、二次风暖风器11的出风口分别与空气预热器12相连接。
所述的一次风暖风器10的进水口、出水口分别设有一次风暖风器进水阀门6、一次风暖风器疏水阀门7；二次风暖风器11的进水口、出水口分别设有二次风暖风器进水阀门14、二次风暖风器疏水阀门15。
具体的，启动系统储水箱1在启动阶段的排水排至储水箱，经过储水箱水位调节阀2减压后分两路：一路经过暖风器阀门4阀门后分支，分别去一次风暖风器10、二次风暖风器11进行换热，换热后经过一次风暖风器10、二次风暖风器11的出水口进入扩容器13；另外一路经过暖风器旁路阀3后直接去扩容器。
所述的一次风机8送出的冷风经过一次风暖风器10进行换热，换热后的热风送往空气预热器12；二次风机9送出的冷风经过二次风暖风器11进行换热，换热后的热风送往空气预热器12。
下面给出一种利用启动系统排水作为暖风器加热源的方法，包括以下操作：
锅炉点火后，经过加热的炉水经过分离排放至启动系统储水箱1，通过储水箱水位调节阀2控制储水箱水位，并控制疏水流量，暖风器旁路门3关闭，热水经过一次风暖风器进水阀门6进入一次风暖风器10、经过二次风暖风器进水阀门14进入二次风暖风器11分别进行换热；经过加热一次风暖风器的疏水由一次风暖风器疏水阀门7排入扩容器13，经过加热二次风暖风器的疏水由二次风暖风器疏水阀门15排入扩容器13；
一次风机8送出的冷风经过一次风暖风器10与进入其中的热水发生换热，一次风被加热，加热后的一次热风进入空气预热器12；提高空气预热器的一次热风温度和一次次风侧的综合冷段温度；
二次风机9送出的冷风经过二次风暖风器11与进入其中的热水发生换热，二次风被加热，加热后的二次热风进入空气预热器12，提高空气预热器的二次热风温度和二次次风侧的综合冷段温度；
机组点火后的机组湿态运行期间，能够保证暖风器的投入效果，直至机组转入干态运行，启动系统切出运行，暖风器则由候补汽源代替。
下面给出具体的实施例。
以某1100MW超超临界机组为例，满负荷工况设计煤量475t/h，启动系统采用炉水循环泵并联的布置方式，机组冷态点火，锅炉水冷壁内温度取常温20℃：
锅炉启动流量值采用25％BMCR工况流量，即810t/h，其中BMCR为锅炉最大连续蒸发量；再循环泵流量在648t/h，锅炉补水流量在162t/h，则启动阶段的排水在162t/h。
锅炉点火后，投入启动系统排水至一次风暖风器和二次风暖风器管路，关闭暖风器旁路门。锅炉点火20～30分钟后，水冷壁温度开始上升，1小时后，分离器压力0.5Mpa，温度在150℃，启动系统排水也在150℃，排水可以将40％BMCR的风量加热温升30℃；环境温度10℃的一次风和二次风经过暖风器加热,可以达到50℃，排烟温度可以达到60℃左右，则空气预热器的综合冷段温度可以达到50℃，高于烟气的水露点温度，发挥了减少积灰和腐蚀的作用。
锅炉点火2小时后，启动分离器压力1Mpa，储水箱和排水温度在170℃，排水可以将40％BMCR的风量加热温升50℃；利用热量折算标准煤每小时节约2吨；由于锅炉送风温度和一次风温提高，锅炉燃烧效率提高，每小时节约标准煤1吨；考虑到热态冲洗时间大约10个小时，在热态冲洗阶段合计可节约标准煤30吨，减少CO2排放4吨左右。经过暖风器的系统排水70～80℃左右，直接投入扩容器，不需要投入除盐水减温，或者减少投入除盐水减温。
热态冲洗结束后，锅炉开始时升压，经过冲机、并网，直至机组从湿态转为干态，排水可以将40％BMCR的风量加热温升65℃；利用热量折算标准煤每小时节约3吨；由于锅炉送风温度和一次风温提高，锅炉燃烧效率提高，每小时节约燃煤3吨；考虑到该阶段大约20个小时，则可节约标准煤80吨。减少CO2排放9吨左右。
该阶段，经过暖风器加热的一次风温度和二次风温度不低于60℃；空气预热器出口一次风温度、二次风温可以达到250℃，高于常规设计机组在该阶段时空气预热器出口一次风温度、二次风温大约40℃左右，提高了锅炉的燃烧效率。同时，排烟温度可以达到110℃，则空气预热器的综合冷段温度可以达到85℃，高于常规燃煤的常规综合冷段温度75℃左右，则说明可以有效减少和规避了空气预热器的低温腐蚀。
单台机组一次启动，整个启动过程节约标准煤大约150吨左右，减少二氧化碳排放12吨，节约除盐水100t/h左右，节约工业水或者辅机冷却水则在140t/h。
以上给出的实施例是实现本发明较典型的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。