超臨界機組啟動節能優化研究

文 // 謝煜華 廣東珠海金灣發電有限公司

1 前言

廣東珠海金灣發電有限公司2×600MW燃煤機組，汽輪機為上海汽輪機有限公司制造生產，型號為N600-24.2/566/566的反動式、超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽凝汽式600MW汽輪機組。與上海鍋爐廠制造的超臨界螺旋管圈、一次中間再熱、平衡通風、四角切圓燃煤直流爐以及上海汽輪發電機有限公司生產的QFSN-600-2三相同步汽輪發電機配套。

自機組投產以來，機組的運行狀況良好，機組的能耗水平也逐年下降。但是，對照國外同類型機組，其能耗水平及經濟指標尚有一定的差距。為切實響應了國家節能降耗的號召，進一步降低機組能耗，提高公司的競爭力，金灣公司大力開展節能降耗工作，結合機組的實際運行情況，開展了機組啟動節能優化研究，通過優化機組的啟動操作和運行方式，有效降低了機組的啟動能耗，取得了較好的經濟效益和社會效益。

2 機組啟動節能優化

2.1 縮短鍋爐啟動階段參數調整時間

為節約燃油，鍋爐采用等離子點火方式啟動，鍋爐啟動時，啟動制粉系統用等離子方式點火并升溫升壓。由于磨煤機啟動最小煤量為16t/h，點火初期爐膛的熱負荷增加過快，導致鍋爐汽溫上升過快，升溫升壓率均達不到要求。而且汽輪機要求的沖轉參數嚴重不匹配，需要反復調整才能達到汽輪機沖轉所需參數，浪費大量的時間，同時嚴重影響鍋爐受熱面、蒸汽管道、汽輪機設備等安全性，這是影響機組啟動速度及安全的重要因素之一。為此，經調研分析后采取了選擇合適的啟動用煤、降低鍋爐啟動給水流量等措施，取得較好的效果。啟動時調整時間短，參數穩定，容易達到汽輪機沖轉要求。同時，給水流量降低后，電動給水泵的電耗明顯減少，前后電流降低了約100A。

（1）選擇合適的啟動用煤

為了降低鍋爐采用等離子點火方式啟動時爐膛熱負荷增加地快的問題，啟動用煤的選擇顯得尤為重要。煤的低位熱值，應在5000～5200kcal，過高會導致熱負荷過高；過低則導致燃燒不穩定。煤的揮發分應在30%～35%，此時煤粉容易著火，燃燒快；過低不利于著火，過高帶來安全問題。煤的水分和灰分應盡量低，過高會造成不好著火和燃燒不穩；選擇這樣的煤種可提高煤的著火速度，加快煤粉燃燒，縮短火焰長度，降低受熱面的熱負荷。

（2）提高暖風器換熱效果

加強對磨煤機暖風器的檢修維護，在機組檢修時，必須對磨煤機暖風器進行徹底檢查，及時對換熱器及相關閥門進行檢查清理，必要時對換熱面進行沖洗，增加暖風器換熱效果。鍋爐啟動投運暖風器時，應全開暖風器進汽閥和疏水閥，適當提高供汽壓力和溫度，從而提高磨煤機的進風溫度，有利于煤粉在爐膛的著火燃燒。

（3）降低鍋爐啟動給水流量

為保護設備，原設計鍋爐最低啟動給水流量為約30%（610t/h），通過調研分析，借鑒國內同類型電廠經驗，將給水流量降低至450～500t/h。這樣，通過降低給水流量，在熱負荷不變的情況下，產汽量增加，鍋爐主再熱器氣流量增加，從而降低汽溫，更受利于汽溫控制，大幅縮短調整的時間。

（4）注意事項

①啟動時，在降低給水流量前，應先把給水流量保護值進行修改，給水流量低低跳閘值改為400t/h，機組并網后再將低低跳閘值恢復至原539.5t/h，而給水流量則隨其他參數的變化而進行適當調整。

②鍋爐升溫升壓期間，加強檢查膨脹指示是否正常。

③啟動過程，應嚴格按照升溫升壓曲線進行。

④注意監視水冷壁螺旋管和垂直管壁溫，壁溫應該平衡上升，控制相鄰壁溫偏差不超標準，如出現異常，及時進行調整，直至偏差減小。

本文對風電接入電網后備用容量的確定方法進行了總結,分析了考慮可中斷負荷作為備用容量的優勢,歸納了備用容量費用分攤的方法和原則,為風電并網后輔助服務中的備用容量費用分攤問題提供了一些思路。但是,在備用容量的研究中,仍然存在著很多問題。

2.2 盡快投入回熱系統運行

（1）投入除氧器加熱

在鍋爐點火前幾個小時投入除氧器輔汽加熱運行，通過輔汽加熱，盡可能把除氧器水溫提高，然后再點火。這樣，可縮短鍋爐的啟動時間，減少啟動耗能。值得注意的是，應嚴格控制除氧器的溫升速度，避免除氧器及管道振動過大，特別是投輔汽初期。

（2）低加隨機滑啟

根據廠家要求，保證低加汽側正常疏水壓差，優化前機組啟動時低加汽側投入時機一般在100MW左右，或者更高負荷。通過調研分析和試驗，將低加汽側投入時間提前至機組并網后，負荷約60MW時，投入低加運行。此時，由于抽汽壓力較低，低加疏水無法正常逐級自流，應將低加危急疏水打開，疏水回流至凝汽器，待機組負荷上升，抽汽壓力上升，低加疏水可以逐級自流后，關閉危急疏水，疏水切到正常運行方式。

（3）高加隨機滑壓

優化前，高加汽側投入時間在150MW左右。這種啟動方法經濟性差；高加暖管時間長，延長機組啟動時間；高加投入時溫差大，損害高加壽命，此前多次出現高加管板泄漏。經調研分析，國內大部分機組高加均采用隨機滑啟方式，效果較好。

2.3 高加隨機滑壓的改造

（1）2號高加抽汽逆止門控制氣源改造

為了保護汽輪機，防止汽輪機進水，原設計是高加的抽汽逆止門必需在汽輪機掛閘后才能打開（掛閘后，汽輪機空氣引導閥打開，抽汽逆止門得到控制汽源壓縮空氣），否則無法操作。對3個高加進行分析發現，1號和3號高加是通過汽機抽汽口提供加熱蒸汽，在汽輪機沒有進汽前是沒有蒸汽的。而2號高加則是由高壓缸排汽提供加熱蒸汽，在啟動初期，由于機組一、二級旁路的存在，只要一級旁路打開有蒸汽流過，就可提供加熱蒸汽。因此，通過對抽汽逆止門控制氣源進行簡單改造，給2號高加加裝一路抽汽逆止門控制氣源(如圖1所示)，即可實現在鍋爐點火后即投入2號高加汽側運行，提高給水溫度。

如圖1所示，鍋爐點火且一、二級旁路開啟后，關閉空氣引導閥至2號高加逆止門控制氣源隔離門（2抽逆止門控制氣源手動閥），開啟新增的2抽逆止門控制氣源手動閥2，由熱工強制2號高加抽汽電動門、逆止門的開啟條件，然后開啟抽汽電動門、逆止門，打開2號高加危急疏水，關閉2號高加正常疏水，這樣，就實現了2號高加提前投入。

（2）高加隨機滑壓改造

汽輪機掛閘后，打開空氣引導閥至2號高加逆止門控制氣源隔離門（2抽逆止門控制氣源手動閥），關閉新增的2抽逆止門控制氣源手動閥2，將氣源切換至空氣引導閥供，恢復正常氣源，熱工恢復進汽電動門、逆止門開啟條件。

汽輪機掛閘后，機內有蒸汽通過，將1號、3號高加抽汽電動閥、抽汽逆止門開啟，開啟危急疏水，關閉正常疏水，這樣，高加隨汽機沖轉逐漸暖管，待3號高加汽側壓力高于除氧器壓力0.2MPa后（負荷約240MW），將高加疏水切換至除氧器，并關閉各高加危疏閥，高加疏水轉為正常運行方式。

通過高加隨機滑啟，提高了給水溫度，有利于鍋爐強化燃燒，可提高機組的回熱效率，降低排汽損失，提高機組啟動過程中的經濟性；高加隨機啟動后，由于各抽汽口蒸汽的流動，加快了汽輪機缸體的加熱速度，從而有效的控制了汽輪機啟動中的脹差變化，大大加快了機組的啟動速度，降低了機組啟動費用；可使高加管板和鋼管的溫升均勻、正常，對防止高加鋼管泄漏有益。

（3）注意事項

在汽機沖轉后馬上投入高加，可能會降低給水溫度，在實際投運應選擇合適的投運時間。在汽輪機沖轉過程中，由于高加進汽壓力和溫度較低，給水溫度可能高于高加進汽壓力對應下的飽和溫度，所以高加汽側的蒸汽和積水被加熱，使給水溫度降低。因些，投運高加時應注意抽汽壓力和給水溫度。

圖1 2號高加抽汽逆止門控制氣源管路改造圖

汽輪機的沖轉過程中，由于抽汽壓力較低，疏水只能走危疏，當條件滿足切回正常疏水后，則會水位波動較大，不便于控制高加水位，對機組的安全運行不利，應注意控制。

2.4 循環水泵啟動優化

循環水系統為單元制，每臺機組配置2臺50%循環水泵，單臺泵功率2400kW，機組正常運行時，保持2臺循環水泵運行。因此，循環水泵電耗長期居高不下，高達1.0%～1.5%，直接影響了機組的能耗。自投產以來，機組啟動時，也采用這種運行方式，在機組啟動前，即啟動2臺循環水泵運行，循環水系統投入正常運行，此時大部分廠用輔機還沒有投入運行，造成廠用電極大的浪費。

為了有效降低啟動用電，對循環水泵啟動進行了優化：在機組啟動前，視實際需要，先啟動一臺循環水泵，滿足機組啟動的需求，第二臺循環水泵，則視循環水溫度、凝汽器真空及機組負荷來啟動。一般情況下，夏季時可以在350MW時啟動，冬季時可以在600MW時啟動。這樣優化后，第二臺循環水泵至少可少運行8h以上，節約大量的廠用電。

機組采用單循環水泵啟動，在啟動第一臺循環水泵后，應加強監視每二臺循環水泵及其出口閥情況，防止因出口閥關不嚴引起水倒流，損壞水泵。

3 結束語

通過以上措施，對機組啟動過程進行節能優化，加快了機組的啟動速度，冷態啟動時間由原來的10～13h縮短為7～10h；啟動用電大幅下降，用電量由200萬kWh左右減少為150萬kWh；啟動耗油由120t減少為40t。取得明顯的經濟效益和社會效益。