600MW超超臨界機組啟動過程節能優化

王開來

摘要：在機組啟停過程中的統籌安排中，存在許多可以節能降耗的地方。通過對機組啟動過程的優化和主要輔機運行方式的調整，提出了整套機組運行優化措施，取得明顯經濟效益和社會效益。

關鍵詞：機組啟動；節能；優化；

一、前言

河源電廠2×600MW鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司根據三菱重工業株式會社（MHI）提供技術支持而設計、制造的超超臨界變壓運行直流鍋爐，型號為HG-1795/26.15-YM1。鍋爐為單爐膛、Π型布置，配低NOX主煤粉燃燒器。汽輪機為哈汽、三菱公司聯合制造生產的600MW超超臨界單軸、兩缸、兩排汽、一次中間再熱、凝汽式機組。

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，河源電廠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。

二、機組啟動節能優化

2.1盤車運行優化

機組冷態啟動時，盤車停運狀態下進行發電機氣體置換，可以節約置換時間和氣體消耗量⑴。盤車電機額定功率為15KW，氣體置換過程按24小時計算，盤車電機可節約360KWH電量。因此，在保證沖轉前連續盤車時間不小于4小時的前提下，汽輪機連續盤車安排在發電機氣體置換完成后投入運行。

2.2鄰爐加熱

鍋爐熱態沖洗要求水冷壁出口水溫150℃，最高不超過170℃。如果按照點火加熱進行熱態沖洗，A磨主燃燒器內等離子點火裝置每小時耗電約410kWh；磨煤機出力約為18t/h，A磨運行電流34A，每小時耗電約330kWh；風機運行電流合計600A，每小時耗電約5600kWh；脫硫系統中，漿液循環泵及氧化風機運行每小時耗電約1500kWh；脫硫系統其他設備按每小時耗電400kWh計；電除塵器及附屬設備按每小時耗電450kWh。共計8690KWh。同時消耗鄰機輔汽用量約為43.7t/h。

以熱態沖洗4h計算，啟備變取電價0.5056元/度計，8690kwh×4×0.5056=17575元；A磨煤量平均18t/h、原煤700元/噸計，耗煤量18×4×700=50400元；以臨爐效率93%，原煤低位發熱量21.59MJ/KG計，輔汽消耗近似折算成煤量2972.05×43.7×4/0.93/21.59/1000=25.9噸，25.9×700=18130元。一次機組啟動共省17575+50400-18130=49845元。

在冷態沖洗過程中通過除氧器加熱逐步提高給水溫度，給鍋爐升溫升壓，將冷態沖洗與熱態沖洗無縫連接，進一步縮短啟機時間。

2.3鍋爐上水節能優化

2.3.1汽前泵上水

啟動一臺汽動前置泵對鍋爐上水及冷態沖洗，熱態沖洗時啟動第二臺汽動前置泵（采用鄰爐加熱進行熱態沖洗），點火前用輔汽沖轉兩臺小機。沖洗直至并網全程無電泵啟動。相比采用電泵上水，沖洗，升溫升壓，沖轉并網的模式，采用低功率的汽前泵和廉價的輔汽消耗取代高昂的廠用電消耗，這一實踐操作性強，節電效果明顯⑵。汽前泵功率為500KW，電泵功率為8600KW，冷態沖洗和熱態沖洗時間均按4h計算，冷態沖洗一臺汽前泵耗電2000KWh，熱態沖洗兩臺汽前泵耗電4000KWh，如果這個過程用電泵，按電泵額定出力的50%計算，將耗電3400x8=24400KWh。將省電24400-6000=18400KWh，節約費用18400x0.5056=9303.04元。

2.3.2沖洗方式

進行大流量和小流量變化沖洗效果更好，同時縮短取樣時間間隔，每半小時取樣一次，可縮短整個沖洗時間。

2.3.3回收合格水

每半小時化驗一次水質情況，爐水品質合格后，將鍋爐疏水回收至凝汽器再利用，用以減少除鹽水用量。

機組每次啟動可以節水近1800T⑵。每噸除鹽水按照27.9元計算，可節約50220元。

2.4循環水泵運行優化

循環水泵額定功率為3150KW，縮短循環水泵運行時間能有效降低廠用電率。在汽輪機沖轉前，可通過兩臺機循環水之間的DN2000的聯絡管對機組提供循環水，為各用戶提供冷卻水源。汽輪機沖轉前啟動一臺循環水泵，保證凝汽器有足夠的冷卻水量。以往是在鍋爐點火前啟動循環水泵。鍋爐點火至汽輪機沖轉按照4h計算，那么優化后循環水泵可節約電量3150x4=12600KWh，節約外購廠用電花費12600x0.5056=6370.56元。

2.5開式水泵優化

開式水主要作為各用戶的冷卻水，主要包括汽機系統的潤滑油、發電機的密封油、給水泵系統的潤滑油、定子冷卻水、發電機氫冷器等。在啟動初期各用戶介質溫度并不高，對冷卻水量要求很低。所以可以在啟動初期不啟動開式水泵，靠循環水的壓力即可滿足各用戶要求。在鍋爐點火前啟動開式水泵，保證各用戶溫度要求。

開式水泵額定功率為160KW，從機組開始啟動至鍋爐點火大概時間為5h，開式水泵可節約外購電費160X5X0.5056=404元。

2.6電除塵投入

1、2電場均采用高頻電源，除塵能力強。3、4電場則采用脈沖電源。在鍋爐點火前投入1、2電場。在點火至200MW低負荷階段，燃料量少，粉塵量少，1、2電場可滿足除塵的要求。當機組負荷達到200MW時，再啟動3、4電場保證粉塵不超標。

3、4電場的功率相對穩定，總功率在215KW左右。點火至負荷200MW需要大概12小時。3、4電場可節約外購電費165X12x0.5056=1300元。在過程只要多關注粉塵排放情況，如果1、2電場無法滿足需求或出現故障，及時啟動3、4電場即可。

2.7高低加隨機投入

傳統上，為控制高中壓缸的上下壁溫差，高壓加熱器一般在并網并帶一定負荷以后再逐步投入，但實踐中，提前投入高壓加熱器對汽缸壁溫差的影響并不大，遠遠沒有達到影響安全運行的程度⑵。因此在高壓加熱器投入時間的選擇上采用同低壓加熱器一樣的隨機投入方式。提前回收工質熱量，減少損失。

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）。

2.8廠用電切換

按照以前的做法，廠用電切換在機組由濕態轉干態后，負荷180MW至200MW之間進行。根據多年的運行數據，廠用電切換穩定，且機組干濕態轉換技術成熟。為節約外購電量，將廠用電切換提前至干濕態轉換前進行，即負荷120MW時進行。節約了對外購電量的使用，降低啟機費用。

三、總結

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。對比優化前后各一年冷態啟動的數據，平均啟機耗時縮短了近3小時。考慮到以上鄰爐加熱、節約廠用電等措施均會增加另外一臺運行機組的能耗，所以平均啟機費用下降了近5萬元。說明以上措施是切實可行并富有成效的。

在以上措施的基礎上，將進一步研究半側風組運行和無爐循泵啟動等措施的安全性與可行性，隨著這些技術的進一步完善，將更大程度的提高機組的經濟性。

參考文獻：

[1]安婭琳1000MW燃煤機組節能啟動降電耗分析《城市建設理論研究（電子版）》2016

[2]盧波，馬記百萬千瓦機組啟停機過程節能實踐節能減排 2013

[3]謝煜華，超臨界機組啟動節能優化研究科技前沿