超临界机组启动节能优化研究

文 // 谢煜华 广东珠海金湾发电有限公司

1 前言

广东珠海金湾发电有限公司2×600MW燃煤机组，汽轮机为上海汽轮机有限公司制造生产，型号为N600-24.2/566/566的反动式、超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽凝汽式600MW汽轮机组。与上海锅炉厂制造的超临界螺旋管圈、一次中间再热、平衡通风、四角切圆燃煤直流炉以及上海汽轮发电机有限公司生产的QFSN-600-2三相同步汽轮发电机配套。

自机组投产以来，机组的运行状况良好，机组的能耗水平也逐年下降。但是，对照国外同类型机组，其能耗水平及经济指标尚有一定的差距。为切实响应了国家节能降耗的号召，进一步降低机组能耗，提高公司的竞争力，金湾公司大力开展节能降耗工作，结合机组的实际运行情况，开展了机组启动节能优化研究，通过优化机组的启动操作和运行方式，有效降低了机组的启动能耗，取得了较好的经济效益和社会效益。

2 机组启动节能优化

2.1 缩短锅炉启动阶段参数调整时间

为节约燃油，锅炉采用等离子点火方式启动，锅炉启动时，启动制粉系统用等离子方式点火并升温升压。由于磨煤机启动最小煤量为16t/h，点火初期炉膛的热负荷增加过快，导致锅炉汽温上升过快，升温升压率均达不到要求。而且汽轮机要求的冲转参数严重不匹配，需要反复调整才能达到汽轮机冲转所需参数，浪费大量的时间，同时严重影响锅炉受热面、蒸汽管道、汽轮机设备等安全性，这是影响机组启动速度及安全的重要因素之一。为此，经调研分析后采取了选择合适的启动用煤、降低锅炉启动给水流量等措施，取得较好的效果。启动时调整时间短，参数稳定，容易达到汽轮机冲转要求。同时，给水流量降低后，电动给水泵的电耗明显减少，前后电流降低了约100A。

（1）选择合适的启动用煤

为了降低锅炉采用等离子点火方式启动时炉膛热负荷增加地快的问题，启动用煤的选择显得尤为重要。煤的低位热值，应在5000～5200kcal，过高会导致热负荷过高；过低则导致燃烧不稳定。煤的挥发分应在30%～35%，此时煤粉容易着火，燃烧快；过低不利于着火，过高带来安全问题。煤的水分和灰分应尽量低，过高会造成不好着火和燃烧不稳；选择这样的煤种可提高煤的着火速度，加快煤粉燃烧，缩短火焰长度，降低受热面的热负荷。

（2）提高暖风器换热效果

加强对磨煤机暖风器的检修维护，在机组检修时，必须对磨煤机暖风器进行彻底检查，及时对换热器及相关阀门进行检查清理，必要时对换热面进行冲洗，增加暖风器换热效果。锅炉启动投运暖风器时，应全开暖风器进汽阀和疏水阀，适当提高供汽压力和温度，从而提高磨煤机的进风温度，有利于煤粉在炉膛的着火燃烧。

（3）降低锅炉启动给水流量

为保护设备，原设计锅炉最低启动给水流量为约30%（610t/h），通过调研分析，借鉴国内同类型电厂经验，将给水流量降低至450～500t/h。这样，通过降低给水流量，在热负荷不变的情况下，产汽量增加，锅炉主再热器气流量增加，从而降低汽温，更受利于汽温控制，大幅缩短调整的时间。

（4）注意事项

①启动时，在降低给水流量前，应先把给水流量保护值进行修改，给水流量低低跳闸值改为400t/h，机组并网后再将低低跳闸值恢复至原539.5t/h，而给水流量则随其他参数的变化而进行适当调整。

②锅炉升温升压期间，加强检查膨胀指示是否正常。

③启动过程，应严格按照升温升压曲线进行。

④注意监视水冷壁螺旋管和垂直管壁温，壁温应该平衡上升，控制相邻壁温偏差不超标准，如出现异常，及时进行调整，直至偏差减小。

本文对风电接入电网后备用容量的确定方法进行了总结,分析了考虑可中断负荷作为备用容量的优势,归纳了备用容量费用分摊的方法和原则,为风电并网后辅助服务中的备用容量费用分摊问题提供了一些思路。但是,在备用容量的研究中,仍然存在着很多问题。

2.2 尽快投入回热系统运行

（1）投入除氧器加热

在锅炉点火前几个小时投入除氧器辅汽加热运行，通过辅汽加热，尽可能把除氧器水温提高，然后再点火。这样，可缩短锅炉的启动时间，减少启动耗能。值得注意的是，应严格控制除氧器的温升速度，避免除氧器及管道振动过大，特别是投辅汽初期。

（2）低加随机滑启

根据厂家要求，保证低加汽侧正常疏水压差，优化前机组启动时低加汽侧投入时机一般在100MW左右，或者更高负荷。通过调研分析和试验，将低加汽侧投入时间提前至机组并网后，负荷约60MW时，投入低加运行。此时，由于抽汽压力较低，低加疏水无法正常逐级自流，应将低加危急疏水打开，疏水回流至凝汽器，待机组负荷上升，抽汽压力上升，低加疏水可以逐级自流后，关闭危急疏水，疏水切到正常运行方式。

（3）高加随机滑压

优化前，高加汽侧投入时间在150MW左右。这种启动方法经济性差；高加暖管时间长，延长机组启动时间；高加投入时温差大，损害高加寿命，此前多次出现高加管板泄漏。经调研分析，国内大部分机组高加均采用随机滑启方式，效果较好。

2.3 高加随机滑压的改造

（1）2号高加抽汽逆止门控制气源改造

为了保护汽轮机，防止汽轮机进水，原设计是高加的抽汽逆止门必需在汽轮机挂闸后才能打开（挂闸后，汽轮机空气引导阀打开，抽汽逆止门得到控制汽源压缩空气），否则无法操作。对3个高加进行分析发现，1号和3号高加是通过汽机抽汽口提供加热蒸汽，在汽轮机没有进汽前是没有蒸汽的。而2号高加则是由高压缸排汽提供加热蒸汽，在启动初期，由于机组一、二级旁路的存在，只要一级旁路打开有蒸汽流过，就可提供加热蒸汽。因此，通过对抽汽逆止门控制气源进行简单改造，给2号高加加装一路抽汽逆止门控制气源(如图1所示)，即可实现在锅炉点火后即投入2号高加汽侧运行，提高给水温度。

如图1所示，锅炉点火且一、二级旁路开启后，关闭空气引导阀至2号高加逆止门控制气源隔离门（2抽逆止门控制气源手动阀），开启新增的2抽逆止门控制气源手动阀2，由热工强制2号高加抽汽电动门、逆止门的开启条件，然后开启抽汽电动门、逆止门，打开2号高加危急疏水，关闭2号高加正常疏水，这样，就实现了2号高加提前投入。

（2）高加随机滑压改造

汽轮机挂闸后，打开空气引导阀至2号高加逆止门控制气源隔离门（2抽逆止门控制气源手动阀），关闭新增的2抽逆止门控制气源手动阀2，将气源切换至空气引导阀供，恢复正常气源，热工恢复进汽电动门、逆止门开启条件。

汽轮机挂闸后，机内有蒸汽通过，将1号、3号高加抽汽电动阀、抽汽逆止门开启，开启危急疏水，关闭正常疏水，这样，高加随汽机冲转逐渐暖管，待3号高加汽侧压力高于除氧器压力0.2MPa后（负荷约240MW），将高加疏水切换至除氧器，并关闭各高加危疏阀，高加疏水转为正常运行方式。

通过高加随机滑启，提高了给水温度，有利于锅炉强化燃烧，可提高机组的回热效率，降低排汽损失，提高机组启动过程中的经济性；高加随机启动后，由于各抽汽口蒸汽的流动，加快了汽轮机缸体的加热速度，从而有效的控制了汽轮机启动中的胀差变化，大大加快了机组的启动速度，降低了机组启动费用；可使高加管板和钢管的温升均匀、正常，对防止高加钢管泄漏有益。

（3）注意事项

在汽机冲转后马上投入高加，可能会降低给水温度，在实际投运应选择合适的投运时间。在汽轮机冲转过程中，由于高加进汽压力和温度较低，给水温度可能高于高加进汽压力对应下的饱和温度，所以高加汽侧的蒸汽和积水被加热，使给水温度降低。因些，投运高加时应注意抽汽压力和给水温度。

图1 2号高加抽汽逆止门控制气源管路改造图

汽轮机的冲转过程中，由于抽汽压力较低，疏水只能走危疏，当条件满足切回正常疏水后，则会水位波动较大，不便于控制高加水位，对机组的安全运行不利，应注意控制。

2.4 循环水泵启动优化

循环水系统为单元制，每台机组配置2台50%循环水泵，单台泵功率2400kW，机组正常运行时，保持2台循环水泵运行。因此，循环水泵电耗长期居高不下，高达1.0%～1.5%，直接影响了机组的能耗。自投产以来，机组启动时，也采用这种运行方式，在机组启动前，即启动2台循环水泵运行，循环水系统投入正常运行，此时大部分厂用辅机还没有投入运行，造成厂用电极大的浪费。

为了有效降低启动用电，对循环水泵启动进行了优化：在机组启动前，视实际需要，先启动一台循环水泵，满足机组启动的需求，第二台循环水泵，则视循环水温度、凝汽器真空及机组负荷来启动。一般情况下，夏季时可以在350MW时启动，冬季时可以在600MW时启动。这样优化后，第二台循环水泵至少可少运行8h以上，节约大量的厂用电。

机组采用单循环水泵启动，在启动第一台循环水泵后，应加强监视每二台循环水泵及其出口阀情况，防止因出口阀关不严引起水倒流，损坏水泵。

3 结束语

通过以上措施，对机组启动过程进行节能优化，加快了机组的启动速度，冷态启动时间由原来的10～13h缩短为7～10h；启动用电大幅下降，用电量由200万kWh左右减少为150万kWh；启动耗油由120t减少为40t。取得明显的经济效益和社会效益。