600MW超超临界机组启动过程节能优化

王开来

摘要：在机组启停过程中的统筹安排中，存在许多可以节能降耗的地方。通过对机组启动过程的优化和主要辅机运行方式的调整，提出了整套机组运行优化措施，取得明显经济效益和社会效益。

关键词：机组启动；节能；优化；

一、前言

河源电厂2×600MW锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司根据三菱重工业株式会社（MHI）提供技术支持而设计、制造的超超临界变压运行直流锅炉，型号为HG-1795/26.15-YM1。锅炉为单炉膛、Π型布置，配低NOX主煤粉燃烧器。汽轮机为哈汽、三菱公司联合制造生产的600MW超超临界单轴、两缸、两排汽、一次中间再热、凝汽式机组。

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，河源电厂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。

二、机组启动节能优化

2.1盘车运行优化

机组冷态启动时，盘车停运状态下进行发电机气体置换，可以节约置换时间和气体消耗量⑴。盘车电机额定功率为15KW，气体置换过程按24小时计算，盘车电机可节约360KWH电量。因此，在保证冲转前连续盘车时间不小于4小时的前提下，汽轮机连续盘车安排在发电机气体置换完成后投入运行。

2.2邻炉加热

锅炉热态冲洗要求水冷壁出口水温150℃，最高不超过170℃。如果按照点火加热进行热态冲洗，A磨主燃烧器内等离子点火装置每小时耗电约410kWh；磨煤机出力约为18t/h，A磨运行电流34A，每小时耗电约330kWh；风机运行电流合计600A，每小时耗电约5600kWh；脱硫系统中，浆液循环泵及氧化风机运行每小时耗电约1500kWh；脱硫系统其他设备按每小时耗电400kWh计；电除尘器及附属设备按每小时耗电450kWh。共计8690KWh。同时消耗邻机辅汽用量约为43.7t/h。

以热态冲洗4h计算，启备变取电价0.5056元/度计，8690kwh×4×0.5056=17575元；A磨煤量平均18t/h、原煤700元/吨计，耗煤量18×4×700=50400元；以临炉效率93%，原煤低位发热量21.59MJ/KG计，辅汽消耗近似折算成煤量2972.05×43.7×4/0.93/21.59/1000=25.9吨，25.9×700=18130元。一次机组启动共省17575+50400-18130=49845元。

在冷态冲洗过程中通过除氧器加热逐步提高给水温度，给锅炉升温升压，将冷态冲洗与热态冲洗无缝连接，进一步缩短启机时间。

2.3锅炉上水节能优化

2.3.1汽前泵上水

启动一台汽动前置泵对锅炉上水及冷态冲洗，热态冲洗时启动第二台汽动前置泵（采用邻炉加热进行热态冲洗），点火前用辅汽冲转两台小机。冲洗直至并网全程无电泵启动。相比采用电泵上水，冲洗，升温升压，冲转并网的模式，采用低功率的汽前泵和廉价的辅汽消耗取代高昂的厂用电消耗，这一实践操作性强，节电效果明显⑵。汽前泵功率为500KW，电泵功率为8600KW，冷态冲洗和热态冲洗时间均按4h计算，冷态冲洗一台汽前泵耗电2000KWh，热态冲洗两台汽前泵耗电4000KWh，如果这个过程用电泵，按电泵额定出力的50%计算，将耗电3400x8=24400KWh。将省电24400-6000=18400KWh，节约费用18400x0.5056=9303.04元。

2.3.2冲洗方式

进行大流量和小流量变化冲洗效果更好，同时缩短取样时间间隔，每半小时取样一次，可缩短整个冲洗时间。

2.3.3回收合格水

每半小时化验一次水质情况，炉水品质合格后，将锅炉疏水回收至凝汽器再利用，用以减少除盐水用量。

机组每次启动可以节水近1800T⑵。每吨除盐水按照27.9元计算，可节约50220元。

2.4循环水泵运行优化

循环水泵额定功率为3150KW，缩短循环水泵运行时间能有效降低厂用电率。在汽轮机冲转前，可通过两台机循环水之间的DN2000的联络管对机组提供循环水，为各用户提供冷却水源。汽轮机冲转前启动一台循环水泵，保证凝汽器有足够的冷却水量。以往是在锅炉点火前启动循环水泵。锅炉点火至汽轮机冲转按照4h计算，那么优化后循环水泵可节约电量3150x4=12600KWh，节约外购厂用电花费12600x0.5056=6370.56元。

2.5开式水泵优化

开式水主要作为各用户的冷却水，主要包括汽机系统的润滑油、发电机的密封油、给水泵系统的润滑油、定子冷却水、發电机氢冷器等。在启动初期各用户介质温度并不高，对冷却水量要求很低。所以可以在启动初期不启动开式水泵，靠循环水的压力即可满足各用户要求。在锅炉点火前启动开式水泵，保证各用户温度要求。

开式水泵额定功率为160KW，从机组开始启动至锅炉点火大概时间为5h，开式水泵可节约外购电费160X5X0.5056=404元。

2.6电除尘投入

1、2电场均采用高频电源，除尘能力强。3、4电场则采用脉冲电源。在锅炉点火前投入1、2电场。在点火至200MW低负荷阶段，燃料量少，粉尘量少，1、2电场可满足除尘的要求。当机组负荷达到200MW时，再启动3、4电场保证粉尘不超标。

3、4电场的功率相对稳定，总功率在215KW左右。点火至负荷200MW需要大概12小时。3、4电场可节约外购电费165X12x0.5056=1300元。在过程只要多关注粉尘排放情况，如果1、2电场无法满足需求或出现故障，及时启动3、4电场即可。

2.7高低加随机投入

传统上，为控制高中压缸的上下壁温差，高压加热器一般在并网并带一定负荷以后再逐步投入，但实践中，提前投入高压加热器对汽缸壁温差的影响并不大，远远没有达到影响安全运行的程度⑵。因此在高压加热器投入时间的选择上采用同低压加热器一样的随机投入方式。提前回收工质热量，减少损失。

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）。

2.8厂用电切换

按照以前的做法，厂用电切换在机组由湿态转干态后，负荷180MW至200MW之间进行。根据多年的运行数据，厂用电切换稳定，且机组干湿态转换技术成熟。为节约外购电量，将厂用电切换提前至干湿态转换前进行，即负荷120MW时进行。节约了对外购电量的使用，降低启机费用。

三、总结

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。对比优化前后各一年冷态启动的数据，平均启机耗时缩短了近3小时。考虑到以上邻炉加热、节约厂用电等措施均会增加另外一台运行机组的能耗，所以平均启机费用下降了近5万元。说明以上措施是切实可行并富有成效的。

在以上措施的基础上，将进一步研究半侧风组运行和无炉循泵启动等措施的安全性与可行性，随着这些技术的进一步完善，将更大程度的提高机组的经济性。

参考文献：

[1]安娅琳1000MW燃煤机组节能启动降电耗分析《城市建设理论研究（电子版）》2016

[2]卢波，马记百万千瓦机组启停机过程节能实践节能减排 2013

[3]谢煜华，超临界机组启动节能优化研究科技前沿