超超臨界機(jī)組啟停節(jié)能的實(shí)踐及效果

黃 寅,張 峰,張志挺,李來春

(華能玉環(huán)電廠,浙江 玉環(huán) 317604)

1 引言

華能玉環(huán)電廠目前擁有4臺(tái)1GW超超臨界機(jī)組,1號(hào)機(jī)組于2006年11月28日投產(chǎn),2號(hào)機(jī)組于同年12月30日投產(chǎn);3、4號(hào)臺(tái)機(jī)組均于2007年11月投產(chǎn)。由于1 GW超超臨界機(jī)組系統(tǒng)復(fù)雜,每次啟動(dòng)和停運(yùn)耗能很大,加之電廠處于浙江省大麥嶼,用電需求變化大,臺(tái)風(fēng)等季節(jié)性自然災(zāi)害多,機(jī)組啟停十分頻繁。僅2009年4臺(tái)機(jī)組就啟停了17臺(tái)次。華能玉環(huán)電廠作為“國內(nèi)技術(shù)水平較高,經(jīng)濟(jì)效益較好,單位千瓦用人較少”的大型國有發(fā)電企業(yè),積極響應(yīng)國家節(jié)能減排政策,認(rèn)真履行社會(huì)責(zé)任,自機(jī)組投產(chǎn)后,不斷提升企業(yè)管理水平,進(jìn)一步提高節(jié)能減排的科技含量和管理能力,對(duì)機(jī)組啟停節(jié)能創(chuàng)新管理進(jìn)行了探索和實(shí)踐。

2 啟停節(jié)能創(chuàng)新管理的主要措施

2.1 合理安排啟動(dòng)過程縮短啟動(dòng)時(shí)間

原先啟動(dòng)機(jī)組時(shí),由于汽輪機(jī)暖閥時(shí)機(jī)掌握不好、鍋爐汽溫控制難與汽輪機(jī)匹配等原因,造成機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間較長?，F(xiàn)規(guī)定滿足啟動(dòng)條件時(shí)讓汽輪機(jī)在第一時(shí)間暖閥,即冷態(tài)時(shí)爐側(cè)過熱汽溫高于汽輪機(jī)主汽閥內(nèi)壁溫100℃時(shí)開始暖閥;溫?zé)釕B(tài)時(shí)爐側(cè)過熱汽溫高于汽輪機(jī)主汽閥內(nèi)壁溫20℃開始暖閥。同時(shí),還規(guī)定了各種工況、各種參數(shù)下啟動(dòng)時(shí)鍋爐煤量、給水量的控制策略,盡量增大爐水泵循環(huán)流量,減少熱排放。通過對(duì)煤量、給水量匹配優(yōu)化后,過熱器及再熱器減溫水量得到大幅度減少,使鍋爐汽溫得到了有效的控制。

通過以上措施,大大縮短了機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間。據(jù)統(tǒng)計(jì),機(jī)組每次啟動(dòng)時(shí)間比改進(jìn)前縮短了3 h,可多發(fā)電量210萬kW·h。

2.2 啟動(dòng)初期采用單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行

原先啟動(dòng)機(jī)組時(shí),鍋爐吹掃、點(diǎn)火、升參數(shù)、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)前,均采用兩側(cè)送、引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的方式,送風(fēng)機(jī)電流為85 A,引風(fēng)機(jī)電流為180 A。改進(jìn)后的啟動(dòng)方式采用一側(cè)送、引風(fēng)機(jī)先運(yùn)行,并網(wǎng)前再啟動(dòng)另一側(cè)送、引風(fēng)機(jī)并入運(yùn)行。

采用單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式后,在保證相同送風(fēng)量的情況下,送風(fēng)機(jī)電流為100 A,引風(fēng)機(jī)電流為210 A,風(fēng)機(jī)電流比改進(jìn)前總共降低220 A,有效地提高了鍋爐運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

機(jī)組調(diào)停后啟動(dòng),從鍋爐點(diǎn)火到機(jī)組并網(wǎng)約8 h,每次啟動(dòng)可節(jié)約廠用電1.79萬kW·h;機(jī)組計(jì)劃檢修后啟動(dòng),由于在并網(wǎng)前需要完成相關(guān)試驗(yàn),從鍋爐點(diǎn)火到機(jī)組并網(wǎng),每次約45 h,每次啟動(dòng)可節(jié)約廠用電10.07萬kW·h。

2.3 采用汽泵向鍋爐上水減少電泵運(yùn)行時(shí)間

原先啟動(dòng)機(jī)組時(shí),電泵向鍋爐上水,直到機(jī)組負(fù)荷升到200 MW才停運(yùn),造成廠用電消耗很大。通過優(yōu)化運(yùn)行方式后,將電泵僅僅作為給水管道、高加等注水升壓用,一旦壓力升至一定數(shù)值后,即并入汽泵,停運(yùn)電泵,由汽泵來完成冷態(tài)沖洗、熱態(tài)沖洗、鍋爐升溫升壓、暖機(jī)、沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)、升負(fù)荷等一系列啟動(dòng)過程。

采用廉價(jià)的輔汽消耗取代高昂的廠用電消耗,這一措施操作性強(qiáng),節(jié)電效果明顯。機(jī)組調(diào)停后每次啟動(dòng)早停運(yùn)電泵16 h,可以節(jié)約廠用電約5.46萬kW·h;計(jì)劃檢修后機(jī)組每次啟動(dòng)早停運(yùn)電泵53 h,可以節(jié)約廠用電約18.09萬kW·h。

2.4 停機(jī)時(shí)不啟動(dòng)電泵只控制汽水分離器壓力

原先機(jī)組停機(jī)時(shí),當(dāng)負(fù)荷降至498 MW時(shí),將一臺(tái)小機(jī)汽源由四抽切至輔汽,停用另一臺(tái)汽動(dòng)給水泵,啟動(dòng)電動(dòng)給水泵作熱備用,通過調(diào)節(jié)電動(dòng)給水泵的勺管和出口再循環(huán)調(diào)門,保持電泵出口流量大于210 t/h。在此過程中,電動(dòng)給水泵始終處于旋轉(zhuǎn)備用的運(yùn)行狀態(tài),消耗了大量的廠用電。

通過優(yōu)化運(yùn)行方式,在機(jī)組負(fù)荷下降的過程中,通過汽機(jī)調(diào)門控制汽水分離器壓力,保持汽泵連續(xù)可調(diào)運(yùn)行,由汽泵完成停機(jī)過程。機(jī)組調(diào)停后每次停機(jī)少運(yùn)行電泵4 h,可以節(jié)約廠用電約1.37萬kW·h。計(jì)劃檢修滑參數(shù)停機(jī)少運(yùn)行電泵10 h,可以節(jié)約廠用電約3.43萬kW·h。

2.5 啟動(dòng)時(shí)及時(shí)投運(yùn)疏水回收系統(tǒng)

原先機(jī)組啟停時(shí)疏水回收率低、除鹽水浪費(fèi)嚴(yán)重,針對(duì)這些問題,檢修時(shí)在啟動(dòng)疏水回收系統(tǒng)接入臨時(shí)管,利用機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的疏水,對(duì)管路進(jìn)行沖洗和對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的變頻器、水泵、閥門等設(shè)備進(jìn)行調(diào)試,確保機(jī)組每次啟動(dòng)過程中,在疏水水質(zhì)合格后再投用啟動(dòng)疏水回收系統(tǒng),并將鍋爐疏水回收至凝汽器再利用,用以減少除鹽水用量,減緩海淡制水的壓力。采用這一措施后,機(jī)組每次啟動(dòng)或停運(yùn),可以節(jié)水2000 t。

2.6 合理安排提高等離子系統(tǒng)投用率

原先機(jī)組啟動(dòng)時(shí)利用油槍點(diǎn)火,油槍投運(yùn)時(shí)間大于7 h,機(jī)組啟動(dòng)消耗燃油大于80 t。通過停運(yùn)前將A原煤倉燒空或置換適用煤種;停運(yùn)時(shí)檢查等離子系統(tǒng)可靠備用;點(diǎn)火前更換運(yùn)行時(shí)間較長的陰極頭,合理調(diào)整火檢冷卻風(fēng)壓、載體風(fēng)壓和冷卻水壓;投入暖風(fēng)器,啟動(dòng)磨煤機(jī)暖磨吹掃,當(dāng)磨煤機(jī)出口溫度達(dá)到一定數(shù)值后,啟動(dòng)給煤機(jī),保持較低給煤量運(yùn)行,調(diào)節(jié)磨煤機(jī)熱風(fēng)旁路門開度,確保磨煤機(jī)出口溫度在合格范圍;調(diào)節(jié)A磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量維持磨煤機(jī)出口一次風(fēng)管風(fēng)速合格,觀察等離子燃燒器的燃燒情況;根據(jù)火焰燃燒情況對(duì)一/二次風(fēng)、等離子發(fā)生器電流進(jìn)行調(diào)整;當(dāng)A磨各燃燒器穩(wěn)定燃燒10 min后,適當(dāng)增加A磨煤機(jī)出力,使燃燒狀況達(dá)到最佳。在等離子工作方式時(shí),對(duì)A磨煤機(jī)煤量最高限進(jìn)行嚴(yán)格控制,若要再增加機(jī)組燃料量需啟動(dòng)第二套制粉系統(tǒng)。

通過以上措施,可以保證和提高等離子系統(tǒng)投用率,機(jī)組每次啟動(dòng)可以節(jié)約燃油70 t。

2.7 鍋爐起壓后投入2號(hào)高加提高補(bǔ)給水溫度

原先機(jī)組啟動(dòng)時(shí),2號(hào)高加均在機(jī)組負(fù)荷大于150MW時(shí)投運(yùn),鍋爐補(bǔ)給水僅通過除氧器加熱,輔汽消耗量大且鍋爐補(bǔ)給水溫度低,鍋爐補(bǔ)給水溫與爐水循環(huán)泵出口溫差較大,而且燃料消耗多。

優(yōu)化運(yùn)行方式后,鍋爐起壓高旁開度大于5%,冷再有蒸汽后,及時(shí)投入2號(hào)高加,不僅可以降低除氧器加熱壓力和輔汽消耗,還能提高鍋爐補(bǔ)給水溫度,減少旁路向凝汽器排放蒸汽。采用這一措施后,可縮短鍋爐升溫、升壓時(shí)間30min,按冷態(tài)啟動(dòng)燃料量控制在50～65 t/h計(jì)算,可節(jié)約標(biāo)煤30 t;提前并網(wǎng)30min,可多發(fā)電量35萬kW·h。

2.8 嚴(yán)格控制給水流量使WDC閥零排放

原先機(jī)組啟動(dòng)時(shí),鍋爐汽水分離器水位,由于燃燒、機(jī)組負(fù)荷的頻繁擾動(dòng)而跟隨波動(dòng),使WDC閥經(jīng)常處于排放狀態(tài),這種運(yùn)行方式不但對(duì)主汽壓力擾動(dòng)大,而且熱量外排造成燃料消耗增多,加大運(yùn)行人員的調(diào)節(jié)強(qiáng)度。

優(yōu)化運(yùn)行方式后,嚴(yán)格控制給水流量在規(guī)定范圍內(nèi),當(dāng)蒸發(fā)量大于5%時(shí),依靠爐水泵進(jìn)行爐水循環(huán),實(shí)現(xiàn)WDC閥零排放,鍋爐熱量得以完全利用。主汽壓力波動(dòng)減小后,主汽溫度穩(wěn)定,燃料量減少,有利于調(diào)節(jié)鍋爐給水和分離器水位。采用這一措施后,啟動(dòng)過程減溫水可以投入自動(dòng)運(yùn)行,機(jī)組調(diào)停后每次啟動(dòng)可節(jié)約標(biāo)煤約15 t,計(jì)劃檢修后每次啟動(dòng)可節(jié)約原煤約120 t。

2.9 停機(jī)過程中合理提前停運(yùn)輔機(jī)

在停機(jī)過程中,負(fù)荷在500 MW以下運(yùn)行時(shí),根據(jù)機(jī)組真空情況,及時(shí)調(diào)整循泵和真空泵的運(yùn)行方式。即保留1臺(tái)循泵運(yùn)行,停運(yùn)1臺(tái)循泵,機(jī)組調(diào)停后每次可節(jié)省廠用電1.6萬kW·h;計(jì)劃檢修前滑參數(shù)停運(yùn)每次可節(jié)約廠用電4.8萬kW·h。

倘若保留1臺(tái)真空泵運(yùn)行,停運(yùn)1臺(tái)真空泵,機(jī)組調(diào)停后每次可節(jié)省廠用電0.02萬kW·h,計(jì)劃檢修前滑參數(shù)停運(yùn)時(shí)每次可節(jié)約廠用電0.06萬kW·h;負(fù)荷在450 MW以下運(yùn)行時(shí),從制粉和風(fēng)煙系統(tǒng)出發(fā),及時(shí)投入A磨煤機(jī)等離子助燃,取代投入油槍參與燃燒調(diào)整的運(yùn)行方式,同時(shí)停運(yùn)一側(cè)送、引風(fēng)機(jī)運(yùn)行,機(jī)組調(diào)停后每次可節(jié)省廠用電2.5萬kW·h,計(jì)劃檢修滑參數(shù)停運(yùn)每次可節(jié)約廠用電7.5萬kW·h。

在采用滑參數(shù)方式停機(jī)過程中,剩余兩套制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),停運(yùn)1臺(tái)一次風(fēng)機(jī),每次停機(jī)可節(jié)省廠用電0.3萬kW·h。

2.10 停機(jī)后由鄰機(jī)循環(huán)水提供開冷水

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)開冷水通過閉式熱交換器冷卻閉冷水,由于機(jī)組處于停運(yùn)狀態(tài),閉冷水用戶相應(yīng)減少,因此對(duì)于開冷水的要求也有所降低(包括溫度和流量)。優(yōu)化運(yùn)行方式后,可以通過保持機(jī)組間循環(huán)水聯(lián)絡(luò)門小開度開啟,由鄰機(jī)循環(huán)水提供開冷水,實(shí)現(xiàn)提前停運(yùn)循泵。

機(jī)組在真空系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)停運(yùn),低壓缸排汽溫度小于一定數(shù)值后,將停運(yùn)機(jī)組側(cè)循環(huán)水聯(lián)絡(luò)門保持全開,運(yùn)行機(jī)組側(cè)閥門關(guān)至小開度,全停停運(yùn)機(jī)組的循泵,并立即將停運(yùn)機(jī)組的凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口門關(guān)閉,用運(yùn)行機(jī)組的循環(huán)水來供停運(yùn)機(jī)組的開冷水,同時(shí)加強(qiáng)對(duì)停運(yùn)機(jī)組閉冷器冷卻水母管壓力的監(jiān)視。采用這一措施后,早停運(yùn)循環(huán)水泵1天,可以節(jié)約廠用電11萬kW·h。

2.11 停運(yùn)后及時(shí)降低凝泵變頻器輸出

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),為了達(dá)到節(jié)電的目的,采取1臺(tái)凝泵變頻運(yùn)行,1臺(tái)凝泵工頻備用的運(yùn)行方式。機(jī)組停運(yùn)后,凝泵在滿足除氧器上水、高壓疏水?dāng)U容器噴水、低壓缸噴水、旁路減溫水、給水泵密封水等用戶要求的基礎(chǔ)上,及時(shí)降低凝泵變頻器輸出,降低凝泵出口壓力,從而達(dá)到降低凝泵電流,充分發(fā)揮變頻器的節(jié)能作用。每次停機(jī)后將凝泵出口壓力由控制切至手動(dòng),突破自動(dòng)方式下最低壓力限制,將壓力降至更低,使凝泵電流由73 A降至43 A。停機(jī)后一般需要讓凝泵運(yùn)行15 h,采用這一措施后,可節(jié)電0.5萬kW·h。

2.12 停運(yùn)后提前停運(yùn)凝泵由凝疏泵供凝雜水

當(dāng)真空系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)、給水系統(tǒng)停運(yùn),除氧器水溫降到一定程度,確認(rèn)凝雜水用戶中對(duì)凝水壓力要求較高的用戶都已停運(yùn)時(shí)停運(yùn)凝泵,關(guān)閉凝泵再循環(huán)門,開啟凝疏泵至凝結(jié)水管道上水門,由凝輸泵供凝雜水用戶(如高壓疏水?dāng)U容器減溫水、高低壓疏水立管減溫水等),實(shí)現(xiàn)提前停運(yùn)凝泵,每次停機(jī)可節(jié)約廠用電約1萬kW·h。

3 啟停節(jié)能創(chuàng)新管理的實(shí)施效果

3.1 經(jīng)濟(jì)效益顯著

通過對(duì)機(jī)組運(yùn)行方式的優(yōu)化,在無技改項(xiàng)目的情況下,機(jī)組啟停過程節(jié)能效果明顯。

經(jīng)過改造機(jī)組調(diào)停后每次啟動(dòng)可節(jié)約廠用電7.25萬kW·h,燃油70 t,除鹽水2000 t,標(biāo)煤45 t,多發(fā)電量210萬kW·h;每次計(jì)劃檢修后啟動(dòng)機(jī)組可節(jié)約廠用電28.16萬kW·h,燃油70 t,除鹽水2000 t、標(biāo)煤150 t,多發(fā)電210萬kW·h;每次調(diào)停停機(jī)可節(jié)約廠用電18.29萬kW·h、除鹽水2000 t;每次計(jì)劃檢修前滑參數(shù)停機(jī)可節(jié)約廠用電43.25萬kW·h、除鹽水2000 t。按照廠用電397.01元/(MW·h)、燃油5954元/t,除鹽水6元/t,燃煤681.85元/t計(jì)算,2009年機(jī)組17臺(tái)次啟動(dòng)和17臺(tái)次停運(yùn)(其中計(jì)劃檢修機(jī)組啟停3次),共取得經(jīng)濟(jì)效益2467.3萬元。

由于機(jī)組啟停過程中,循泵、凝泵、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)等重要輔機(jī)運(yùn)行時(shí)間的縮短,將帶來重要輔機(jī)使用壽命的提高、檢修周期的延長、維修費(fèi)用的減少等諸多益處。

3.2 社會(huì)效益良好

作為一個(gè)具有社會(huì)責(zé)任感的企業(yè),將節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策落到實(shí)處,為建設(shè)低投入、高產(chǎn)出,低消耗、少排放,能循環(huán)、可持續(xù)的國民經(jīng)濟(jì)體系和資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)做出貢獻(xiàn)。2008年1月,華能玉環(huán)電廠被華能集團(tuán)命名為“節(jié)約環(huán)保型示范燃煤電廠”,2009年9月,華能玉環(huán)電廠作為唯一的火電工程項(xiàng)目,榮獲建國60周年“百項(xiàng)經(jīng)典暨精品工程”稱號(hào)。

4 結(jié)語

華能玉環(huán)電廠對(duì)1GW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組啟停節(jié)能創(chuàng)新管理的探索和實(shí)踐,符合國家建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)的要求。機(jī)組投產(chǎn)后取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,促進(jìn)了企業(yè)核心競(jìng)爭力的提升。該項(xiàng)目獲得“2010年度華能集團(tuán)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)”、“2010年度中電聯(lián)全國電力行業(yè)企業(yè)管理創(chuàng)新成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)”。

華能玉環(huán)電廠在1GW超超臨界機(jī)組啟停節(jié)能創(chuàng)新管理中采用的優(yōu)化運(yùn)行方式和一系列技術(shù)措施,將對(duì)后續(xù)1 GW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組的高效運(yùn)營提供經(jīng)驗(yàn)與參考。