300 MW火電機(jī)組滑參數(shù)停機(jī)節(jié)能技術(shù)研究

鄭文廣，司順勇，朱良松，劉博

(華電電力科學(xué)研究院，杭州 310030)

0 引言

截至2012年年底，我國(guó)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到1 144 GW，其中火電機(jī)組828 GW，占總裝機(jī)容量的72.5%。隨著我國(guó)近年來(lái)燃煤機(jī)組裝機(jī)容量的快速增長(zhǎng)，電力企業(yè)不斷加強(qiáng)火電機(jī)組的技術(shù)創(chuàng)新，陸續(xù)規(guī)?；瘜?shí)施了火電機(jī)組汽輪機(jī)側(cè)熱力系統(tǒng)優(yōu)化、燃煤火電機(jī)組整體優(yōu)化和火電機(jī)組環(huán)保設(shè)施改造等項(xiàng)目，機(jī)組供電煤耗和排放指標(biāo)大幅下降[1-3]。機(jī)組啟、停次數(shù)呈逐年遞增態(tài)勢(shì)，如何降低機(jī)組停機(jī)過(guò)程中的能耗已逐漸成為火電機(jī)組生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的重點(diǎn)工作之一。然而，機(jī)組停機(jī)過(guò)程的節(jié)能工作還處于初級(jí)階段，機(jī)組停機(jī)過(guò)程缺乏科學(xué)指導(dǎo)，未形成網(wǎng)絡(luò)化、制度化、標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程控制，所以，對(duì)機(jī)組滑參數(shù)停機(jī)節(jié)能的研究勢(shì)在必行。本文以300 MW亞臨界自然循環(huán)、中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)機(jī)組為研究對(duì)象，詳細(xì)分析機(jī)組滑參數(shù)停機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)滑停)過(guò)程中油耗、電耗偏高的原因，并給出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

1 滑參數(shù)停爐節(jié)油措施

1.1 滑停過(guò)程中助燃油耗高的原因

(1)滑停燒粉倉(cāng)時(shí)，在低粉位情況下給粉機(jī)易出現(xiàn)卡澀、出粉不均等情況。此時(shí)，微油點(diǎn)火油槍著火不可靠，不能起到真正的穩(wěn)燃作用，不得不投入主油槍助燃(一般為1.5 t/h)。

(2)因給粉機(jī)卡澀、出粉不均等問(wèn)題造成粉倉(cāng)燒空時(shí)間延長(zhǎng)，投油助燃時(shí)間也相應(yīng)延長(zhǎng)。

(3)機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間太長(zhǎng)，延長(zhǎng)了投油助燃的時(shí)間，造成油耗升高。

1.2 燒空粉倉(cāng)過(guò)程分析及應(yīng)對(duì)措施

300 MW機(jī)組為中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)，正?；瑓?shù)停機(jī)必須將粉倉(cāng)內(nèi)存粉燒空，以確保粉倉(cāng)安全及再次啟動(dòng)時(shí)給粉機(jī)運(yùn)行正常。停爐燒空粉倉(cāng)過(guò)程最不穩(wěn)定的因素源于給粉機(jī)出粉不均、給粉機(jī)卡澀，解決了給粉機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題，也就在很大程度上解決了安全、經(jīng)濟(jì)停爐的問(wèn)題。

1.2.1 給粉機(jī)卡澀、出粉不均的原因分析

某電廠(chǎng)300 MW機(jī)組鍋爐燃用煤種為煙煤，制粉系統(tǒng)為中間儲(chǔ)倉(cāng)式，送粉方式為制粉乏氣送粉。該系統(tǒng)運(yùn)行中存在如下問(wèn)題：

(1)由于煤種揮發(fā)分較高，磨煤機(jī)出口溫度一般保持在65～70 ℃，新制備的煤粉溫度一般不高于60 ℃，煤粉中水分比熱風(fēng)送粉方式的制粉系統(tǒng)高，煤粉更易在煤粉倉(cāng)中出現(xiàn)結(jié)塊、“搭橋”現(xiàn)象。

(2)由于煙煤的揮發(fā)分相對(duì)較高，易出現(xiàn)自燃，這是造成粉倉(cāng)溫度升高、粉倉(cāng)內(nèi)煤粉自燃焦結(jié)的根本原因；粉倉(cāng)密封性較差是造成粉倉(cāng)溫度升高的重要原因。因此，運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)因粉倉(cāng)溫度高造成給粉機(jī)卡澀、出粉不均、燃燒不穩(wěn)等現(xiàn)象。

(3)甲、乙粉倉(cāng)正常運(yùn)行中保持的粉倉(cāng)粉位較高(一般都控制在3.5 m以上)，貼壁煤粉流動(dòng)性差，長(zhǎng)此以往，貼壁煤粉便集結(jié)成塊狀而不能隨主流煤粉下降，甚至部分由于結(jié)塊后自燃形成焦炭，這些塊狀的煤粉通過(guò)給粉機(jī)時(shí)便有可能造成給粉機(jī)卡澀、聯(lián)軸器斷銷(xiāo)子；也可能由于貼壁煤粉的坍塌造成給粉機(jī)出粉不均、給粉機(jī)自流等情況的發(fā)生，這就出現(xiàn)了所說(shuō)的給粉機(jī)出粉不均，俗稱(chēng)“竄火嘴”，亦稱(chēng)“竄給粉機(jī)”。只有等結(jié)塊的煤粉脫落殆盡或不再有結(jié)塊的煤粉脫落時(shí)，給粉機(jī)才能恢復(fù)正常運(yùn)行。

1.2.2 粉倉(cāng)換粉操作

由上節(jié)內(nèi)容可知，只要在機(jī)組正常運(yùn)行中做好定期降粉及降粉溫、停爐前對(duì)粉倉(cāng)進(jìn)行徹底的換粉操作，就能保證停爐過(guò)程中給粉機(jī)出粉均勻且燃燒穩(wěn)定，特別是對(duì)甲、乙粉倉(cāng)進(jìn)行充分的換粉操作更為重要。

(1)丙、丁粉倉(cāng)換粉工作日?；龅綑C(jī)組停運(yùn)前無(wú)需對(duì)丙、丁粉倉(cāng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的換粉操作就可以保證給粉機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。機(jī)組停運(yùn)時(shí)，在丙、丁粉倉(cāng)燒空過(guò)程中無(wú)需投油助燃。

(2)甲、乙粉倉(cāng)換粉經(jīng)?；?，機(jī)組停運(yùn)前重點(diǎn)換粉。

根據(jù)停機(jī)工作安排，在機(jī)組停運(yùn)前8 h左右進(jìn)行粉倉(cāng)換粉，如果時(shí)間太短，可能會(huì)由于換粉不充分而達(dá)不到預(yù)期效果。換粉操作的關(guān)鍵是將粉倉(cāng)粉位燒低，并使粉倉(cāng)四壁脫落的結(jié)塊煤粉通過(guò)給粉機(jī)送入爐膛，直至所有的給粉機(jī)不再出現(xiàn)卡澀、來(lái)粉不均等異常，且粉倉(cāng)溫度開(kāi)始降低。為減少臨時(shí)換粉時(shí)給粉機(jī)出粉不均、給粉機(jī)卡澀情況的發(fā)生，機(jī)組正常運(yùn)行中經(jīng)常(每3～5天進(jìn)行一次)進(jìn)行換粉操作。

為盡可能減少換粉操作過(guò)程中因給粉機(jī)故障或來(lái)粉不均對(duì)燃燒及機(jī)組負(fù)荷的影響，進(jìn)行換粉操作時(shí)保持機(jī)組負(fù)荷在260～280 MW，并維持4套制粉系統(tǒng)運(yùn)行。因給粉機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下出現(xiàn)卡澀或出粉不均時(shí)對(duì)整個(gè)燃燒工況及蒸汽參數(shù)的影響相對(duì)較小，同時(shí)要盡量縮短換粉時(shí)間，在粉倉(cāng)粉位高于3.0 m時(shí)保持給粉機(jī)轉(zhuǎn)速在500 r/min左右，在粉倉(cāng)粉位低于3.0 m后要適當(dāng)降低換粉操作時(shí)給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速(可維持在400 r/min左右)。

(3)換粉操作最好先從乙制粉系統(tǒng)進(jìn)行，一則甲組給粉機(jī)在沒(méi)有進(jìn)行換粉前其粉倉(cāng)粉位較高，給粉機(jī)運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定；二則甲組給粉機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定有利于燃燒工況的穩(wěn)定；三則最后進(jìn)行甲粉倉(cāng)換粉，其換粉結(jié)束時(shí)間離最后的停爐時(shí)間較短，新粉重新結(jié)塊的可能性不大。

乙粉倉(cāng)換粉結(jié)束后，重新制備新粉至乙粉倉(cāng)粉位在3.5 m左右，給粉機(jī)運(yùn)行全部穩(wěn)定后，對(duì)甲制粉系統(tǒng)進(jìn)行換粉操作。進(jìn)行甲制粉系統(tǒng)換粉操作時(shí)，因乙、丙、丁組給粉機(jī)運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，且在要求的負(fù)荷范圍內(nèi)燃燒調(diào)整裕量較大，所以燃燒穩(wěn)定性較好。

1.2.3 換粉方法比較

根據(jù)機(jī)組停運(yùn)前準(zhǔn)備時(shí)間的充裕程度，換粉方法可分為快速換粉和緩慢換粉。

(1)快速換粉方法。停用要進(jìn)行換粉操作制粉系統(tǒng)的給煤機(jī)，待磨煤機(jī)內(nèi)存粉抽凈后停用磨煤機(jī)進(jìn)行快速燒粉換粉。這種換粉方式的優(yōu)點(diǎn)是：換粉速度快，適合在停爐前所給準(zhǔn)備時(shí)間較短的情況下使用。其缺點(diǎn)是：燒粉過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)多個(gè)給粉機(jī)在相對(duì)集中的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)卡澀、出粉不均等情況，對(duì)燃燒工況及汽溫、汽壓等參數(shù)影響相對(duì)較大，換粉操作時(shí)需加強(qiáng)監(jiān)盤(pán)力量。

(2)緩慢換粉方法。降低要進(jìn)行換粉操作制粉系統(tǒng)的出力，或開(kāi)啟該制粉系統(tǒng)至輸粉機(jī)切向擋板輸粉至相鄰制粉系統(tǒng)或鄰爐粉倉(cāng)粉位最低的粉倉(cāng)，使進(jìn)行換粉操作的粉倉(cāng)粉位緩慢下降，以盡量避免多個(gè)給粉機(jī)在相對(duì)集中的時(shí)間內(nèi)發(fā)生卡澀、出粉不均等情況，減少給粉機(jī)異常時(shí)對(duì)整個(gè)燃燒工況的影響。其優(yōu)點(diǎn)是：換粉過(guò)程中給粉機(jī)異常對(duì)燃燒的影響相對(duì)較弱，集中發(fā)生給粉機(jī)異常的概率較小，適合在停爐前所給準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)的情況下使用。其缺點(diǎn)是：換粉過(guò)程較長(zhǎng)，且因換粉過(guò)程中制粉系統(tǒng)低出力運(yùn)行而經(jīng)濟(jì)性較差，如配合輸粉機(jī)使用則可避免換粉過(guò)程中制粉系統(tǒng)低出力運(yùn)行，同時(shí)也可避免制粉系統(tǒng)低出力運(yùn)行造成排煙溫度升高。

1.2.4 準(zhǔn)備工作結(jié)束后停爐過(guò)程控制

為更有利于小油槍對(duì)煤粉氣流的引燃，確保小油槍在停爐過(guò)程及機(jī)組再次啟動(dòng)時(shí)的使用效果，最好于停爐前3 h左右將甲原煤倉(cāng)燒空并對(duì)甲原煤倉(cāng)再上50～100 t的易燃優(yōu)質(zhì)煤(即便停爐時(shí)原煤倉(cāng)沒(méi)有燒空，也可以保證機(jī)組再次啟動(dòng)時(shí)微油點(diǎn)火油槍所點(diǎn)燃的煤為優(yōu)質(zhì)易燃煤，這樣甲原煤倉(cāng)的煤如果不在機(jī)組大、小修狀況下，就可以不燒空)。

換粉工作結(jié)束后，維持甲、乙粉倉(cāng)粉位不高于3.0 m且乙粉倉(cāng)粉位低于甲粉倉(cāng)粉位的狀態(tài)運(yùn)行，待丙(或丁)粉倉(cāng)燒空且丁(或丙)組給粉機(jī)出現(xiàn)2個(gè)給粉機(jī)不出粉后，停用乙給煤機(jī)、乙磨煤機(jī)，繼續(xù)保持甲制粉系統(tǒng)正常制粉。待丙(或丁)粉倉(cāng)燒空停用后，保持甲制粉系統(tǒng)繼續(xù)制粉30 min左右，停用甲給煤機(jī)、甲磨煤機(jī)，甲粉倉(cāng)開(kāi)始燒粉。乙給煤機(jī)、乙磨煤機(jī)停用后，為確保給粉機(jī)由上而下逐層停用，應(yīng)適當(dāng)提高#9～#12給粉機(jī)轉(zhuǎn)速，適當(dāng)降低#7，#8給粉機(jī)轉(zhuǎn)速，維持#1～#8給粉機(jī)在450 r/min左右運(yùn)行，此時(shí)機(jī)組負(fù)荷一般不會(huì)高于150 MW，可視燃燒情況投入所有小油槍穩(wěn)燃。

煤三層給粉機(jī)不出粉后可對(duì)角關(guān)閉2個(gè)一次風(fēng)門(mén)，以盡量減少進(jìn)入爐膛的冷風(fēng)，更好地維持燃燒穩(wěn)定，同時(shí)因一次風(fēng)量減少致使排粉機(jī)、吸風(fēng)機(jī)電流下降，也有利于節(jié)能停機(jī)。

煤三層出現(xiàn)2個(gè)給粉機(jī)不出粉后可適當(dāng)提高#5～#8給粉機(jī)轉(zhuǎn)速，并盡量保持同層給粉機(jī)轉(zhuǎn)速一致，以利于減小因給粉機(jī)不出粉造成蒸汽壓力下降的幅度和速度。

解除#1～#4給粉機(jī)自動(dòng)控制，使其穩(wěn)定在450 r/min左右運(yùn)行，以利于小油槍穩(wěn)定、可靠地引燃各自對(duì)應(yīng)的煤粉氣流，保持燃燒穩(wěn)定。乙粉倉(cāng)燒空后，停用乙排粉機(jī)。繼續(xù)提高#5，#6給粉機(jī)轉(zhuǎn)速，使其盡快燒空停用并關(guān)閉其對(duì)應(yīng)的一次風(fēng)擋板，僅維持#1～#4 給粉機(jī)運(yùn)行。為防止給粉機(jī)在高轉(zhuǎn)速下突然燒空或卡澀、出粉不均等情況對(duì)燃燒的影響，可控制給粉機(jī)轉(zhuǎn)速始終在450 r/min左右運(yùn)行或逐一提高給粉機(jī)轉(zhuǎn)速逐個(gè)進(jìn)行燒空，直至最后全部停用。

燒粉倉(cāng)過(guò)程中，一般#24，#19，#14，#15，#12，#9，#3，#5給粉機(jī)相對(duì)燒粉過(guò)程較長(zhǎng)，可有意識(shí)地適當(dāng)提高上述給粉機(jī)的出力或提前增大其出力。

1.2.5 取得的效果

(1)停爐前經(jīng)過(guò)充分的換粉操作，滑停過(guò)程中給粉機(jī)出粉均勻穩(wěn)定，可以順利進(jìn)行燒空粉倉(cāng)的工作。

(2)由于滑停過(guò)程可調(diào)裕量相對(duì)較大，運(yùn)行穩(wěn)定、燃燒穩(wěn)定，主蒸汽壓力可以平穩(wěn)變化，主蒸汽溫度可以投入自動(dòng)調(diào)整，汽包水位波動(dòng)大大減輕，汽包水位更易于控制，從而避免某個(gè)給粉機(jī)燒空后機(jī)組負(fù)荷及蒸汽參數(shù)的突降時(shí)給水壓力、減溫水量相互之間的影響，運(yùn)行操作量大大減少；同時(shí)，在很大程度上避免了汽包滿(mǎn)水、缺水事故及水沖擊事故。

(3)由于燃燒穩(wěn)定，最低投油穩(wěn)燃負(fù)荷可以降低至130 MW左右，大大縮短了投油助燃時(shí)間；同時(shí)避免了投主油槍助燃，僅使用微油點(diǎn)火油槍助燃就可以完成整個(gè)滑停過(guò)程，停機(jī)助燃用油僅需1～2 t，大大節(jié)約了停機(jī)助燃用油。

(4)整個(gè)停機(jī)過(guò)程蒸汽壓力的下降相對(duì)較平緩，汽包能夠得到較充分的冷卻，汽包壁溫下降較為均勻，且汽包壁溫差較小，有利于延長(zhǎng)汽包的使用壽命并安全停機(jī)。

2 滑參數(shù)停爐節(jié)電措施

2.1 機(jī)組深度滑停，減少啟動(dòng)電動(dòng)給水泵電耗

按照常規(guī)停機(jī)方式，機(jī)組解列、鍋爐熄火后汽包壓力一般不低于4.0 MPa。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，汽包壓力緩慢降低，汽包水位也會(huì)逐漸降低，為了防止汽包水位降低后造成汽包上下壁溫差增大，一般會(huì)待汽包水位達(dá)“零位”后啟動(dòng)凝結(jié)水泵(用以提供電動(dòng)給水泵密封水)、電動(dòng)給水泵向汽包上水，待汽包滿(mǎn)水后停運(yùn)電動(dòng)給水泵，此過(guò)程一般需15～20 min。要使汽包達(dá)到帶壓放水參數(shù)，一般需啟動(dòng)3～4次凝結(jié)水泵和電動(dòng)給水泵。

由于采取措施使滑停過(guò)程平穩(wěn)進(jìn)行，滑停過(guò)程中機(jī)組負(fù)荷及主蒸汽壓力平穩(wěn)下降，汽包冷卻充分，滑停結(jié)束時(shí)汽包壁溫比較均勻，不會(huì)出現(xiàn)大的壁溫差。滑停過(guò)程中采用汽輪機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度、管道輸水門(mén)配合鍋爐降壓燒粉，可在不延長(zhǎng)燒粉進(jìn)程的前提下盡量降低主蒸汽壓力至2.0 MPa，此時(shí)汽包壁溫僅230 ℃左右，機(jī)組停運(yùn)汽包滿(mǎn)水后，汽包壁溫差遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于規(guī)程56 ℃的規(guī)定值。通過(guò)實(shí)踐，此狀態(tài)至鍋爐快速放水，無(wú)需對(duì)汽包進(jìn)行上水，汽包壁溫差仍然較小，一般可控制在20 ℃左右。這樣就減少了啟動(dòng)凝結(jié)水泵、電動(dòng)給水泵上水時(shí)間各1 h，節(jié)約廠(chǎng)用電5 300 kW·h左右。

2.2 單臺(tái)運(yùn)行循環(huán)水泵及凝結(jié)水泵

根據(jù)運(yùn)行實(shí)際，機(jī)組負(fù)荷低于150 MW后，一般單臺(tái)循環(huán)水泵即可維持凝汽器真空不低于-90 kPa長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。而在停機(jī)過(guò)程中，機(jī)組負(fù)荷自150 MW降到0 MW的時(shí)間一般不低于1 h，以高速循環(huán)水泵正常運(yùn)行功率1 400 kW計(jì)算，滑停過(guò)程中及時(shí)停運(yùn)1臺(tái)高速循環(huán)水泵可節(jié)約電耗至少1 400 kW·h。

2.3 滑停過(guò)程中降低廠(chǎng)用電的其他措施

(2)鍋爐熄火后，及時(shí)停運(yùn)一側(cè)吸、送風(fēng)機(jī)，采用單側(cè)風(fēng)機(jī)吹掃爐膛；嚴(yán)格控制鍋爐熄火后爐膛吹掃5 min的要求，吹掃結(jié)束及時(shí)停運(yùn)吸、送風(fēng)機(jī)，以降低吸、送風(fēng)機(jī)電耗。

(3)吸、送風(fēng)機(jī)停運(yùn)10 min后，及時(shí)停運(yùn)吸、送風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油泵。

(4)空氣預(yù)熱器入口煙溫低于120 ℃時(shí)，及時(shí)停運(yùn)空氣預(yù)熱器。

(5)爐膛出口煙溫低于60 ℃，及時(shí)停運(yùn)火檢風(fēng)機(jī)。

3 節(jié)能效果

300 MW 機(jī)組滑參數(shù)停機(jī)，通過(guò)采取優(yōu)化停機(jī)過(guò)程中燒空粉倉(cāng)的措施，縮短機(jī)組滑停時(shí)間約2 h。通過(guò)優(yōu)化停機(jī)后汽包上水控制措施并采取節(jié)能停機(jī)措施后，輔機(jī)運(yùn)行時(shí)間大大縮短，循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)間縮短2 h，磨煤機(jī)、排粉機(jī)運(yùn)行時(shí)間縮短2 h，電動(dòng)給水泵運(yùn)行時(shí)間縮短1 h，凝結(jié)水泵、凝升泵運(yùn)行時(shí)間縮短2 h。

優(yōu)化前每次停機(jī)耗油13 t，優(yōu)化后每次停機(jī)耗油3 t，每次停機(jī)節(jié)約10 t燃油，節(jié)約資金7萬(wàn)元；優(yōu)化前每次停機(jī)耗電94.4 MW·h，優(yōu)化后每次停機(jī)少耗電23.07 MW·h，每次停機(jī)節(jié)電率達(dá)到24.43%，節(jié)約資金1.2萬(wàn)元。綜合以上2項(xiàng)，每次停機(jī)可節(jié)約資金8.2萬(wàn)元。

4 結(jié)束語(yǔ)

300 MW機(jī)組通過(guò)粉倉(cāng)換粉操作，保證停爐過(guò)程中給粉機(jī)出粉均勻且燃燒穩(wěn)定，大大縮短了投油助燃時(shí)間，降低了機(jī)組停機(jī)油耗，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

10月19日至21日，第二屆福建省中小學(xué)生（少兒）戲劇展演終評(píng)階段現(xiàn)場(chǎng)競(jìng)演，在廈門(mén)市青少年宮紅領(lǐng)巾劇場(chǎng)舉行。為期三天的評(píng)選，共有400位選手參與，分作4臺(tái)專(zhuān)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)競(jìng)演。福建省九地市的近50所學(xué)校和教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)競(jìng)相選送了融匯傳統(tǒng)戲曲意蘊(yùn)、富有濃郁地域特色、展現(xiàn)新時(shí)代青春氣息的戲劇節(jié)目。展演最終評(píng)出“福建省戲劇水仙花獎(jiǎng)·中小學(xué)生戲劇獎(jiǎng)”節(jié)目獎(jiǎng)和表演獎(jiǎng)等相應(yīng)獎(jiǎng)項(xiàng)。

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