660MW超超臨界機(jī)組冷態(tài)啟動過程優(yōu)化

摘 要：為適應(yīng)國家節(jié)能和環(huán)保的需要，某廠機(jī)組冷態(tài)啟動采取啟動過程統(tǒng)籌管理，強(qiáng)調(diào)分工明確，過程控制，執(zhí)行力度。結(jié)合鍋爐和汽輪機(jī)的自身特點，采取了凝結(jié)水循環(huán)清洗方式優(yōu)化、臨爐加熱、汽泵啟動、單風(fēng)煙系統(tǒng)運行、調(diào)整動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速、等離子點火、2號高加提前投入、降參數(shù)暖機(jī)等優(yōu)化節(jié)能措施，縮短了啟動機(jī)組時間，機(jī)組冷態(tài)啟動并網(wǎng)后快速帶負(fù)荷投入脫硝系統(tǒng)，減少NOx排放超標(biāo)時間，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

關(guān)鍵詞：冷態(tài)啟動；節(jié)能；環(huán)保；效益

1 設(shè)備概況

1.1 主設(shè)備介紹

某廠鍋爐是由上海鍋爐廠有限公司制造的超超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流鍋爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式，平衡通風(fēng)、風(fēng)冷式干排渣、露天布置燃煤鍋爐、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠和西門子聯(lián)合設(shè)計制造的超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、反動式、凝汽式E195型汽輪機(jī)，型號是N660-27/600/620。

1.2 進(jìn)汽方式

汽輪機(jī)采用全周進(jìn)汽方式，高壓缸進(jìn)口設(shè)有兩個高壓主汽門、兩個高壓調(diào)整門和一個補(bǔ)汽閥，中壓缸進(jìn)口設(shè)有兩個中壓主汽門和兩個中壓調(diào)門，高、中壓缸進(jìn)汽均為切向進(jìn)汽。高、中壓閥門均布置在汽缸兩側(cè)，閥門與汽缸直接連接，無導(dǎo)汽管。蒸汽通過兩只高壓主汽門及高壓調(diào)門進(jìn)入單流的高壓缸，從高壓缸下部的一個排汽口進(jìn)入再熱器。冷再蒸汽通過再熱器加熱后，通過兩只中壓主汽門及中壓調(diào)門進(jìn)入雙流的中壓缸，由中壓外缸頂部的中低壓連通管進(jìn)入兩個雙流的低壓缸。汽輪機(jī)采用高中壓缸聯(lián)合啟動方式?jīng)_轉(zhuǎn)，沖轉(zhuǎn)過程中需在500rpm進(jìn)行暖機(jī)。

1.3 煤質(zhì)特性

鍋爐設(shè)計煤種為淮南煙煤，校核煤種為淮南煙煤。點火及助燃油為0號柴油。

1.4 制粉系統(tǒng)

鍋爐制粉系統(tǒng)為正壓直吹式系統(tǒng)。每臺鍋爐配置6臺HP1003/Dny碗式中速磨，BMCR工況時5臺磨煤機(jī)即可滿足，1臺備用。每臺磨煤機(jī)供布置于爐膛同一層四角的直流燃燒器，其最底層A層燃燒器配置有等離子點火裝置。系統(tǒng)配有2臺動葉調(diào)節(jié)軸流式一次風(fēng)機(jī)，2臺密封風(fēng)機(jī)。

1.5 給水回?zé)嵯到y(tǒng)

給水回?zé)嵯到y(tǒng)分為低壓加熱系統(tǒng)、除氧器、高壓加熱系統(tǒng)。低壓加熱系統(tǒng)采用五級加熱，布置有5、6、7、8號低壓加熱器和一臺軸封加熱器。機(jī)組設(shè)一套低溫省煤器，7號低加出口的凝結(jié)水引至電除塵后、前的兩級低溫省煤器，加熱后再引回6號低加前。1、2、3號高加采用大旁路系統(tǒng)。在1號高加出口給水管路上布置了一個外置式的蒸汽冷卻器，三級抽汽先經(jīng)過該冷卻器降低過熱度后再引至3號高加。

1.6 汽泵

配置兩臺杭州汽輪機(jī)股份有限公司制造的50%BMCR容量的汽動給水泵，不設(shè)置電動給水泵；同時前置泵與主給水泵同軸布置，提高運行經(jīng)濟(jì)性，減少廠用電率。

1.7 鄰爐加熱

在2號高加的進(jìn)汽管路增加一路從鄰機(jī)來的冷再蒸汽（等同于鄰機(jī)的二抽），在機(jī)組啟動初期以及停機(jī)不停爐時加熱給水。通過2號高加至除氧器的疏水管道自流到除氧器繼續(xù)利用疏水的溫度加熱除氧器的水，充分利用鄰機(jī)的加熱蒸汽來提高給水溫度。

2 啟動過程存在的問題

2.1 工作票集中終結(jié)，復(fù)役操作量大

機(jī)組檢修工期短，檢修任務(wù)重，臨近啟動階段，出現(xiàn)集中終結(jié)工作票的現(xiàn)象。正常兩臺機(jī)組集控運行人員組配置10人，能夠滿足生產(chǎn)的需要。如一臺機(jī)組檢修，另外一臺機(jī)組啟動。運行人員要現(xiàn)場驗收，辦理工作票終結(jié)手續(xù)，設(shè)備送電，系統(tǒng)檢查復(fù)役等工作。另外轉(zhuǎn)動機(jī)械設(shè)備檢修后還將安排試轉(zhuǎn)。系統(tǒng)復(fù)役操作量大，造成人員工作安排緊張，機(jī)組啟動節(jié)點不可控，對運行機(jī)組正常巡回檢查工作也受影響。

2.2 運行人員把握節(jié)點尺度不一

機(jī)組冷態(tài)啟動準(zhǔn)備工作，運行人員對啟動節(jié)點把握不一，缺乏前瞻性。特別是出現(xiàn)一些如輔機(jī)故障，閥門咔澀，自動調(diào)節(jié)不正常，系統(tǒng)運行不穩(wěn)等突發(fā)情況，執(zhí)行匯報尺度不一，容易在系統(tǒng)檢查和操作流程花費大量時間，造成機(jī)組啟動延誤。

2.3常規(guī)凝汽器除氧器進(jìn)水、清洗時間長

正常情況下，凝汽器、除氧器進(jìn)水清洗采用凝補(bǔ)水泵向凝汽器進(jìn)水至正常水位，向凝結(jié)水母管注水。注水結(jié)束后啟動凝泵，進(jìn)行凝汽器循環(huán)沖洗；待沖洗合格后，通過5號低加放水門對凝結(jié)水母管和低溫省煤器沖洗；沖洗結(jié)束后，向除氧器進(jìn)水至正常水位；開啟除氧器放水門，保持凝結(jié)水流量350t/h進(jìn)行凝汽器與除氧器之間循環(huán)清洗直至水質(zhì)合格。這樣清洗時間長，影響除氧器加熱和鍋爐進(jìn)水。

2.4 鍋爐進(jìn)水時間長

本機(jī)組取消了電動給水泵，采用汽動給水泵啟動，汽泵與前置泵采用同軸布置，取消了電動前置泵。鍋爐進(jìn)水需啟動汽泵進(jìn)水，準(zhǔn)備時間長。

2.5 等離子點火初期燃燒不穩(wěn)

等離子點火初期燃燒不穩(wěn)，分析主要原因有三點：點火初期爐膛溫度，吸熱強(qiáng)，煙氣溫度低，煤粉著火差；磨煤機(jī)入口風(fēng)溫低，出口溫度偏低，煤粉著火差；引風(fēng)機(jī)裕量大，抗擾能力差，負(fù)壓波動大。

2.6 暖機(jī)時間長

汽機(jī)冷態(tài)啟動沖轉(zhuǎn)參數(shù)，主汽壓力8.4Mpa、主汽溫度380℃、再熱汽壓力2.0Mpa、再熱汽溫度380℃。由于鍋爐采用等離子點火，火焰中心高，按沖轉(zhuǎn)壓力8.4Mpa、再熱汽壓力2.0Mpa控制，雖然通過投用大量減溫水，主、再熱汽溫也只能控制在480℃/480℃左右，高于沖轉(zhuǎn)推薦溫度100℃，暖機(jī)效果差。暖機(jī)時間持續(xù)約5小時，對機(jī)組啟動時間影響非常大。

2.7 并網(wǎng)后脫硝投入時間長

機(jī)組并網(wǎng)后，正常情況在負(fù)荷100MW和200MW各穩(wěn)定1小時，進(jìn)行啟動制粉系統(tǒng)、投入高加、備用汽泵沖轉(zhuǎn)及病泵、啟動汽泵汽源切換等操作。完成上述一系列操作，繼續(xù)升負(fù)荷直至滿足投入脫硝系統(tǒng)。從機(jī)組并網(wǎng)到脫硝投入，需要3.5h左右，NOx超標(biāo)時間長，造成排污費增加。

3 啟動優(yōu)化措施

3.1 解決工作票集中終結(jié)，復(fù)役操作量大的問題

3.1.1 嚴(yán)格控制工作票批準(zhǔn)時間。機(jī)組等級檢修，由運行部值長組牽頭，加強(qiáng)與生產(chǎn)技術(shù)部各專業(yè)主管溝通，根據(jù)機(jī)組復(fù)役時間和系統(tǒng)復(fù)役先后順序，確定各項檢修工作的工期。各值長根據(jù)工期計劃嚴(yán)把檢修工期，同時要求檢修單位必須嚴(yán)格執(zhí)行檢修工作計劃，避開檢修工作票集中終結(jié)現(xiàn)象。

3.1.2 設(shè)專人梳理，有序安排系統(tǒng)復(fù)役。機(jī)組C級檢修以上，運行部設(shè)專人負(fù)責(zé)統(tǒng)計和協(xié)調(diào)復(fù)役工作，每天下午梳理工作票，根據(jù)工作票統(tǒng)計情況，有序安排部分系統(tǒng)復(fù)役特別是系統(tǒng)閥門檢查，重點關(guān)注汽輪機(jī)油務(wù)監(jiān)督、發(fā)電機(jī)絕緣及影響機(jī)組啟動的有關(guān)試驗。

3.2 解決運行人員把握節(jié)點尺度不一的問題

3.2.1 編制啟動工作節(jié)點指導(dǎo)運行操作。運行部值長組根據(jù)機(jī)組復(fù)役時間和操作量，提前3～4天編制機(jī)組啟動工作節(jié)點。啟動工作節(jié)點將機(jī)組啟動前的各項準(zhǔn)備工作，細(xì)化到每個參與機(jī)組啟動的運行班次比如說當(dāng)天夜班完成大小機(jī)拉真空、汽泵啟動、鍋爐上水冷態(tài)沖洗；早班完成風(fēng)煙系統(tǒng)啟動、等離子點火、鍋爐升溫升壓、熱態(tài)清洗；中班完成沖氧化皮、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、暖機(jī)等。讓當(dāng)值運行人員清楚當(dāng)班期間要完成的主要工作、注意事項及存在風(fēng)險。

3.2.2 強(qiáng)調(diào)啟動工作節(jié)點的執(zhí)行力度。運行班由值長牽頭，機(jī)組長負(fù)責(zé)安排，嚴(yán)格執(zhí)行運行部制定的機(jī)組啟動工作節(jié)點，確保節(jié)點執(zhí)行的剛性。如因設(shè)備系統(tǒng)故障延誤啟動的，值長要第一時間將情況反饋給運行部并做好記錄，便于部門及時調(diào)整節(jié)點；如因組織不力延誤啟動的，運行部組織當(dāng)值運行人員事后自查整改。

3.2.3 強(qiáng)化啟動節(jié)點工作的培訓(xùn)力度。運行部要求參與機(jī)組啟動的各值上交啟動總結(jié)，專業(yè)進(jìn)行點評，然后下發(fā)各值進(jìn)行學(xué)習(xí)，共同提高；利用學(xué)習(xí)班向運行人員講解啟動節(jié)點工作是如何安排的，如何把握啟動節(jié)點的主線，節(jié)點執(zhí)行中存在的風(fēng)險、各專業(yè)運行相互協(xié)調(diào)與配合以及需注意的事項；利用仿真機(jī)讓運行部模擬機(jī)組冷態(tài)啟動的各項工作；將機(jī)組冷態(tài)啟動節(jié)點工作安排，納入值長、機(jī)組長崗位考試題庫。通過上述一系列的培訓(xùn)，讓運行人員熟悉掌握機(jī)組的冷態(tài)啟動操作。

3.3 解決常規(guī)凝汽器除氧器進(jìn)水、清洗時間長的問題

改變凝汽器和除氧器常規(guī)上水方式，采用凝補(bǔ)水向凝結(jié)水母管注水并通知化學(xué)加藥，通過5號低加放水門進(jìn)行沖洗。沖洗后關(guān)閉5號低加放水門，向除氧器進(jìn)水至正常水位。通過除氧器放水門，將水放至凝汽器，通過凝汽器底部放水排盡。然后重新采用凝補(bǔ)水向除氧器進(jìn)水，放水至凝汽器。待凝汽器與除氧器進(jìn)至正常水位后，關(guān)閉注水啟動凝泵，通知化學(xué)投入前置過濾器，保持凝結(jié)水流量在350T/H進(jìn)行凝汽器與除氧器循環(huán)沖洗直至水質(zhì)合格。為提高沖洗效果，可微開除氧器輔汽加熱，控制凝結(jié)水溫度在35～40℃，清洗效果更好。注意凝汽器真空破壞門應(yīng)在全開狀態(tài)。除氧器化學(xué)取樣增加一路除氧器放水管路的測點，沖洗水質(zhì)更快速準(zhǔn)確。這種沖洗方式，可節(jié)省3小時。

3.4 解決鍋爐進(jìn)水時間長的問題

3.4.1 采用除氧器靜壓上水方式。由于汽泵與前置泵采用同軸布置在13.7米汽機(jī)運行運轉(zhuǎn)平臺，為保證汽蝕余量，除氧器布置在標(biāo)高38.9米除氧層。除氧器水質(zhì)合格后，投入除氧器加熱，將給水溫度加熱到120℃，通過調(diào)整輔汽至除氧器調(diào)整門，將除氧器壓力提到0.45Mpa，利用除氧器的靜壓，向鍋爐進(jìn)水。這種上水方式比較慢，適合鍋爐本體檢修已結(jié)束。

3.4.2 采用汽泵暖機(jī)時上水方式。除A級檢修外，鍋爐本體檢修工作受氧化皮清理和檢測影響，一般臨近鍋爐點火前6～12小時才結(jié)束。這樣不適合除氧器靜壓上水。汽泵沖轉(zhuǎn)800RPM暖機(jī)時，開啟汽泵出口電動門，通過給水旁路調(diào)整門控制，向鍋爐進(jìn)水。汽泵暖機(jī)結(jié)束后可直接升速，通過給水旁路調(diào)整門維持鍋爐進(jìn)水流量。通過這種上水方式，啟動可節(jié)省45min。

3.5 解決等離子點火初期燃燒不穩(wěn)的問題

3.5.1 采用小流量啟動和投入臨爐加熱。鍋爐點火初期，可采用最小給水流量啟動，一般控制在400t/h～450t/h。投入臨爐加熱系統(tǒng)，將給水溫度提高到120℃～150℃。這樣水冷壁相對吸熱減弱，煙氣溫度相對提高，解決點火初期爐膛溫度，吸熱強(qiáng)，煙氣溫度低，煤粉著火差的問題。

3.5.2 提高進(jìn)口風(fēng)溫、磨出口溫度和煤粉細(xì)度。機(jī)組采用汽泵啟動，等離子點火初期，輔汽用汽量非常大，輔汽壓力難以維持0.9Mpa運行導(dǎo)致暖風(fēng)器進(jìn)汽量相應(yīng)減少。通過關(guān)小除氧器輔汽加熱調(diào)整門來維持輔汽壓力，開大臨爐加熱電動門來維持給水溫度；點火初期控制磨出口溫度在85℃～100℃之間運行；適當(dāng)提高磨煤機(jī)動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速50RPM，提高煤粉細(xì)度。提高進(jìn)口風(fēng)溫、磨出口溫度和煤粉細(xì)度，解決磨煤機(jī)入口風(fēng)溫低，出口溫度偏低，煤粉著火差。

3.5.3 引風(fēng)機(jī)裕量大，抗擾能力差，負(fù)壓波動大。鍋爐啟動采用兩臺引風(fēng)機(jī)運行，點火初期，引風(fēng)機(jī)動葉開度小，抗擾能力差，爐膛負(fù)壓正常在±1000pa之間晃動。鍋爐啟動曾發(fā)生兩起因等離子斷弧和油槍自投引起引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)震蕩造成鍋爐熄火事件。目前采用單風(fēng)煙系統(tǒng)啟動，提高抗干擾能力。待并網(wǎng)前啟動第二套風(fēng)煙系統(tǒng)。

3.6 解決冷態(tài)啟動暖機(jī)時間長的問題

目前機(jī)組冷態(tài)啟動采用沖轉(zhuǎn)參數(shù)：主汽壓力一般為5.5MPa～6MPa、再熱汽壓力控制1.8Mpa，主汽溫度控制在420℃～440℃，再熱汽溫控制在420～440℃。采用較低的沖轉(zhuǎn)參數(shù)一方面可以降低沖轉(zhuǎn)時對汽輪機(jī)各部件的熱沖擊，另一方面可以增大蒸汽的容積流量，使各金屬部件加熱均勻，增強(qiáng)了機(jī)組啟動的安全性。另外，可以通過微開低壓加熱器汽側(cè)空氣門，適當(dāng)降低凝汽器背壓，增加蒸汽的容積流量。注意汽機(jī)500RPM暖機(jī)結(jié)束后，升至滿速時間很短約5min。在汽機(jī)升速前，通過高低旁控制將主汽壓力提至8.4Mpa、再熱器壓力提至2.0Mpa方可繼續(xù)升速。通過上述措施暖機(jī)時間減少1h。

3.7 并網(wǎng)后脫硝投入時間長

為保證并網(wǎng)后快速投入脫硝系統(tǒng)，特采取以下措施，保證脫硝系統(tǒng)在2h內(nèi)投入脫硝系統(tǒng)：（1）汽機(jī)沖轉(zhuǎn)時高、低加隨機(jī)滑啟；（2）汽機(jī)暖機(jī)充分，便于并網(wǎng)后快速帶負(fù)荷；（3）利用100%旁路，并網(wǎng)前完成第三套制粉系統(tǒng)啟動；（4）快速帶負(fù)荷至300MW以上，滿足脫硝投運條件。

4 結(jié)束語

機(jī)組冷態(tài)啟動采取啟動過程統(tǒng)籌管理，強(qiáng)調(diào)分工明確，過程控制，執(zhí)行力度。結(jié)合鍋爐和汽輪機(jī)的自身特點，采取了凝結(jié)水循環(huán)清洗方式優(yōu)化、臨爐加熱、汽泵啟動、單風(fēng)煙系統(tǒng)運行、調(diào)整動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速、、降參數(shù)暖機(jī)等優(yōu)化節(jié)能措施，機(jī)組啟動時間縮短了4.75h，機(jī)組并網(wǎng)后脫硝投入時間縮短了1h，減少NOx排放超標(biāo)時間，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

參考文獻(xiàn)

[1]上海汽輪機(jī)廠.660MW超超臨界中間再熱凝汽式汽輪機(jī)運行和維護(hù)說明書[Z].

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