330MW燃煤發電機組節能啟停技術應用

李勇

江蘇華電揚州發電有限公司運行部

0 概述

江蘇華電揚州發電有限公司2臺330MW亞臨界燃煤發電機組的汽輪機由哈爾濱汽輪機有限公司生產的C300/N330-16.67/538/538亞臨界一次中間再熱、單軸、高中壓缸合缸、雙缸雙排汽、抽汽凝汽式汽輪機，配置30%額定容量的Ⅱ級旁路系統。鍋爐由東方鍋爐廠生產的DG1036/18.2～Ⅱ4型亞臨界、四角切圓燃燒、自然循環汽包爐，單爐膛π型露天布置，燃用煙煤，一次再熱，固態排渣爐。

據統計，2017年江蘇華電揚州發電有限公司兩臺燃煤機組啟動頻繁，全年啟、停25次。降低機組啟、停過程中的能源消耗，已成為公司節能降耗的重點工作之一。公司全面開展節能降耗減排工作，對330MW機組啟停方式進行了優化調整及設備升級改造，針對330MW機組輔機主要設備的啟動、停運時間進行嚴格控制。利用汽泵前置泵上水、凝結水泵和一次風機加裝變頻裝置和微油點火等一系列措施，以減少機組啟、停過程中的能源消耗。

1 系統升級改造

1.1 增加一次風道加熱裝置

為減少鍋爐啟動用油，提高鍋爐點火初期磨煤機進口一次風溫，在1#鍋爐側熱一次風道內安裝風道油燃燒器直接對熱一次風進行加熱，風道燃燒器主油槍油噴嘴0.75mm，輔助油槍油噴嘴2.0mm，油槍入口油壓在1.2MPa時，主油槍出力50kg/h，輔助油槍出力130kg/h。氣化油槍的油配風、火檢冷卻風從臨近的鍋爐1#側密封風母管用φ108×3風管引入，燃油從微油系統母管接出經手動閥、濾網、氣動球閥引至風道加熱燃燒器，壓縮空氣從爐前右側的壓縮空氣母管上引出，經手動門、濾網、氣動球閥引至風道燃燒器。輔助油槍進油、進氣側均設手動快關閥。風道燃燒器處配有就地操作控制箱、火焰檢測及遠方保護（MFT會發信號停風道加熱系統）、就地壓力表、氣動控制球閥、手動球閥，過濾器等設備，以保證燃燒器安全運行。

1.2 增加一層氣化油槍

為減少機組啟、停及低負荷穩燃用油，在每臺鍋爐的一層燃燒器內增設了總油量為600kg/h的氣化油槍，氣化油槍所用燃油取自爐前燃油系統。同時對相關邏輯進行了修改，在“任意油層投入”邏輯中增加了“氣化油槍投入”信號（四取三），在“氣化油槍畫面”增加“氣化油槍投入”聯鎖投切按鈕，僅在鍋爐點火啟動時投入，正常運行時切除，以確保在機組啟停階段可以僅使用氣化油槍即可完成整個啟停過程。

1.3 閉冷水系統改造

閉冷水系統采用除鹽水和凝結水作為冷卻液，用凝結水輸送泵或凝結水泵向膨脹水箱補水，然后通過閉冷泵在閉式回路中循環。閉冷水系統用戶主要有∶主機潤滑油冷卻器、小機潤滑油冷卻器、EH油冷卻器、真空泵冷卻器、密封油冷卻器、發電機定子水冷卻器和鍋爐各風機潤滑油冷卻器。系統原配置兩臺100%額定電壓為6kV、額定功率為400kW的閉冷水泵，通過對全年閉冷水系統用水量的分析，發現除了6-9月份閉冷水用量超過額定容量的80%，其它月份閉冷水系統冷卻水量有較多的富余，因此在大修期間，對閉冷水系統進行了升級改造，從閉冷水進出水母管上引出一路管道，加裝一臺額定電壓為400V，功率為185kW的小水泵，并在水泵的進、出口安裝了電動隔離閥門，出口處安裝了逆止閥、進口濾網及進出口壓力表。在6-9月份的其他月份以及機組停運期間，均采用小水泵運行。通過此項改造，2臺330 MW機組每年可節約成本約890 000元。

2 機組啟動過程中的節能措施

2.1 合理安排啟動過程，縮短啟動時間

在機組投運初期，由于啟停經驗不足及設備存在較多的缺陷，機爐配合不合理，導致機組啟動時間較長。通過摸索規律、總結經驗、對設備消缺處理及合理改造，制定詳細的機組啟停措施。啟動前提前做好各輔助設備及閥門的調試工作，發現缺陷及時消除，以免在機組啟動過程中影響啟動進度。由此大幅縮短了機組啟動時間。

2.2 鍋爐上水階段的節能措施

電動給水泵是廠用電消耗較大的設備之一，機組啟動期間若采用汽泵前置泵進水，可以減少電泵運行時間、降低廠用電。公司每臺機組配置1臺50%容量的電動給水泵和2臺50%容量的汽動給水泵，每臺汽泵配置一臺前置泵，其中電動給水泵容量為5 400kW，汽泵前置泵容量為185kW，揚程為102.5mH2O。實踐證明在冷態和溫態啟動時，鍋爐處于無壓狀態，汽泵前置泵足以滿足鍋爐上水的需要。鍋爐由無水至點火水位大約需要4小時，采用汽泵前置泵上水大約可以節約廠用電20 860kWh。

2.3 通過爐底加熱降低機組啟動油耗

鍋爐啟動時，在水冷壁下聯箱內通入蒸汽加熱爐水，有利于提高鍋爐本體的溫度水平、縮短機組啟動時間、節約機組啟動用油；有利于強化燃料的燃燒及燃盡，減小汽包上下壁溫差；有利于鍋爐點火后快速建立水循環。因此，機組一般在汽包水位至點火水位后，投入爐底蒸汽加熱，汽包起壓后停用爐底蒸汽加熱。投入爐底加熱后要加強汽包壁溫、輔汽聯箱壓力的監視，輔汽聯箱壓力＞0.8MPa以確保蒸汽能正常進入水冷壁加熱。此外，在爐底加熱投運期間將風煙系統各風煙門關閉，以減少鍋爐側工質排放和熱量損失。

2.4 點火初期的節能措施

啟動前，先將1#煤倉燒空，1#煤倉應加揮發份為25%～30%的煤種，以保證氣化油系統的穩燃效果。

機組啟動時，在其他吹掃條件滿足后，交叉啟動一臺吸風機和一臺送風機，全開二次風擋板，保持爐膛負壓-50～100Pa，將總風量調整至30%額定負荷風量進行全爐膛吹掃，5分鐘后吹掃結束，鍋爐燃油系統進行循環，開啟1#磨煤機出口門及熱風隔絕門，適當開啟熱風調整門，保證一次風管暢通，啟動兩臺變頻一次風機，調整一次風母管壓力在5.0kPa左右，磨煤機風量大于40 000m3/h，啟動密封風機調整母管壓力在8.0kPa左右，投入一次風道加熱系統，1#磨煤機進風溫度達到150℃左右，投入一層氣化油槍，在氣化油槍畫面開啟“氣化油槍投入”的聯鎖，啟動1#磨煤機運行，在1#磨煤機運行初期，應根據磨煤機出口風溫調整煤量，同時觀察燃燒器煤粉著火情況。隨著入爐煤量的增加，注意控制鍋爐的升溫升壓速度在規定范圍內。在增加煤量的同時監視轉向室的煙溫。為了減少爐膛熱損失，低負荷時將總風量控制在350kNm3/h以內，并將多余的二次風全部關閉。

鍋爐冷態啟動1.5～2.5小時后，鍋爐本身的自產熱一次風溫度通常能夠滿足或接近制粉干燥需要，可根據一次風溫的變化先手動將輔助油槍切除運行，用主油槍運行來保證后期的磨煤機出口風溫，當一次風溫能完全滿足制粉干燥要求后，將風道加熱主油槍切除運行。

2.5 汽輪機沖轉至帶正常負荷的節能措施

(1)冷態啟動，在中速暖機過程中，利用輔助蒸汽將汽動給水泵沖轉至3 100r/min備用，在小汽輪機沖轉前1小時啟動汽泵前置泵，進行暖泵。

(2)在發電機并網前，將第二臺送風機、吸風機啟動，并入運行。

(3)隨著負荷的上升，鍋爐燃燒加強。當鍋爐轉向室煙氣溫度達到400℃以上后，停用所有油槍。

(4)機組負荷至130MW時，將汽動給水泵汽源調換為本機第四級抽汽供汽，機組負荷達到150MW左右，并入一臺汽泵。負荷至180MW時，啟動第二臺汽泵，停用電泵。

(5)當機組負荷＞180MW時,應及時進行閥門切換,將高壓調門切換至順序閥運行方式。運行中發現同一負荷下,高調門采用順序閥方式能少用蒸汽20t/h～30t/h，有明顯的節能效果。

3 機組停機過程中的節能措施

(1)對330MW機組有預知的停爐，應盡可能先將1#煤倉燒空，1#煤倉應加入揮發份為25%～30%的煤種，以保證氣化油系統良好的穩燃效果。機組負荷降至180MW左右，投入一層氣化油槍。

(2)負荷減至180MW時，啟動電泵，停用一臺汽泵。根據凝汽器真空情況，及時停一臺循泵，當機組負荷至140MW切出第二臺汽泵，汽泵停止1小時后，將汽泵前置泵停運。

(3)機組停運后，及時將汽包上水至最高位（+350mm）后停電泵，當汽包水位下降至（-350mm）時再次啟動電動給水泵向鍋爐補水。

(4)空預器進口煙溫降至120℃時，停運空預器；爐膛出口溫度＜80℃時停用火檢冷卻風機。

(5)機組停運后，將循泵調為低速循泵運行，閉冷泵調為400V小泵運行；高、中壓缸溫度降至250℃時，將閉冷水及循環水公用系統調至鄰機供水后停用循泵；高、中壓缸溫度降至200℃時，停用凝結水泵及閉冷水泵。

4 結語

通過對機組系統進行升級改造，并制定相應的啟、停節能優化運行技術措施，公司節能降耗取得了較好的效果。節能是一項任重而道遠的工作，仍需努力挖掘。通過設備改造升級、優化機組運行方式、加強設備管控，實現在役機組的節能降耗工作上一個新臺階。