機組啟動期輔汽用量影響因素及用量策略分析

李中堯

(內蒙古京能康巴什熱電有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017010)

0 引言

降低發電廠的供電煤耗，提高能源的有效利用率，對挖掘火電廠的節能潛力，提高火電廠的經濟效益具有重要意義，而且對減少污染物排放、減少能源的開采和消耗也同樣具有重要影響。

目前，大部分火電廠主要是從三方面來提高火電廠運行的經濟性：一是提高循環熱效率，二是維持各主要設備經濟運行，三是降低廠用電率。這些措施幾乎所有火電廠都在采用，但對于機組啟動期間所采取的節能降耗措施卻少有研究。因此，以某發電廠2019年1號機組啟機為例，在確保機組安全啟動的前提下，通過減少機組啟動期間輔汽用量來提高全廠經濟性的有效性。

1 輔汽系統

輔汽系統的作用是保證機組安全可靠地啟動和停機，以及在低負荷和異常工況下提供參數和數量都符合要求的汽源，同時向有關設備提供生產加熱用汽。輔汽系統主要由輔汽聯箱和相關汽源、用戶組成(如圖1所示)。

圖1 輔汽系統組成

機組啟動初期，自身產汽量較小，不足以滿足以上用戶需求，需要輔汽聯箱供汽，而輔汽聯箱汽源需由臨機或啟動爐提供。輔汽用量越大，經濟性越差。

2 啟動期輔汽耗量影響因素分析

采用質量管理體系中“人、機、料、法、環、測”六要素分析方法，羅列出輔汽在啟動期間的耗量影響因素(見表1)。

表1 啟動期輔汽耗量影響因素

2.1 “人”的影響因素分析

造成機組啟動過程中輔汽耗量大，從人的方面分析，主要是操作人員熟練程度不夠、操作量大以及人員不足所致。

現場調查發現，當前各值人員已經精簡，每臺機組只有4人，但機組啟動過程中均有休班人員加班協助，確保機組順利啟動。此外，每次機組啟動均按照啟機操作票內規定的步驟、流程操作，不存在技術人員不足的情況，故認為“人”并非啟動過程中輔汽耗量大的影響因素。

2.2 “機”的影響因素分析

啟動過程中若因某一重要輔機故障或者有重要缺陷不允許機組正常啟動時，輔汽供汽時間長會造成浪費。而該廠機組啟動過程中，各設備均運行正常，各參數在要求范圍內，故認為“機”并非啟動過程中輔汽耗量大的影響因素。

2.3 “料”的影響因素分析

若蒸汽參數長時間不滿足，無論是主再熱蒸汽參數還是給水泵小汽輪機、引風機小汽輪機進汽參數不滿足，均需要繼續疏水以提高蒸汽品質。蒸汽參數長時間不滿足將造成大量工質浪費，造成輔汽耗量增大。通過查閱曲線、觀看啟機回放記錄，確認各蒸汽參數在正常范圍內，故認為“料”并非啟動過程中輔汽耗量大的影響因素。

2.4 “環”的影響因素分析

若并網前電網負荷富余，調度不允許并網，則汽輪機將維持3000 r/min并隨時接調度令并網，此時輔汽聯箱各用戶均在大量消耗蒸汽，從而造成輔汽耗量增加。但該廠機組啟機按計劃并網，不存在電網負荷富余情況，故認為“環”并非啟動過程中輔汽耗量大的影響因素。

2.5 “測”的影響因素分析

測點不準將極大可能造成輔汽耗量虛高。通過查詢缺陷登記記錄，確認沒有流量測點不準的缺陷，同時咨詢熱控人員確認沒有發生過流量測點維護檢修，故認為“測”并非啟動過程中輔汽耗量大的影響因素。

2.6 “法”的影響因素分析。

啟動過程中1號給水泵運行，2號給水泵沖至800 r/min備用；1號引風機運行，2號引風機沖至2300 r/min備用；備用小汽輪機長時間運行，造成輔汽不必要的損耗。鍋爐沖洗、吹掃期間，化驗班每30 min化驗一次水質；在沖洗吹掃后期，水質變化較快，化驗間隔較長，不能夠及時掌握水質合格時機，造成各階段間隔時間較長，進一步增加了輔汽耗量，故認為“法”是啟動過程中輔汽耗量大的影響因素。

1號機組啟動共耗時16 h，其中冷態沖洗用時4.5 h，熱態沖洗3 h，氧化皮吹掃2.5 h，汽輪機沖轉3 h，帶負荷至175 MW用時3.5 h。此次機組啟動時間及流程與歷次機組啟動大致相同。通過計算確認本次機組啟動期間給水泵小汽輪機耗汽量為182.51 t (約占44.82 %)，引風機小汽輪機耗汽量為207.35 t (約占50.93 %)，兩者耗氣量占比最大；此外，軸封用汽耗汽量2.7 t，空預器吹灰用汽耗汽量11.2 t，燃油吹掃伴熱用汽耗汽量3.4 t。

啟動過程中給水泵小汽輪機一臺運行，一臺沖轉至800 r/min備用；引風機小汽輪機一臺運行，一臺沖轉至2300 r/min備用。如果采取有效措施減少備用給水泵小汽輪機和引風機小汽輪機備用時間，同時使各個階段操作更緊湊，可節約備用小汽輪機耗汽量約77.35 t，其中給水泵小汽輪機26.45 t，引風機小汽輪機50.9 t，其余用戶各項節約耗汽11.09 t。由此可見，備用小汽輪機長時間運行耗汽量對輔汽聯箱耗汽量的影響明顯大于各階段操作緊湊改進后其余用戶的影響。

機組沖轉帶負荷過程中，軸封系統必需投運。主機軸封與給水泵小汽輪機軸封汽源相同，均接自軸封供汽母管，軸封母管壓力需維持在18～35 kPa，軸封供汽壓力低、流量小，減少軸封汽源用量對減少輔汽用量的影響較小。

空預器吹灰一次耗氣量約為0.8 t，耗氣量相對較少，減少空預器吹灰用汽還需兼顧空預器吹灰效果，此汽源可降低的輔汽量較少。

燃油吹掃伴熱系統在無檢修的情況下維持連續運行，汽壓維持在0.4～1.0 MPa，吹掃蒸汽溫度不大于250 ℃，同時，伴熱汽源保證燃油溫度高于凝點5 ℃、低于閃點溫度5 ℃，該系統投運期間可通過適當降低蒸汽壓力達到節約用汽的目的，但其耗汽量較少，對減少輔汽用量的影響較小。

通過以上分析認為汽輪機耗汽量是影響啟動過程中輔汽耗汽量的主要原因，各階段操作緊湊程度是影響啟動過程中輔汽耗汽量的次要原因。

3 應對措施及成效

3.1 應對措施

3.1.1 降低主要用戶耗汽量

縮短鍋爐沖洗、吹掃期間水質化驗時間間隔；水質合格后及時進行下一步啟機操作，使各項操作配合緊湊密切，縮短啟動時間；機組啟動沖轉期間，采用單臺給水泵、單臺引風機運行方式，并適當降低小汽輪機背壓，提高小汽輪機效率，相應減少進汽量；備用給水泵及備用引風機無需沖轉、暖機，同時隔離備用小汽輪機軸封系統，減少輔汽用汽量。

機組、啟動過程中，輔汽聯箱汽源由啟動爐或臨機供汽，當四抽壓力大于0.6 MPa，及時將輔汽聯箱汽源切換至四抽接帶；冷再蒸汽壓力大于1 MPa時，及時將輔汽聯箱汽源切換至冷再接帶；四抽蒸汽參數滿足需求時，及時將小汽輪機汽源切換至四抽供汽。

1號機組啟動時，鍋爐冷態沖洗、點火、熱態沖洗、氧化皮吹掃、汽輪機沖轉過程中，僅單側給水泵及引風機運行；負荷升至80 MW時2號引風機沖轉，負荷升至140 MW時2號給水泵沖轉，且2號給水泵利用四抽汽源沖轉。鍋爐沖洗、吹掃期間，化驗班每15 min化驗一次水質；冷態沖洗水質接近合格時吹灰維護單位進行空預器吹灰管路疏水，冷態沖洗水質合格后盡快進行鍋爐點火開始熱態沖洗；熱態沖洗合格后，按要求升溫升壓吹掃氧化皮，至滿足輪機沖轉條件后立即進行汽輪機沖轉。以往歷次啟機過程需耗時16 h，此次啟機僅耗時12 h。

3.1.2 降低次要用戶耗汽量

保證機組背壓滿足要求的前提下，適當降低軸封母管壓力；及時切換輔汽聯箱汽源或軸封供汽汽源；空預器吹灰器投運前，通知吹灰人員加強關注疏水溫度及疏水時間，具備投運條件后及時投入空預器吹灰器，減少工質損失；空預器吹灰具備投運條件后及時進行鍋爐點火，使各項操作銜接緊湊，縮短啟動時間；在保證吹灰效果的前提下適當降低吹灰壓力，由2 MPa降至1.5 MPa；適當降低燃油吹掃伴熱蒸汽壓力，控制在0.5 MPa左右；關小輔汽至燃油吹掃伴熱供汽調門開度。以上措施多管齊下，有效減少了輔汽用量。

3.2 耗汽量對比

3.2.1 給水泵小汽輪機耗汽量變化

統計顯示，2019年未采取措施之前，1號機組啟動過程中一臺給水泵小汽輪機運行，另一臺給水泵小汽輪機沖至800 r/min備用，負荷升至150 MW后兩臺給水泵并列運行，耗汽量182.51 t。采取措施之后，2020年1號機組啟動過程中一臺給水泵小汽輪機運行，另一臺給水泵小汽輪機停運，負荷升至150 MW后，2臺給水泵并列運行，耗汽量152.25 t。

3.2.2 引風機小汽輪機耗汽量變化

統計顯示，2019年1號機組啟動過程中一臺引風機小汽輪機運行，另一臺引風機小汽輪機沖至2300 r/min備用，負荷升至80 MW后2臺引風機并列運行，耗汽量207.35 t。2020年1號機組啟動過程中一臺引風機運行，另一臺小汽輪機停運，負荷升至80 MW后兩臺引風機并列運行，耗汽量148.81 t。

3.2.3 輔汽總用量變化

根據統計，2019年1號機組啟動過程中，輔汽總用量為407.15 t，2020年1號機組啟動過程中，輔汽總用量為315.45 t，采取一系列措施后減少輔汽用量91.7 t，輔汽耗用量下降。啟動期間輔汽聯箱蒸汽參數約為壓力0.65 MPa，溫度200 ℃以上，減少91.7 t輔汽耗量(約22.8 %)，約減少標煤用量10 t，同時可節約除鹽水91.7 t。此外，還可以降低機組啟動期間臨機向啟動機組的供汽負荷，單機運行時能夠降低啟動爐的供汽負荷。

4 結束語

提高機組經濟性不僅僅局限于優化運行調整方式與降低各部分熱損失。機組啟動過程中，在保證安全的前提下優化機組啟動方式，延后備用給水泵小汽輪機和備用引風機小汽輪機沖轉、并列時間，減少各階段停留時間，緊湊操作流程，節約輔汽耗量，同樣也能夠提高機組經濟性。