360 MW 機組冷態(tài)啟動節(jié)油探討

盧智平（華能重慶珞璜發(fā)電有限責任公司，重慶402283）

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360 MW 機組冷態(tài)啟動節(jié)油探討

盧智平
（華能重慶珞璜發(fā)電有限責任公司，重慶402283）

摘 要：介紹了360 MW燃煤機組在冷態(tài)啟動時節(jié)約燃油方面所采取的一系列技術(shù)措施和組織措施，重點分析了燃油充分燃燒、提前投粉以粉代油、強制循環(huán)汽包爐的沸點水位控制、啟動初期溫度控制，使啟動曲線盡量接近廠家的標準啟動曲線?？偨Y(jié)其中的經(jīng)驗，找出機組冷態(tài)啟動過程中的節(jié)油空間，挖掘機組啟動的節(jié)油潛力，優(yōu)化機組的啟動方式，為同類型火力發(fā)電廠的機組冷態(tài)啟動節(jié)油提供參考。

關(guān)鍵詞：機組；鍋爐；啟動；節(jié)油；燃油；冷態(tài)

近年來，受外部環(huán)境影響，火電機組利用小時數(shù)大幅下降，珞璜電廠所處的重慶電網(wǎng)屬于小電網(wǎng)，電網(wǎng)負荷變化大，機組啟停頻繁，一、二期機組冷態(tài)啟動1次需耗油100 t。每年機組啟動需要消耗大量燃油，例如2007年，全廠啟動及助燃油消耗高達2萬多噸，這不僅增加了發(fā)電成本，而且還不能滿足國家節(jié)能減排政策的要求，以及電廠成本控制與創(chuàng)建節(jié)約型企業(yè)的需要。因此，珞璜電廠深入研究了機組的啟動方式和設備特點，挖掘出節(jié)油潛力，在降低機組啟動油耗方面采取了一系列措施。

1 機組設備概述

華能珞璜電廠一、二期機組為4×360 MW燃煤機組，鍋爐和汽輪發(fā)電機分別為法國STEIN公司和GEC.ALSTHOM－DEM公司設計制造。

鍋爐型式為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、強制循環(huán)、雙拱爐膛、W火焰燃煤汽包鍋爐。制粉系統(tǒng)為鋼球磨中間儲倉式系統(tǒng)，1臺鍋爐配2套制粉系統(tǒng)。在鍋爐30.8 m處分前、后墻各布置有9支油槍，共18臺給粉機、36個煤粉燃燒器，每臺給粉機供2個煤粉燃燒器。二次風從兩側(cè)進入前、后墻燃燒器上部的二次風箱，通過A／B／C擋板控制到38個二次風口（每拱19個），一部分形成上、下三次風供每側(cè)上36個、下18個三次風口作助燃風，另一部分二次風供制粉系統(tǒng)作調(diào)溫風。

汽輪機型式為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單軸、三缸、雙排汽口、末級葉片1 055 mm，縱樹型葉根、沖動凝汽式機組。汽輪機本體由高壓缸、中壓缸和低壓缸3部分組成，高、中壓缸分開且反向布置，低壓缸對稱分流布置，中壓缸啟動。

2 機組冷態(tài)啟動節(jié)油技術(shù)措施

大型機組冷態(tài)啟動過程是一個復雜、不穩(wěn)定的傳熱、流動過程。由于冷態(tài)啟動前，鍋爐、汽輪機各部件壓力和溫度接近環(huán)境壓力和溫度，鍋爐升溫及升壓、汽輪機暖機均需要一定的時間。檢修后的機組在冷態(tài)啟動過程中，發(fā)電機和汽輪機需要做多項試驗，鍋爐只能維持在低參數(shù)狀態(tài)下運行，需要消耗大量燃油。因此，研究設備特點，合理安排機組冷態(tài)啟動步驟，盡量縮短啟動時間，可以節(jié)約大量燃油。

1）采用滑參數(shù)啟動，機組充分利用低壓、低溫蒸汽均勻加熱汽輪機轉(zhuǎn)子和汽缸，減少熱應力和啟動損失，鍋爐過、再熱器的冷卻條件亦得到改善。由于鍋爐、汽輪發(fā)電機同時啟動，縮短了整機啟動時間，減少了燃油消耗。

2）汽包上水時，在汽包壁溫差允許的情況下（一、二期機組汽包壁溫差要求任意兩點不大于40℃），盡量提高除氧器給水溫度，保證省煤器出口給水溫度高于汽包壁溫20～30℃，縮短汽包起壓時間，利于機組節(jié)油。在冷態(tài)開機時，給水箱水溫保持在130℃，以節(jié)約燃油。

3）優(yōu)化汽包水位保護，提高鍋爐升溫、升壓率，縮短鍋爐從點火到汽包起壓的時間。

珞璜電廠一、二期機組鍋爐為強制循環(huán)汽包爐，規(guī)程要求爐水飽和溫升率達110℃·h－1。但在實際操作中，冷態(tài)啟動初期，從鍋爐點火到汽包起壓，要經(jīng)過爐水100℃的沸點水位階段。此階段水位波動很大，控制不及時很容易造成汽包水位極高保護動作，鍋爐MFT跳閘，必須重新吹掃點火，延長了機組啟動時間，造成油耗增加。以往的操作是點火到爐水過沸點期間，采用極小的燃油流量，控制較低的爐水飽和溫升率，減小水位波動，以利于控制汽包水位，避免鍋爐因汽包水位極高而進行MFT動作。但是，此方式使鍋爐從點火到汽包起壓，爐水飽和溫升率遠遠低于110℃·h－1。此階段用時超過2 h，延長了機組啟動時間，增加了啟動用油。

經(jīng)過分析可知，一、二期機組鍋爐汽包水位過沸點階段快速上漲主要由于該階段爐水不斷集中汽化膨脹，而汽包尚未起壓，形成虛假水位，造成汽包水位急劇上升。但是，此階段給水泵還未啟動，鍋爐主汽門也沒有開啟，汽機也沒掛閘，即使出現(xiàn)汽包滿水，水進入過熱器管內(nèi)就會汽化，少量沒有汽化的水也會經(jīng)過疏水門疏走，不會出現(xiàn)汽機水沖擊現(xiàn)象。

珞璜電廠對一、二期機組鍋爐汽包水位保護進行如下優(yōu)化：鍋爐下降管水溫低于130℃時，鍋爐主汽電動門及其旁路電動門關(guān)閉，汽機未掛閘，給水泵未運行，以上條件均滿足時取消汽包水位極高鍋爐MFT動作保護，為此階段汽包水位控制爭取時間。上述任一條件不滿足時，汽包水位極高保護自動恢復。水位保護優(yōu)化為運行人員控制汽包水位爭取了時間，啟動時能及時增投油槍，提高爐水飽和溫升率，縮短啟動時間，節(jié)約燃油。

4）采取措施，保證油槍點火成功率，保障鍋爐燃燒充分，降低不完全燃燒損失。

①為了保證點火成功率，要求啟動前油系統(tǒng)提前供油循環(huán)，油槍霧化蒸汽系統(tǒng)盡早投入并充分疏水暖管，防止投油時因霧化蒸汽帶水而出現(xiàn)點火困難或霧化不好的情況。保證油槍霧化蒸汽壓力正常，采用新技術(shù)設備，分批對油槍進行機械霧化改造，這提高了點火成功率，使燃油霧化更充分。

②對鍋爐油槍運行時的風油比進行優(yōu)化探索，減少不完全燃燒損失。表1所示為浙江大學點火燃燒器風油匹配問題實驗室所模擬的不同風量對應的燃油工況數(shù)據(jù)。

表1　不同風量對應的燃油工況研究數(shù)據(jù)

表1所示為4種工況下的試驗結(jié)果。工況1表示風油正常匹配，工況2到工況4分別表示缺氧程度逐漸增加的情況。在工況1條件下，呈現(xiàn)出有組織的燃燒，火焰明亮，剛直有力，僅有少量油滴落入收集盒；而其余工況的火焰則軟弱無力，尾部濃煙翻滾，落入收集盒的油量隨缺氧程度的增加而增加。

由此說明，只要風油配比適當，可以形成較好的燃燒工況，不完全燃燒損失很小。隨著風量的減小，不完全燃燒損失急劇增加，油耗也會隨之增加。因此，珞璜電廠探索出本爐的最優(yōu)風油比，并采取措施以最大限度降低不完全燃燒損失，達到降低鍋爐油耗的目的。

5）鍋爐啟動過程中，提前投煤粉，及早實現(xiàn)油煤的燃燒切換，節(jié)約燃油。

一、二期機組鍋爐原設計投煤粉和啟制粉系統(tǒng)條件為主汽流量≥270 t·h－1，為了節(jié)約啟動燃油，經(jīng)過多次試驗，將投粉和啟制粉系統(tǒng)條件修改為主汽流量≥200 t·h－1。電廠在進行配煤摻燒和C、G組油槍改造為微油燃燒器后，繼續(xù)不斷試驗，并多次在啟動過程中實地觀察煤粉著火燃燒情況。目前，將給粉機啟動條件修改為，兩側(cè)空預器出口熱一次風溫平均值大于160℃，且兩側(cè)空預器出口熱二次風溫平均值大于160℃。

鍋爐點火后，逐漸投入6支大油槍運行。當空預器出口熱一次風溫和熱二次風溫均高于160℃時，逐漸投入小油槍及對應的4臺小給粉機運行；小給粉機投運完畢后，再逐漸將運行大油槍對應的給粉機投運。投運初期給粉機應先保持較低的轉(zhuǎn)速。根據(jù)實際情況，當大油槍對應的給粉機投運完畢，鍋爐流量可高于440 t·h－1時，則可根據(jù)需要任意投運給粉機。此階段，應視鍋爐燃燒、壓力及流量情況，及時啟動給粉機并降低油壓或停運部分油槍，以達到多燒粉少燒油的目的。

6）做好汽溫控制，縮短啟動時間。一、二期機組鍋爐在啟動過程中，容易出現(xiàn)汽溫上漲速率快于汽壓流量上漲速率，沖轉(zhuǎn)前由于汽溫超過沖轉(zhuǎn)參數(shù)而需降汽溫來滿足沖轉(zhuǎn)溫度的情況，進而導致汽機無法及時沖轉(zhuǎn)，啟動時間延長，啟動油耗增加。為此，采取了以下措施控制汽溫上漲速率。

①啟動初期，對汽溫的控制主要表現(xiàn)在對鍋爐燃燒的控制，要避免汽溫過高。首先需要讓燃燒實現(xiàn)完全，增大此階段水冷壁的吸熱比例，降低過、再熱汽的吸熱。投粉初期給粉機轉(zhuǎn)速不宜過高，保持在3 r／min。投粉后，調(diào)整A／B／C排二次風擋板開度，以調(diào)節(jié)汽溫；及時調(diào)整風量，但在保證燃料充分燃燒的前提下，風量不要過大，避免過多的熱量帶入尾部煙道造成汽溫過高。

②降低高旁設定溫度，將高旁溫度設定至250℃左右，通過高旁減溫水控制再熱汽溫。

③將高旁最小壓力設定值適當降低，使高旁閥位提前開大，增大主再熱蒸汽流量控制汽溫。

④適時關(guān)小汽機側(cè)主汽疏水和冷再疏水調(diào)門來增大高旁開度和再熱汽流量。

⑤冷再蒸汽向給水箱、輔汽聯(lián)箱供汽時間盡量向后推。

⑥當主汽流量超110 t·h－1時，及時開啟過、再熱汽減溫水電動門，利用調(diào)門漏量預先控制汽溫。主汽流量超150 t·h－1時，開啟過、再熱器減溫水調(diào)節(jié)門控制汽溫。投減溫水時操作要緩慢，調(diào)節(jié)幅度不能過大，忌大起大落。

7）冷態(tài)開機過程中，嚴格執(zhí)行汽機脹差控制措施，控制好汽機低壓缸脹差，防止汽機脹差限制鍋爐升負荷速率，延長啟動時間。

由于汽輪機沒有法蘭螺栓加熱裝置，一、二期機組汽輪機在開機過程中，往往低壓脹差較大。為了限制鍋爐升負荷，只有延長鍋爐低負荷的時間，使耗油增多。因此，為了控制汽機脹差，開機過程中汽機側(cè)應注意以下事項。

①開機前將軸封溫度設定降低至120℃，啟動正常后恢復至150℃。

②主、再熱汽溫達到250～300℃時，汽機可提早掛閘預暖導汽管，選擇合適的沖轉(zhuǎn)參數(shù)，不宜過高。

③并網(wǎng)后，在30 MW左右先切換高缸運行，再進行低負荷暖機25 min。低負荷暖機期間注意監(jiān)視高缸排汽溫度，以防排氣溫度極高跳閘。

④除7＃高加（七段抽汽），其他加熱器（抽汽）必須隨機啟動，特別是6＃高加、4＃低加、5段抽汽至除氧器，在中負荷（135 MW左右）暖機時再投七段抽汽。

⑤高加跳閘后將造成低脹猛漲，應加強監(jiān)視，防止高加跳閘。如果跳閘應查明原因后立即恢復運行。

8）實行配煤摻燒，提高煤質(zhì)，改善鍋爐燃燒工況，加強設備整治，降低鍋爐不投油穩(wěn)燃負荷，冷態(tài)啟動中能及時盡早斷油。

①一、二期機組鍋爐原設計煤種為無煙煤，設計揮發(fā)分在9%左右，發(fā)熱量最低時僅17 MJ·kg－1，煤粉著火較困難。為了改善著火條件，珞璜電廠實行了配煤摻燒，采購并摻燒了揮發(fā)分較高的煙煤，使煤粉揮發(fā)分提高到了11%～14%，發(fā)熱量提高到了20 MJ·kg－1左右，鍋爐燃燒工況大為改善。

②一、二期機組鍋爐燃燒區(qū)的水冷壁敷設有衛(wèi)燃帶，用以提高燃燒區(qū)溫度，改善煤粉的著火條件。隨著機組的老化，大量衛(wèi)燃帶脫落，火焰中心溫度降低，鍋爐燃燒不好，低負荷燃燒不穩(wěn)，電廠對衛(wèi)燃帶進行了恢復和修補。

③一、二期機組鍋爐粉倉為中儲式，板結(jié)現(xiàn)象比較嚴重，給粉機下粉不暢，影響鍋爐燃燒。電廠在機組檢修期間，對鍋爐粉倉進行清倉，改善給粉機的下粉情況，改善了鍋爐低負荷燃燒情況。

④對爐底水封和撈渣機水封進行改造，杜絕了漏風；對制粉系統(tǒng)、空預器漏風進行治理等。

經(jīng)過以上工作，一、二期機組鍋爐的最低穩(wěn)然負荷降低至180 MW左右，冷態(tài)開機時200 MW即可斷油，節(jié)約了啟動燃油。

9）做好開機前的組織和準備工作。

①開機前與重慶市電力公司調(diào)度控制中心做好溝通，確定并網(wǎng)時間，根據(jù)并網(wǎng)時間來安排開機工作。避免由于電網(wǎng)原因而出現(xiàn)不允許并網(wǎng)和限制機組升負荷的情況。

②開機前組織機組人員開會，安排協(xié)調(diào)好各崗位的工作，機組人員之間的操作要協(xié)調(diào)有序，互相提醒，控制好開機節(jié)奏，防止慌亂。防止因誤操作和操作不當而造成的機組跳閘，避免鍋爐油耗的增加。

③開機過程中加強檢修現(xiàn)場值守力量，及時消除開機過程中的缺陷，為機組啟動節(jié)油打下基礎。

④開機結(jié)束后要求開機值班員寫出開機總結(jié)，分析開機過程中的優(yōu)缺點，并由各專業(yè)審核人員補充后形成分析報告下發(fā)各值班員，以供大家學習總結(jié)，共同提高。

⑤啟動前，提前化驗凝結(jié)器、給水箱、汽包的水質(zhì)，保證水質(zhì)合格，避免啟動時大量排污造成熱源浪費。做好相關(guān)系統(tǒng)的恢復和設備啟動前的啟動切換試驗等工作，提前發(fā)現(xiàn)問題和隱患并及時解決和消除。

3 結(jié)束語

通過采取一系列的措施，珞璜電廠在啟動節(jié)油工作上取得了顯著的成績。目前，一、二期機組冷態(tài)啟動油耗下降到40 t左右，最好的一次僅用了35 t，全廠年啟動及助燃油耗下降至3 000 t左右，取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。今后的機組啟動節(jié)油工作將從管理、運行操作、技術(shù)革新等多方面繼續(xù)攻關(guān)和改進，以實現(xiàn)機組啟動節(jié)油的新突破。

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A Study on the Fuel-efficient Cold Start of the 360MW Unit

LU Zhi-ping
（Chongqing Luohuang Power Generation Co.，Ltd.of CHNG，Chongqing 402283，P.R.China）

Abstract：This article introduces the technical and organizational measures in the fuel-efficient cold start of the 360MW coal-fired unit.In addition，it analyzes such measures as the sufficient burning of the fuel oil，the oil re-placement with pulverized coal by putting in it in advance，the water level control of the boiling point of the forced-circulation drum-boiler and the temperature control of the initial stage of the start，which can make the start curve closer to the standard start curve of the manufacturer.By summing up relevant experience，discovering the fuel-effi-cient space during the process of the cold start of the unit，exploiting its fuel-efficient potential and optimizing its start mode，this article can provide reference for similar thermal power plants in this field.

Key words：unit；boiler；start；fuel-saving；fuel oil；cold state

作者簡介：盧智平（1976－），集控運行技師，主要從事電廠集控管理。

收稿日期：2015－04－22

中圖分類號：TK229

文獻標識碼：A

文章編號：1008-8032（2016）01-0056-04