盧智平（華能重慶珞璜發(fā)電有限責(zé)任公司，重慶402283）

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360 MW 機(jī)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(zé)任公司，重慶402283）

摘 要：介紹了360 MW燃煤機(jī)組在冷態(tài)啟動時(shí)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(diǎn)分析了燃油充分燃燒、提前投粉以粉代油、強(qiáng)制循環(huán)汽包爐的沸點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)啟動曲線?？偨Y(jié)其中的經(jīng)驗(yàn)，找出機(jī)組冷態(tài)啟動過程中的節(jié)油空間，挖掘機(jī)組啟動的節(jié)油潛力，優(yōu)化機(jī)組的啟動方式，為同類型火力發(fā)電廠的機(jī)組冷態(tài)啟動節(jié)油提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)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(jī)組利用小時(shí)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(fù)荷變化大，機(jī)組啟停頻繁，一、二期機(jī)組冷態(tài)啟動1次需耗油100 t。每年機(jī)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(dá)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(jī)組的啟動方式和設(shè)備特點(diǎn)，挖掘出節(jié)油潛力，在降低機(jī)組啟動油耗方面采取了一系列措施。

1 機(jī)組設(shè)備概述

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

鍋爐型式為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、強(qiáng)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(jī)、36個(gè)煤粉燃燒器，每臺給粉機(jī)供2個(gè)煤粉燃燒器。二次風(fēng)從兩側(cè)進(jìn)入前、后墻燃燒器上部的二次風(fēng)箱，通過A／B／C擋板控制到38個(gè)二次風(fēng)口（每拱19個(gè)），一部分形成上、下三次風(fēng)供每側(cè)上36個(gè)、下18個(gè)三次風(fēng)口作助燃風(fēng)，另一部分二次風(fēng)供制粉系統(tǒng)作調(diào)溫風(fēng)。

汽輪機(jī)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(jī)組。汽輪機(jī)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(jī)組冷態(tài)啟動節(jié)油技術(shù)措施

大型機(jī)組冷態(tài)啟動過程是一個(gè)復(fù)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(jī)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(jī)暖機(jī)均需要一定的時(shí)間。檢修后的機(jī)組在冷態(tài)啟動過程中，發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)需要做多項(xiàng)試驗(yàn)，鍋爐只能維持在低參數(shù)狀態(tài)下運(yùn)行，需要消耗大量燃油。因此，研究設(shè)備特點(diǎn)，合理安排機(jī)組冷態(tài)啟動步驟，盡量縮短啟動時(shí)間，可以節(jié)約大量燃油。

1）采用滑參數(shù)啟動，機(jī)組充分利用低壓、低溫蒸汽均勻加熱汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和汽缸，減少熱應(yīng)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(jī)同時(shí)啟動，縮短了整機(jī)啟動時(shí)間，減少了燃油消耗。

2）汽包上水時(shí)，在汽包壁溫差允許的情況下（一、二期機(jī)組汽包壁溫差要求任意兩點(diǎn)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(shí)間，利于機(jī)組節(jié)油。在冷態(tài)開機(jī)時(shí)，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(hù)，提高鍋爐升溫、升壓率，縮短鍋爐從點(diǎn)火到汽包起壓的時(shí)間。

珞璜電廠一、二期機(jī)組鍋爐為強(qiáng)制循環(huán)汽包爐，規(guī)程要求爐水飽和溫升率達(dá)110℃·h－1。但在實(shí)際操作中，冷態(tài)啟動初期，從鍋爐點(diǎn)火到汽包起壓，要經(jīng)過爐水100℃的沸點(diǎn)水位階段。此階段水位波動很大，控制不及時(shí)很容易造成汽包水位極高保護(hù)動作，鍋爐MFT跳閘，必須重新吹掃點(diǎn)火，延長了機(jī)組啟動時(shí)間，造成油耗增加。以往的操作是點(diǎn)火到爐水過沸點(diǎn)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(jìn)行MFT動作。但是，此方式使鍋爐從點(diǎn)火到汽包起壓，爐水飽和溫升率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于110℃·h－1。此階段用時(shí)超過2 h，延長了機(jī)組啟動時(shí)間，增加了啟動用油。

經(jīng)過分析可知，一、二期機(jī)組鍋爐汽包水位過沸點(diǎn)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(jī)也沒掛閘，即使出現(xiàn)汽包滿水，水進(jìn)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(jī)水沖擊現(xiàn)象。

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

4）采取措施，保證油槍點(diǎn)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(diǎn)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(shí)因霧化蒸汽帶水而出現(xiàn)點(diǎn)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(shè)備，分批對油槍進(jìn)行機(jī)械霧化改造，這提高了點(diǎn)火成功率，使燃油霧化更充分。

②對鍋爐油槍運(yùn)行時(shí)的風(fēng)油比進(jìn)行優(yōu)化探索，減少不完全燃燒損失。表1所示為浙江大學(xué)點(diǎn)火燃燒器風(fēng)油匹配問題實(shí)驗(yàn)室所模擬的不同風(fēng)量對應(yīng)的燃油工況數(shù)據(jù)。

表1　不同風(fēng)量對應(yīng)的燃油工況研究數(shù)據(jù)

表1所示為4種工況下的試驗(yàn)結(jié)果。工況1表示風(fēng)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(fēng)油配比適當(dāng)，可以形成較好的燃燒工況，不完全燃燒損失很小。隨著風(fēng)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(fēng)油比，并采取措施以最大限度降低不完全燃燒損失，達(dá)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(shí)現(xiàn)油煤的燃燒切換，節(jié)約燃油。

一、二期機(jī)組鍋爐原設(shè)計(jì)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(yàn)，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(jìn)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(yàn)，并多次在啟動過程中實(shí)地觀察煤粉著火燃燒情況。目前，將給粉機(jī)啟動條件修改為，兩側(cè)空預(yù)器出口熱一次風(fēng)溫平均值大于160℃，且兩側(cè)空預(yù)器出口熱二次風(fēng)溫平均值大于160℃。

鍋爐點(diǎn)火后，逐漸投入6支大油槍運(yùn)行。當(dāng)空預(yù)器出口熱一次風(fēng)溫和熱二次風(fēng)溫均高于160℃時(shí)，逐漸投入小油槍及對應(yīng)的4臺小給粉機(jī)運(yùn)行；小給粉機(jī)投運(yùn)完畢后，再逐漸將運(yùn)行大油槍對應(yīng)的給粉機(jī)投運(yùn)。投運(yùn)初期給粉機(jī)應(yīng)先保持較低的轉(zhuǎn)速。根據(jù)實(shí)際情況，當(dāng)大油槍對應(yīng)的給粉機(jī)投運(yùn)完畢，鍋爐流量可高于440 t·h－1時(shí)，則可根據(jù)需要任意投運(yùn)給粉機(jī)。此階段，應(yīng)視鍋爐燃燒、壓力及流量情況，及時(shí)啟動給粉機(jī)并降低油壓或停運(yùn)部分油槍，以達(dá)到多燒粉少燒油的目的。

6）做好汽溫控制，縮短啟動時(shí)間。一、二期機(jī)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(jìn)而導(dǎo)致汽機(jī)無法及時(shí)沖轉(zhuǎn)，啟動時(shí)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(shí)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(jī)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(fēng)擋板開度，以調(diào)節(jié)汽溫；及時(shí)調(diào)整風(fēng)量，但在保證燃料充分燃燒的前提下，風(fēng)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(shè)定溫度，將高旁溫度設(shè)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(shè)定值適當(dāng)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(shí)關(guān)小汽機(jī)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(shí)間盡量向后推。

⑥當(dāng)主汽流量超110 t·h－1時(shí)，及時(shí)開啟過、再熱汽減溫水電動門，利用調(diào)門漏量預(yù)先控制汽溫。主汽流量超150 t·h－1時(shí)，開啟過、再熱器減溫水調(diào)節(jié)門控制汽溫。投減溫水時(shí)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(jī)過程中，嚴(yán)格執(zhí)行汽機(jī)脹差控制措施，控制好汽機(jī)低壓缸脹差，防止汽機(jī)脹差限制鍋爐升負(fù)荷速率，延長啟動時(shí)間。

由于汽輪機(jī)沒有法蘭螺栓加熱裝置，一、二期機(jī)組汽輪機(jī)在開機(jī)過程中，往往低壓脹差較大。為了限制鍋爐升負(fù)荷，只有延長鍋爐低負(fù)荷的時(shí)間，使耗油增多。因此，為了控制汽機(jī)脹差，開機(jī)過程中汽機(jī)側(cè)應(yīng)注意以下事項(xiàng)。

①開機(jī)前將軸封溫度設(shè)定降低至120℃，啟動正常后恢復(fù)至150℃。

②主、再熱汽溫達(dá)到250～300℃時(shí)，汽機(jī)可提早掛閘預(yù)暖導(dǎo)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(yùn)行，再進(jìn)行低負(fù)荷暖機(jī)25 min。低負(fù)荷暖機(jī)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(jī)啟動，特別是6＃高加、4＃低加、5段抽汽至除氧器，在中負(fù)荷（135 MW左右）暖機(jī)時(shí)再投七段抽汽。

⑤高加跳閘后將造成低脹猛漲，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，防止高加跳閘。如果跳閘應(yīng)查明原因后立即恢復(fù)運(yùn)行。

8）實(shí)行配煤摻燒，提高煤質(zhì)，改善鍋爐燃燒工況，加強(qiáng)設(shè)備整治，降低鍋爐不投油穩(wěn)燃負(fù)荷，冷態(tài)啟動中能及時(shí)盡早斷油。

①一、二期機(jī)組鍋爐原設(shè)計(jì)煤種為無煙煤，設(shè)計(jì)揮發(fā)分在9%左右，發(fā)熱量最低時(shí)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(shí)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(jī)組鍋爐燃燒區(qū)的水冷壁敷設(shè)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(jī)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(fù)荷燃燒不穩(wěn)，電廠對衛(wèi)燃帶進(jìn)行了恢復(fù)和修補(bǔ)。

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

④對爐底水封和撈渣機(jī)水封進(jìn)行改造，杜絕了漏風(fēng)；對制粉系統(tǒng)、空預(yù)器漏風(fēng)進(jìn)行治理等。

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

9）做好開機(jī)前的組織和準(zhǔn)備工作。

①開機(jī)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(shí)間，根據(jù)并網(wǎng)時(shí)間來安排開機(jī)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(jī)組升負(fù)荷的情況。

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

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

④開機(jī)結(jié)束后要求開機(jī)值班員寫出開機(jī)總結(jié)，分析開機(jī)過程中的優(yōu)缺點(diǎn)，并由各專業(yè)審核人員補(bǔ)充后形成分析報(bào)告下發(fā)各值班員，以供大家學(xué)習(xí)總結(jié)，共同提高。

⑤啟動前，提前化驗(yàn)?zāi)Y(jié)器、給水箱、汽包的水質(zhì)，保證水質(zhì)合格，避免啟動時(shí)大量排污造成熱源浪費(fèi)。做好相關(guān)系統(tǒng)的恢復(fù)和設(shè)備啟動前的啟動切換試驗(yàn)等工作，提前發(fā)現(xiàn)問題和隱患并及時(shí)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(jī)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(jì)效益和社會效益。今后的機(jī)組啟動節(jié)油工作將從管理、運(yùn)行操作、技術(shù)革新等多方面繼續(xù)攻關(guān)和改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)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(yùn)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(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-8032（2016）01-0056-04