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(diǎn),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(yùn)行、調(diào)整動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速、等離子點(diǎn)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(shí)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(shí)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(yùn)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(jì)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(gè)高壓主汽門、兩個(gè)高壓調(diào)整門和一個(gè)補(bǔ)汽閥,中壓缸進(jìn)口設(shè)有兩個(gè)中壓主汽門和兩個(gè)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(gè)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(gè)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(jì)煤種為淮南煙煤,校核煤種為淮南煙煤。點(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(gè)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(shí)前置泵與主給水泵同軸布置,提高運(yùn)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(shí)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(yùn)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(yùn)行人員要現(xiàn)場驗(yàn)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(diǎn)不可控,對運(yùn)行機(jī)組正常巡回檢查工作也受影響。
2.2 運(yùn)行人員把握節(jié)點(diǎn)尺度不一
機(jī)組冷態(tài)啟動準(zhǔn)備工作,運(yùn)行人員對啟動節(jié)點(diǎn)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(yùn)行不穩(wěn)等突發(fā)情況,執(zhí)行匯報(bào)尺度不一,容易在系統(tǒng)檢查和操作流程花費(fèi)大量時(shí)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(shí)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(shí)間長,影響除氧器加熱和鍋爐進(jìn)水。
2.4 鍋爐進(jìn)水時(shí)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(shí)間長。
2.5 等離子點(diǎn)火初期燃燒不穩(wěn)
等離子點(diǎn)火初期燃燒不穩(wěn),分析主要原因有三點(diǎn):點(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(shí)間持續(xù)約5小時(shí),對機(jī)組啟動時(shí)間影響非常大。
2.7 并網(wǎng)后脫硝投入時(shí)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(shí),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(shí)間長,造成排污費(fèi)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(shí)間。機(jī)組等級檢修,由運(yùn)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(shí)間和系統(tǒng)復(fù)役先后順序,確定各項(xiàng)檢修工作的工期。各值長根據(jù)工期計(jì)劃嚴(yán)把檢修工期,同時(shí)要求檢修單位必須嚴(yán)格執(zhí)行檢修工作計(jì)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(yùn)行部設(shè)專人負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)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(jì)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(diǎn)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(yàn)。
3.2 解決運(yùn)行人員把握節(jié)點(diǎn)尺度不一的問題
3.2.1 編制啟動工作節(jié)點(diǎn)指導(dǎo)運(yùn)行操作。運(yùn)行部值長組根據(jù)機(jī)組復(fù)役時(shí)間和操作量,提前3~4天編制機(jī)組啟動工作節(jié)點(diǎn)。啟動工作節(jié)點(diǎn)將機(jī)組啟動前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作,細(xì)化到每個(gè)參與機(jī)組啟動的運(yùn)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(diǎn)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(yùn)行人員清楚當(dāng)班期間要完成的主要工作、注意事項(xiàng)及存在風(fēng)險(xiǎn)。
3.2.2 強(qiáng)調(diào)啟動工作節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行力度。運(yùn)行班由值長牽頭,機(jī)組長負(fù)責(zé)安排,嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行部制定的機(jī)組啟動工作節(jié)點(diǎn),確保節(jié)點(diǎn)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(shí)間將情況反饋給運(yùn)行部并做好記錄,便于部門及時(shí)調(diào)整節(jié)點(diǎn);如因組織不力延誤啟動的,運(yùn)行部組織當(dāng)值運(yùn)行人員事后自查整改。
3.2.3 強(qiáng)化啟動節(jié)點(diǎn)工作的培訓(xùn)力度。運(yùn)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(diǎn)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(yùn)行人員講解啟動節(jié)點(diǎn)工作是如何安排的,如何把握啟動節(jié)點(diǎn)的主線,節(jié)點(diǎn)執(zhí)行中存在的風(fēng)險(xiǎn)、各專業(yè)運(yùn)行相互協(xié)調(diào)與配合以及需注意的事項(xiàng);利用仿真機(jī)讓運(yùn)行部模擬機(jī)組冷態(tài)啟動的各項(xiàng)工作;將機(jī)組冷態(tài)啟動節(jié)點(diǎn)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(yùn)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(shí)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(diǎn),沖洗水質(zhì)更快速準(zhǔn)確。這種沖洗方式,可節(jié)省3小時(shí)。
3.4 解決鍋爐進(jìn)水時(shí)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(yùn)行運(yùn)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(shí)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(diǎn)火前6~12小時(shí)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(shí),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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)火初期,輔汽用汽量非常大,輔汽壓力難以維持0.9Mpa運(yùn)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(diǎn)火初期控制磨出口溫度在85℃~100℃之間運(yùn)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(yùn)行,點(diǎn)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間減少1h。
3.7 并網(wǎng)后脫硝投入時(shí)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(shí)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(yùn)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(diǎn),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(yùn)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(shí)間縮短了4.75h,機(jī)組并網(wǎng)后脫硝投入時(shí)間縮短了1h,減少NOx排放超標(biāo)時(shí)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(yùn)行和維護(hù)說明書[Z].
[2]上海鍋爐廠.1957t/h超超臨界壓力直流鍋爐[Z].