廣東粵華發(fā)電有限責(zé)任公司 李民浩

1 啟動(dòng)鍋爐運(yùn)行方式及優(yōu)化的必要性

某電廠規(guī)劃建設(shè)4×390MW 級(jí)改進(jìn)型（F級(jí)改進(jìn)型）燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，首期已投產(chǎn)2×453MW 級(jí)改進(jìn)型燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組。每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一套輔助蒸汽聯(lián)箱，輔助蒸汽聯(lián)箱汽源有三種，分別為啟動(dòng)鍋爐、機(jī)組冷再熱蒸汽及鄰機(jī)的輔助蒸汽聯(lián)箱。在一臺(tái)機(jī)組停運(yùn)、另一臺(tái)機(jī)組兩班制運(yùn)行的情況下，啟動(dòng)鍋爐、機(jī)組冷再熱蒸汽可作為輔助蒸汽聯(lián)箱的汽源。

從經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，一般選擇機(jī)組冷再熱蒸汽作為輔助蒸汽聯(lián)箱的汽源。但由于該電廠燃機(jī)在啟動(dòng)過程中清吹時(shí)間較長，高壓主蒸汽在清吹過程中溫降較大，無法完全滿足輔助蒸汽聯(lián)箱供軸封蒸汽的參數(shù)要求。因此該電廠在一臺(tái)機(jī)組停運(yùn)、另一臺(tái)機(jī)組兩班制運(yùn)行的情況下，機(jī)組啟動(dòng)蒸汽的來源為啟動(dòng)鍋爐，啟動(dòng)鍋爐蒸汽通過廠用輔助蒸汽母管進(jìn)入機(jī)組輔助蒸汽聯(lián)箱。該電廠啟動(dòng)鍋爐額定蒸發(fā)量為15t/h，額定蒸汽壓力為1.3MPa，額定蒸汽溫度為310℃，額定耗氣量為1200Nm3/h。

關(guān)于啟動(dòng)鍋爐的論文和文章并不多見，韓宏誠[1]討論如何在每天日開夜停的燃?xì)鈾C(jī)組啟動(dòng)過程中減少啟動(dòng)鍋爐運(yùn)行時(shí)間，在中壓汽包啟壓后，利用中壓蒸汽代替啟動(dòng)鍋爐蒸汽實(shí)現(xiàn)縮短啟動(dòng)鍋爐運(yùn)行時(shí)間目的；全炳文[2]對(duì)350MW 超臨界機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)各階段用汽情況進(jìn)行分析，優(yōu)化啟動(dòng)期間用汽方式，為新建機(jī)組啟動(dòng)爐容量選擇及合理分配輔汽提供經(jīng)驗(yàn)；馬悅[3]分析了F 級(jí)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組不設(shè)置啟動(dòng)鍋爐的可行性；楊學(xué)峰[4]分析某9F 級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組在冷態(tài)啟動(dòng)調(diào)試過程出現(xiàn)的軸封供汽溫度上升過慢而導(dǎo)致軸封蒸汽系統(tǒng)無法投運(yùn)的原因，并提出解決方法。

李茂[5]分析某啟動(dòng)鍋爐低負(fù)荷下燃燒器出力過大、各級(jí)受熱面吸熱量不匹配為蒸汽超溫的主要原因,提出了包含燃燒器、減溫水、爐膛煙道改造及爐內(nèi)燃燒調(diào)整的綜合方案；魏麗蓉[6]介紹某電廠2X600MW 機(jī)組啟動(dòng)鍋爐調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題并進(jìn)行詳細(xì)的分析；游友榮[7]分析了啟動(dòng)鍋爐汽水取樣的水樣溫度高的原因并提出技改建議；馬兆東[8]針對(duì)啟動(dòng)鍋爐燃燒器的常見故障現(xiàn)象,剖析燃燒器順序控制器的工作原理和順控步序，逐一檢查排除燃燒器不能正常啟動(dòng)的各種原因并予以解決。

在兩班制運(yùn)行的情況下機(jī)組的啟動(dòng)狀態(tài)為熱態(tài)，該電廠機(jī)組熱態(tài)下平均啟動(dòng)成本約為1.50萬元，啟動(dòng)鍋爐運(yùn)行成本約0.50萬元、占總啟動(dòng)成本的33.33%，因此啟動(dòng)鍋爐是機(jī)組啟動(dòng)的重要設(shè)備，密切地影響機(jī)組啟動(dòng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。現(xiàn)階段啟動(dòng)鍋爐運(yùn)行方式存在以下兩點(diǎn)不足，需要對(duì)運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化：

暖爐時(shí)間過長。啟動(dòng)鍋爐根據(jù)其狀態(tài)的不同啟動(dòng)時(shí)暖爐時(shí)間有所不同，具體邏輯如下:若爐膛溫度＜50℃，啟動(dòng)鍋爐為冷態(tài)，點(diǎn)火后暖爐3600s；若50℃＜爐膛溫度＜150℃，啟動(dòng)鍋爐為溫態(tài)，點(diǎn)火后暖爐1200s；若爐膛溫度＞150℃，啟動(dòng)鍋爐為熱態(tài)，點(diǎn)火后暖爐240s。而在機(jī)組兩班制運(yùn)行的情況下，啟動(dòng)鍋爐在汽機(jī)并網(wǎng)且輔助蒸汽聯(lián)箱汽源由啟動(dòng)鍋爐蒸汽切換至冷再熱蒸汽后停運(yùn)，在次日計(jì)劃抽真空時(shí)間前2個(gè)小時(shí)啟動(dòng)，停爐時(shí)間不超過20個(gè)小時(shí)。但啟動(dòng)鍋爐每次啟動(dòng)時(shí)均為溫態(tài)，導(dǎo)致暖爐時(shí)間過長。

暖管時(shí)間過長。該電廠熱態(tài)下啟動(dòng)軸封溫度需大于250℃，考慮到蒸汽從輔助蒸汽聯(lián)箱供至軸封聯(lián)箱過程中的熱量損失及減壓導(dǎo)致的溫降，以及保證機(jī)組設(shè)備安全的余量，輔助蒸汽聯(lián)箱的溫度要求為280℃。而啟動(dòng)鍋爐的蒸汽溫度為310℃，與輔助蒸汽聯(lián)箱的溫度要求相差較小，再加上廠用輔助蒸汽母管至機(jī)組輔助蒸汽聯(lián)箱管道較長，導(dǎo)致暖管時(shí)間過長。

2 運(yùn)行方式優(yōu)化的措施

2.1 熱工邏輯優(yōu)化

經(jīng)研究分析，該電廠啟動(dòng)鍋爐保溫良好，停爐時(shí)間不超過20小時(shí)的情況下不會(huì)從熱態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闇貞B(tài)。每次啟動(dòng)時(shí)均為溫態(tài)的原因，是啟動(dòng)鍋爐的熱工邏輯存在不足。啟動(dòng)鍋爐的啟動(dòng)過程如下：收到DCS發(fā)起的啟動(dòng)令后進(jìn)行啟動(dòng)前試驗(yàn)，試驗(yàn)通過后啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)清吹150s，然后啟動(dòng)鍋爐點(diǎn)火。熱工邏輯中以點(diǎn)火瞬間的爐膛溫度作為啟動(dòng)鍋爐狀態(tài)的判斷條件，而啟動(dòng)鍋爐爐膛溫度在點(diǎn)火前的清吹過程中迅速從150℃以上降至50～150℃，因此熱工邏輯判斷啟動(dòng)鍋爐為溫態(tài)。這是由于清吹導(dǎo)致爐膛溫度暫時(shí)性的下降，啟動(dòng)鍋爐的汽包蓄熱量并沒有明顯變化，停止清吹后爐膛溫度會(huì)逐漸升高至150℃以上，啟動(dòng)鍋爐的實(shí)際狀態(tài)為熱態(tài)。因此，啟動(dòng)鍋爐的熱工邏輯存在優(yōu)化空間，可通過將啟動(dòng)鍋爐狀態(tài)的判斷條件由點(diǎn)火瞬間的爐膛溫度修改為發(fā)啟動(dòng)令瞬間的爐膛溫度，更為準(zhǔn)確地判斷啟動(dòng)鍋爐的狀態(tài)。

在一臺(tái)機(jī)組停運(yùn)、另一臺(tái)機(jī)組兩班制運(yùn)行的情況下，啟動(dòng)鍋爐的暖爐時(shí)間從溫態(tài)的1200s 縮短為熱態(tài)的240s，暖爐時(shí)間縮短960s。啟動(dòng)鍋爐暖爐過程中維持最低負(fù)荷，耗氣量為200Nm3/h，每次啟動(dòng)可節(jié)約53Nm3。

2.2 提高啟動(dòng)鍋爐出口蒸汽溫度

啟動(dòng)鍋爐出口蒸汽通過廠用輔助蒸汽母管進(jìn)入機(jī)組輔助蒸汽聯(lián)箱，啟動(dòng)鍋爐出口蒸汽管道及廠用輔助蒸汽母管至機(jī)組輔助蒸汽聯(lián)箱溫度要求為330℃以下，在保證不損壞設(shè)備和管道的情況下，可將啟動(dòng)鍋爐的出口蒸汽溫度從310℃提高至320℃，提高與輔助蒸汽聯(lián)箱溫度要求280℃之差，縮短暖管時(shí)間。

2.3 加大暖管蒸汽流量

該電廠啟動(dòng)鍋爐至機(jī)組輔助蒸汽聯(lián)箱暖管階段，廠用輔助蒸汽母管通過打開廠用輔助蒸汽母管沿線疏水閥進(jìn)行暖管，機(jī)組輔助蒸汽聯(lián)箱通過機(jī)組輔助蒸汽聯(lián)箱疏水閥進(jìn)行暖管。廠用輔助蒸汽母管沿線疏水閥有多個(gè)，因此暖管速度較快，而機(jī)組輔助蒸汽聯(lián)箱只通過一個(gè)疏水閥進(jìn)行暖管，蒸汽流量較小，暖管速度較慢，嚴(yán)重影響啟動(dòng)鍋爐至機(jī)組輔助蒸汽聯(lián)箱管道的暖管速度。因此，加大暖管蒸汽流量是縮短暖管時(shí)間的重要措施。

該電廠廠用輔助蒸汽母管除供機(jī)組輔助蒸汽聯(lián)箱外，還供余熱鍋爐高壓蒸發(fā)器加熱以及低壓汽包除氧頭。在暖管過程中，除將廠用輔助蒸汽母管和機(jī)組輔助蒸汽聯(lián)箱的疏水閥打開外，還可打開輔助蒸汽供余熱鍋爐電動(dòng)閥、低壓汽包除氧頭排空電動(dòng)閥，極大地增加了暖管蒸汽的流量，將暖管時(shí)間縮短近一倍。若通過打開輔助蒸汽供余熱鍋爐電動(dòng)閥、低壓汽包除氧頭排空電動(dòng)閥進(jìn)行暖管，需關(guān)注低壓汽包壓力及上下壁溫差。根據(jù)汽包壓力適當(dāng)打開低壓過熱器排空電動(dòng)閥，防止低壓汽包超壓，同時(shí)降低啟動(dòng)鍋爐暖管蒸汽與低壓汽包的壓差，加大暖管蒸汽流量。根據(jù)低壓汽包上下壁溫差，適當(dāng)微開低壓汽包給水調(diào)節(jié)閥，防止低壓汽包上下壁溫差過大、損壞設(shè)備。

2.4 操作優(yōu)化

啟動(dòng)鍋爐熱工邏輯經(jīng)過優(yōu)化后，在正常情況下可準(zhǔn)確判斷啟動(dòng)鍋爐的狀態(tài)，但在異常情況如啟動(dòng)前清吹后啟動(dòng)鍋爐點(diǎn)火失敗，故障處理完畢后需再次發(fā)啟動(dòng)令，此時(shí)由于第一次清吹爐膛溫度下降至50～150℃，若此時(shí)立刻再次發(fā)啟動(dòng)令熱工邏輯依然會(huì)誤判斷啟動(dòng)鍋爐處于溫態(tài)。此時(shí)，在時(shí)間允許的情況下可等待爐膛溫度重新升高至150℃以上，熱工邏輯判斷啟動(dòng)鍋爐為熱態(tài)再重新發(fā)啟動(dòng)令。

3 運(yùn)行方式優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)性

該電廠通過多方面采取措施，取得良好效果。優(yōu)化啟動(dòng)鍋爐的運(yùn)行方式，在一臺(tái)機(jī)停運(yùn)、另一臺(tái)機(jī)兩班制運(yùn)行的情況下，啟動(dòng)鍋爐的運(yùn)行時(shí)間從3小時(shí)縮短至1小時(shí)40分鐘，其中暖爐時(shí)間從20分鐘縮短至4分鐘，暖管時(shí)間從90分鐘縮短至30分鐘，耗氣量從2000Nm3降低至1500Nm3。機(jī)組熱態(tài)下啟動(dòng)鍋爐運(yùn)行成本從0.50萬元降低至0.30萬元，下降幅度達(dá)到40%。按照每年機(jī)組200次兩班制啟停計(jì)算，每年節(jié)省啟動(dòng)成本40萬元。

綜上，在電力改革的浪潮中，在電力峰谷相差較大的廣東電力市場(chǎng)，廣東的燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組大部分被用于調(diào)峰運(yùn)行，肩負(fù)著電網(wǎng)安全調(diào)峰調(diào)頻的重要作用。基于兩班制運(yùn)行模式下的9F 燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，做好啟停經(jīng)濟(jì)性分析，降低啟動(dòng)成本，是電廠生產(chǎn)經(jīng)營工作的重要基礎(chǔ)。