1000MW機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程優(yōu)化探討

1設(shè)備概述

某廠2×1000MW擴(kuò)建工程采用上海鍋爐廠制造的塔式直流鍋爐:采用帶啟動(dòng)循環(huán)泵的啟動(dòng)系統(tǒng)及微油槍點(diǎn)火系統(tǒng)。汽輪機(jī)采用上海汽輪機(jī)廠設(shè)計(jì)制造的一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、反動(dòng)凝汽式汽輪機(jī):采用八級(jí)不可調(diào)整抽汽:給水系統(tǒng)設(shè)置兩臺(tái)50%容量的汽動(dòng)給水泵:采用100%BMCR的高壓+65%BMCR的低壓旁路設(shè)計(jì):采用2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、2臺(tái)小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)前導(dǎo)葉可調(diào)的汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)和1臺(tái)備用電動(dòng)引風(fēng)機(jī)。

2影響機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間的主要因素

根據(jù)設(shè)備廠家設(shè)計(jì)冷態(tài)啟動(dòng)要求,從鍋爐點(diǎn)火至機(jī)組帶上1000MW負(fù)荷,共需時(shí)間約510min。結(jié)合近期機(jī)組的啟動(dòng)過(guò)程,分析出影響機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間的主要有以下4個(gè)因素。

2.1機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中冷、熱態(tài)清洗時(shí)間

在鍋爐給水中含有鐵離子、溶解氧以及其他雜質(zhì),在高溫下反應(yīng)生成氧化皮,會(huì)粘附在鍋爐受熱面管道的內(nèi)壁上,影響傳熱效果,氧化皮越積越厚,最終脫落,會(huì)導(dǎo)致受熱面超溫甚至爆管。直流鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中不能連續(xù)排污,所以對(duì)給水品質(zhì)有著更高的標(biāo)準(zhǔn)。在機(jī)組啟動(dòng)時(shí),應(yīng)當(dāng)對(duì)鍋爐進(jìn)行相應(yīng)的冷、熱態(tài)清洗,直至分疏箱出口疏水化驗(yàn)合格后,才能進(jìn)行鍋爐的升溫、升壓。因此,機(jī)組冷、熱態(tài)清洗的效果和清洗時(shí)間的控制,對(duì)機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間有著很大的影響。

當(dāng)機(jī)組準(zhǔn)備啟動(dòng),鍋爐完成上水后,應(yīng)進(jìn)行冷態(tài)清洗。鍋爐點(diǎn)火后,當(dāng)水冷壁介質(zhì)溫度達(dá)到170℃時(shí),鍋爐進(jìn)入熱態(tài)清洗階段。維持鍋爐上水溫度為105～120℃,合理調(diào)整鍋爐燃料量,以保證水冷壁出口介質(zhì)溫度在150～170℃之間。因?yàn)樵谠摐囟确秶鷥?nèi),鐵離子在水中的溶解度最大。同時(shí),變溫清洗可保證清洗效果?？梢蕴岣咧髌麎?、汽溫,并逐一開(kāi)足4只高旁進(jìn)行大流量清洗。當(dāng)分疏箱疏水含鐵量小于50ug/L,si02含量小于30ug/L時(shí),鍋爐熱態(tài)清洗合格。

2.2機(jī)組升溫、升壓速率

超超臨界機(jī)組的啟動(dòng),對(duì)鍋爐主/再熱汽升溫、升壓及升負(fù)荷速率有嚴(yán)格要求,若啟動(dòng)過(guò)程中速率高,會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的設(shè)備產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力,受到熱沖擊,并使得鍋爐受熱面管道內(nèi)壁的氧化皮剝落,影響機(jī)組的安全運(yùn)行:若速率低,則會(huì)導(dǎo)致機(jī)組啟動(dòng)的時(shí)間延長(zhǎng),影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。根據(jù)鍋爐廠設(shè)計(jì)要求,在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中,必須按照一定的速率進(jìn)行升溫、升壓。各階段最大升溫和升壓速率如表1所示。

對(duì)于鍋爐而言,升溫、升壓速率的控制,主要通過(guò)對(duì)爐膛燃燒的調(diào)整。鍋爐點(diǎn)火初期,爐膛熱負(fù)荷低,且煤量低,根據(jù)著火和火嘴溫度情況,進(jìn)行一、二次風(fēng)門擋板的調(diào)節(jié),適當(dāng)降低磨煤機(jī)出口一次風(fēng)速,盡量提高磨煤機(jī)出口溫度,以提高磨煤機(jī)的干燥出力。同時(shí)適當(dāng)提高旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速,加強(qiáng)對(duì)石子煤的排放。為了改善鍋爐運(yùn)行工況,#2高加可以在高旁投用,冷再起壓后及時(shí)滑投。盡量控制分疏箱低水位,減少熱量的排放。

2.3機(jī)組啟動(dòng)的重要節(jié)點(diǎn)

機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程復(fù)雜,涉及設(shè)備系統(tǒng)多,需要進(jìn)行大量的操作,對(duì)運(yùn)行人員要求高。因此,必須在啟動(dòng)過(guò)程中掌握重要節(jié)點(diǎn),對(duì)每一個(gè)操作進(jìn)行合理安排,可以減少機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間。在操作過(guò)程中各崗位應(yīng)相互配合,防止因準(zhǔn)備不充分,導(dǎo)致重要節(jié)點(diǎn)操作不能及時(shí)到位,影響機(jī)組啟動(dòng)的整個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)?？梢愿鶕?jù)每次機(jī)組啟動(dòng)的要求,制定相應(yīng)的機(jī)組啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)安排措施,指導(dǎo)操作人員,優(yōu)化機(jī)組啟動(dòng)操作。

2.4設(shè)備的故障率

在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中,設(shè)備故障無(wú)法及時(shí)排除,尤其是重要設(shè)備故障,直接影響了機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間。因此,在整個(gè)機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備檢修與維護(hù)管理,降低設(shè)備故障率。機(jī)組啟動(dòng)前保證設(shè)備調(diào)試運(yùn)行合格:在啟動(dòng)過(guò)程中,設(shè)備檢修人員全程參與,可對(duì)保障機(jī)組順利啟動(dòng)起到重要作用。

3機(jī)組啟動(dòng)方式的優(yōu)化

通過(guò)對(duì)以上機(jī)組啟動(dòng)影響因素的分析發(fā)現(xiàn),可對(duì)機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中一些重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)操作的優(yōu)化,既滿足機(jī)組啟動(dòng)需要,又能降低機(jī)組在啟動(dòng)過(guò)程中水、汽、油和電等的損耗。

3.1鍋爐使用前置泵上水

原啟動(dòng)方式,鍋爐上水前,必須啟動(dòng)汽動(dòng)給水泵對(duì)鍋爐進(jìn)行上水,由于汽泵小機(jī)從沖轉(zhuǎn)到正常帶出力需要時(shí)間,且大、小機(jī)真空相連,從供軸封、抽真空到正常值也需要一段時(shí)間。經(jīng)分析,可以在鍋爐要求上水時(shí),先采用前置泵對(duì)鍋爐進(jìn)行上水,并進(jìn)行冷態(tài)清洗。用前置泵上水時(shí),只要控制前置泵出口壓力在1.4MPa左右,上水流量約150t/h。同時(shí),根據(jù)鍋爐上水溫度的需要,進(jìn)行除氧器加熱,由于上水流量較低,要加強(qiáng)對(duì)除氧器加熱溫度的控制。在前置泵上水時(shí),同時(shí)準(zhǔn)備啟動(dòng)另一臺(tái)汽動(dòng)給水泵,當(dāng)鍋爐上水結(jié)束后,鍋爐可以啟動(dòng)啟循泵,爐點(diǎn)火。采用前置泵上水,可以延緩輔汽啟動(dòng)汽泵小機(jī)進(jìn)行鍋爐上水的時(shí)間,以及提前供軸封、抽真空的時(shí)間,有較好的節(jié)能效果。

3.2機(jī)組啟動(dòng)初始階段使用單側(cè)風(fēng)機(jī)

原啟動(dòng)方式,機(jī)組整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中,兩側(cè)送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)及一次風(fēng)機(jī)同時(shí)開(kāi)啟,導(dǎo)致在啟動(dòng)初始階段廠用電率大,造成了一定的浪費(fèi)。目前通過(guò)將電動(dòng)引風(fēng)機(jī)改為汽動(dòng)引風(fēng)機(jī),在保證啟動(dòng)初始階段工況需要的前提下,可以只啟動(dòng)一臺(tái)送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)及電動(dòng)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行,當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)后啟動(dòng)另一臺(tái)送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī),并將兩臺(tái)汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)并入運(yùn)行,正常后停運(yùn)電動(dòng)引風(fēng)機(jī)。從鍋爐點(diǎn)火到機(jī)組300MW狀態(tài)大約需要4h,每次啟動(dòng)可節(jié)約廠用電相當(dāng)可觀,在節(jié)能降耗方面效果明顯。

3.3盡量提高給水溫度

原啟動(dòng)方式,機(jī)組高、低加熱器在機(jī)組并網(wǎng)之后,按照順序逐一投入運(yùn)行,以提高鍋爐給水溫度,導(dǎo)致在機(jī)組啟動(dòng)初期需要大量的時(shí)間進(jìn)行給水加熱、排放,造成很大浪費(fèi)。由于#2高壓加熱器進(jìn)汽來(lái)自于高排后蒸汽,當(dāng)機(jī)組起壓后,高壓旁路投入,高排后有蒸汽流過(guò)。因此,高壓旁路投入后,及時(shí)投用#2高壓加熱器,可以提高給水溫度,減少低旁向凝汽器排放的蒸汽量,還能減少機(jī)組啟動(dòng)時(shí)燃油、燃煤量,縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間。

3.4合理安排啟動(dòng)過(guò)程中重要節(jié)點(diǎn)

原啟動(dòng)方式,由于對(duì)汽輪機(jī)暖閥時(shí)機(jī)了解不夠,機(jī)組汽溫與汽輪機(jī)溫度不匹配等因素,導(dǎo)致機(jī)組啟動(dòng)整個(gè)時(shí)間推遲。通過(guò)多次分析總結(jié),當(dāng)條件滿足時(shí)得以及時(shí)對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行暖閥:冷態(tài)時(shí)主壓力2MPa,主汽溫200p左右時(shí)進(jìn)行暖閥。由于主汽門前溫度上升較慢,暖閥初期主汽溫較低,因此在鍋爐起壓后,在拉汽溫的同時(shí),應(yīng)開(kāi)大主蒸汽門前疏水,同時(shí)盡量降低再熱汽壓,提高主蒸汽壓力,增大主蒸汽管道的通流量,盡量將主汽門前溫度提高,這樣可以節(jié)省主汽門暖閥的時(shí)間,大大縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間。

4結(jié)語(yǔ)

優(yōu)化機(jī)組啟動(dòng)方式是一項(xiàng)需要長(zhǎng)期努力的工作。我們?cè)跈C(jī)組啟動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性方面還有很大的探索空間,根據(jù)機(jī)組設(shè)備特點(diǎn),進(jìn)行有針對(duì)性的技術(shù)改造,并不斷完善啟動(dòng)操作措施,可以在最大程度上降低啟動(dòng)損耗。