1000MW机组启动过程优化探讨

1设备概述

某厂2×1000MW扩建工程采用上海锅炉厂制造的塔式直流锅炉:采用带启动循环泵的启动系统及微油枪点火系统。汽轮机采用上海汽轮机厂设计制造的一次中间再热、单轴、四缸四排汽、反动凝汽式汽轮机:采用八级不可调整抽汽:给水系统设置两台50%容量的汽动给水泵:采用100%BMCR的高压+65%BMCR的低压旁路设计:采用2台动叶可调轴流送风机、一次风机、2台小汽轮机驱动前导叶可调的汽动引风机和1台备用电动引风机。

2影响机组冷态启动时间的主要因素

根据设备厂家设计冷态启动要求,从锅炉点火至机组带上1000MW负荷,共需时间约510min。结合近期机组的启动过程,分析出影响机组启动时间的主要有以下4个因素。

2.1机组启动过程中冷、热态清洗时间

在锅炉给水中含有铁离子、溶解氧以及其他杂质,在高温下反应生成氧化皮,会粘附在锅炉受热面管道的内壁上,影响传热效果,氧化皮越积越厚,最终脱落,会导致受热面超温甚至爆管。直流锅炉在运行过程中不能连续排污,所以对给水品质有着更高的标准。在机组启动时,应当对锅炉进行相应的冷、热态清洗,直至分疏箱出口疏水化验合格后,才能进行锅炉的升温、升压。因此,机组冷、热态清洗的效果和清洗时间的控制,对机组的启动时间有着很大的影响。

当机组准备启动,锅炉完成上水后,应进行冷态清洗。锅炉点火后,当水冷壁介质温度达到170℃时,锅炉进入热态清洗阶段。维持锅炉上水温度为105～120℃,合理调整锅炉燃料量,以保证水冷壁出口介质温度在150～170℃之间。因为在该温度范围内,铁离子在水中的溶解度最大。同时,变温清洗可保证清洗效果。可以提高主汽压、汽温,并逐一开足4只高旁进行大流量清洗。当分疏箱疏水含铁量小于50ug/L,si02含量小于30ug/L时,锅炉热态清洗合格。

2.2机组升温、升压速率

超超临界机组的启动,对锅炉主/再热汽升温、升压及升负荷速率有严格要求,若启动过程中速率高,会导致相应的设备产生较大的热应力,受到热冲击,并使得锅炉受热面管道内壁的氧化皮剥落,影响机组的安全运行:若速率低,则会导致机组启动的时间延长,影响机组的经济运行。根据锅炉厂设计要求,在机组启动过程中,必须按照一定的速率进行升温、升压。各阶段最大升温和升压速率如表1所示。

对于锅炉而言,升温、升压速率的控制,主要通过对炉膛燃烧的调整。锅炉点火初期,炉膛热负荷低,且煤量低,根据着火和火嘴温度情况,进行一、二次风门挡板的调节,适当降低磨煤机出口一次风速,尽量提高磨煤机出口温度,以提高磨煤机的干燥出力。同时适当提高旋转分离器转速,加强对石子煤的排放。为了改善锅炉运行工况,#2高加可以在高旁投用,冷再起压后及时滑投。尽量控制分疏箱低水位,减少热量的排放。

2.3机组启动的重要节点

机组启动过程复杂,涉及设备系统多,需要进行大量的操作,对运行人员要求高。因此,必须在启动过程中掌握重要节点,对每一个操作进行合理安排,可以减少机组启动时间。在操作过程中各岗位应相互配合,防止因准备不充分,导致重要节点操作不能及时到位,影响机组启动的整个时间节点。可以根据每次机组启动的要求,制定相应的机组启动节点安排措施,指导操作人员,优化机组启动操作。

2.4设备的故障率

在机组启动过程中,设备故障无法及时排除,尤其是重要设备故障,直接影响了机组启动时间。因此,在整个机组启动过程中应加强设备检修与维护管理,降低设备故障率。机组启动前保证设备调试运行合格:在启动过程中,设备检修人员全程参与,可对保障机组顺利启动起到重要作用。

3机组启动方式的优化

通过对以上机组启动影响因素的分析发现,可对机组启动过程中一些重要节点进行相关操作的优化,既满足机组启动需要,又能降低机组在启动过程中水、汽、油和电等的损耗。

3.1锅炉使用前置泵上水

原启动方式,锅炉上水前,必须启动汽动给水泵对锅炉进行上水,由于汽泵小机从冲转到正常带出力需要时间,且大、小机真空相连,从供轴封、抽真空到正常值也需要一段时间。经分析,可以在锅炉要求上水时,先采用前置泵对锅炉进行上水,并进行冷态清洗。用前置泵上水时,只要控制前置泵出口压力在1.4MPa左右,上水流量约150t/h。同时,根据锅炉上水温度的需要,进行除氧器加热,由于上水流量较低,要加强对除氧器加热温度的控制。在前置泵上水时,同时准备启动另一台汽动给水泵,当锅炉上水结束后,锅炉可以启动启循泵,炉点火。采用前置泵上水,可以延缓辅汽启动汽泵小机进行锅炉上水的时间,以及提前供轴封、抽真空的时间,有较好的节能效果。

3.2机组启动初始阶段使用单侧风机

原启动方式,机组整个启动过程中,两侧送风机、引风机及一次风机同时开启,导致在启动初始阶段厂用电率大,造成了一定的浪费。目前通过将电动引风机改为汽动引风机,在保证启动初始阶段工况需要的前提下,可以只启动一台送风机、一次风机及电动引风机运行,当机组并网后启动另一台送风机、一次风机,并将两台汽动引风机并入运行,正常后停运电动引风机。从锅炉点火到机组300MW状态大约需要4h,每次启动可节约厂用电相当可观,在节能降耗方面效果明显。

3.3尽量提高给水温度

原启动方式,机组高、低加热器在机组并网之后,按照顺序逐一投入运行,以提高锅炉给水温度,导致在机组启动初期需要大量的时间进行给水加热、排放,造成很大浪费。由于#2高压加热器进汽来自于高排后蒸汽,当机组起压后,高压旁路投入,高排后有蒸汽流过。因此,高压旁路投入后,及时投用#2高压加热器,可以提高给水温度,减少低旁向凝汽器排放的蒸汽量,还能减少机组启动时燃油、燃煤量,缩短机组启动时间。

3.4合理安排启动过程中重要节点

原启动方式,由于对汽轮机暖阀时机了解不够,机组汽温与汽轮机温度不匹配等因素,导致机组启动整个时间推迟。通过多次分析总结,当条件满足时得以及时对汽轮机进行暖阀:冷态时主压力2MPa,主汽温200p左右时进行暖阀。由于主汽门前温度上升较慢,暖阀初期主汽温较低,因此在锅炉起压后,在拉汽温的同时,应开大主蒸汽门前疏水,同时尽量降低再热汽压,提高主蒸汽压力,增大主蒸汽管道的通流量,尽量将主汽门前温度提高,这样可以节省主汽门暖阀的时间,大大缩短机组启动时间。

4结语

优化机组启动方式是一项需要长期努力的工作。我们在机组启动的经济性方面还有很大的探索空间,根据机组设备特点,进行有针对性的技术改造,并不断完善启动操作措施,可以在最大程度上降低启动损耗。