360 MW 机组冷态启动节油探讨

卢智平（华能重庆珞璜发电有限责任公司，重庆402283）



360 MW 机组冷态启动节油探讨

卢智平
（华能重庆珞璜发电有限责任公司，重庆402283）

摘 要：介绍了360 MW燃煤机组在冷态启动时节约燃油方面所采取的一系列技术措施和组织措施，重点分析了燃油充分燃烧、提前投粉以粉代油、强制循环汽包炉的沸点水位控制、启动初期温度控制，使启动曲线尽量接近厂家的标准启动曲线。总结其中的经验，找出机组冷态启动过程中的节油空间，挖掘机组启动的节油潜力，优化机组的启动方式，为同类型火力发电厂的机组冷态启动节油提供参考。

关键词：机组；锅炉；启动；节油；燃油；冷态

近年来，受外部环境影响，火电机组利用小时数大幅下降，珞璜电厂所处的重庆电网属于小电网，电网负荷变化大，机组启停频繁，一、二期机组冷态启动1次需耗油100 t。每年机组启动需要消耗大量燃油，例如2007年，全厂启动及助燃油消耗高达2万多吨，这不仅增加了发电成本，而且还不能满足国家节能减排政策的要求，以及电厂成本控制与创建节约型企业的需要。因此，珞璜电厂深入研究了机组的启动方式和设备特点，挖掘出节油潜力，在降低机组启动油耗方面采取了一系列措施。

1 机组设备概述

华能珞璜电厂一、二期机组为4×360 MW燃煤机组，锅炉和汽轮发电机分别为法国STEIN公司和GEC.ALSTHOM－DEM公司设计制造。

锅炉型式为亚临界参数、一次中间再热、强制循环、双拱炉膛、W火焰燃煤汽包锅炉。制粉系统为钢球磨中间储仓式系统，1台锅炉配2套制粉系统。在锅炉30.8 m处分前、后墙各布置有9支油枪，共18台给粉机、36个煤粉燃烧器，每台给粉机供2个煤粉燃烧器。二次风从两侧进入前、后墙燃烧器上部的二次风箱，通过A／B／C挡板控制到38个二次风口（每拱19个），一部分形成上、下三次风供每侧上36个、下18个三次风口作助燃风，另一部分二次风供制粉系统作调温风。

汽轮机型式为亚临界参数、一次中间再热、单轴、三缸、双排汽口、末级叶片1 055 mm，纵树型叶根、冲动凝汽式机组。汽轮机本体由高压缸、中压缸和低压缸3部分组成，高、中压缸分开且反向布置，低压缸对称分流布置，中压缸启动。

2 机组冷态启动节油技术措施

大型机组冷态启动过程是一个复杂、不稳定的传热、流动过程。由于冷态启动前，锅炉、汽轮机各部件压力和温度接近环境压力和温度，锅炉升温及升压、汽轮机暖机均需要一定的时间。检修后的机组在冷态启动过程中，发电机和汽轮机需要做多项试验，锅炉只能维持在低参数状态下运行，需要消耗大量燃油。因此，研究设备特点，合理安排机组冷态启动步骤，尽量缩短启动时间，可以节约大量燃油。

1）采用滑参数启动，机组充分利用低压、低温蒸汽均匀加热汽轮机转子和汽缸，减少热应力和启动损失，锅炉过、再热器的冷却条件亦得到改善。由于锅炉、汽轮发电机同时启动，缩短了整机启动时间，减少了燃油消耗。

2）汽包上水时，在汽包壁温差允许的情况下（一、二期机组汽包壁温差要求任意两点不大于40℃），尽量提高除氧器给水温度，保证省煤器出口给水温度高于汽包壁温20～30℃，缩短汽包起压时间，利于机组节油。在冷态开机时，给水箱水温保持在130℃，以节约燃油。

3）优化汽包水位保护，提高锅炉升温、升压率，缩短锅炉从点火到汽包起压的时间。

珞璜电厂一、二期机组锅炉为强制循环汽包炉，规程要求炉水饱和温升率达110℃·h－1。但在实际操作中，冷态启动初期，从锅炉点火到汽包起压，要经过炉水100℃的沸点水位阶段。此阶段水位波动很大，控制不及时很容易造成汽包水位极高保护动作，锅炉MFT跳闸，必须重新吹扫点火，延长了机组启动时间，造成油耗增加。以往的操作是点火到炉水过沸点期间，采用极小的燃油流量，控制较低的炉水饱和温升率，减小水位波动，以利于控制汽包水位，避免锅炉因汽包水位极高而进行MFT动作。但是，此方式使锅炉从点火到汽包起压，炉水饱和温升率远远低于110℃·h－1。此阶段用时超过2 h，延长了机组启动时间，增加了启动用油。

经过分析可知，一、二期机组锅炉汽包水位过沸点阶段快速上涨主要由于该阶段炉水不断集中汽化膨胀，而汽包尚未起压，形成虚假水位，造成汽包水位急剧上升。但是，此阶段给水泵还未启动，锅炉主汽门也没有开启，汽机也没挂闸，即使出现汽包满水，水进入过热器管内就会汽化，少量没有汽化的水也会经过疏水门疏走，不会出现汽机水冲击现象。

珞璜电厂对一、二期机组锅炉汽包水位保护进行如下优化：锅炉下降管水温低于130℃时，锅炉主汽电动门及其旁路电动门关闭，汽机未挂闸，给水泵未运行，以上条件均满足时取消汽包水位极高锅炉MFT动作保护，为此阶段汽包水位控制争取时间。上述任一条件不满足时，汽包水位极高保护自动恢复。水位保护优化为运行人员控制汽包水位争取了时间，启动时能及时增投油枪，提高炉水饱和温升率，缩短启动时间，节约燃油。

4）采取措施，保证油枪点火成功率，保障锅炉燃烧充分，降低不完全燃烧损失。

①为了保证点火成功率，要求启动前油系统提前供油循环，油枪雾化蒸汽系统尽早投入并充分疏水暖管，防止投油时因雾化蒸汽带水而出现点火困难或雾化不好的情况。保证油枪雾化蒸汽压力正常，采用新技术设备，分批对油枪进行机械雾化改造，这提高了点火成功率，使燃油雾化更充分。

②对锅炉油枪运行时的风油比进行优化探索，减少不完全燃烧损失。表1所示为浙江大学点火燃烧器风油匹配问题实验室所模拟的不同风量对应的燃油工况数据。

表1　不同风量对应的燃油工况研究数据

表1所示为4种工况下的试验结果。工况1表示风油正常匹配，工况2到工况4分别表示缺氧程度逐渐增加的情况。在工况1条件下，呈现出有组织的燃烧，火焰明亮，刚直有力，仅有少量油滴落入收集盒；而其余工况的火焰则软弱无力，尾部浓烟翻滚，落入收集盒的油量随缺氧程度的增加而增加。

由此说明，只要风油配比适当，可以形成较好的燃烧工况，不完全燃烧损失很小。随着风量的减小，不完全燃烧损失急剧增加，油耗也会随之增加。因此，珞璜电厂探索出本炉的最优风油比，并采取措施以最大限度降低不完全燃烧损失，达到降低锅炉油耗的目的。

5）锅炉启动过程中，提前投煤粉，及早实现油煤的燃烧切换，节约燃油。

一、二期机组锅炉原设计投煤粉和启制粉系统条件为主汽流量≥270 t·h－1，为了节约启动燃油，经过多次试验，将投粉和启制粉系统条件修改为主汽流量≥200 t·h－1。电厂在进行配煤掺烧和C、G组油枪改造为微油燃烧器后，继续不断试验，并多次在启动过程中实地观察煤粉着火燃烧情况。目前，将给粉机启动条件修改为，两侧空预器出口热一次风温平均值大于160℃，且两侧空预器出口热二次风温平均值大于160℃。

锅炉点火后，逐渐投入6支大油枪运行。当空预器出口热一次风温和热二次风温均高于160℃时，逐渐投入小油枪及对应的4台小给粉机运行；小给粉机投运完毕后，再逐渐将运行大油枪对应的给粉机投运。投运初期给粉机应先保持较低的转速。根据实际情况，当大油枪对应的给粉机投运完毕，锅炉流量可高于440 t·h－1时，则可根据需要任意投运给粉机。此阶段，应视锅炉燃烧、压力及流量情况，及时启动给粉机并降低油压或停运部分油枪，以达到多烧粉少烧油的目的。

6）做好汽温控制，缩短启动时间。一、二期机组锅炉在启动过程中，容易出现汽温上涨速率快于汽压流量上涨速率，冲转前由于汽温超过冲转参数而需降汽温来满足冲转温度的情况，进而导致汽机无法及时冲转，启动时间延长，启动油耗增加。为此，采取了以下措施控制汽温上涨速率。

①启动初期，对汽温的控制主要表现在对锅炉燃烧的控制，要避免汽温过高。首先需要让燃烧实现完全，增大此阶段水冷壁的吸热比例，降低过、再热汽的吸热。投粉初期给粉机转速不宜过高，保持在3 r／min。投粉后，调整A／B／C排二次风挡板开度，以调节汽温；及时调整风量，但在保证燃料充分燃烧的前提下，风量不要过大，避免过多的热量带入尾部烟道造成汽温过高。

②降低高旁设定温度，将高旁温度设定至250℃左右，通过高旁减温水控制再热汽温。

③将高旁最小压力设定值适当降低，使高旁阀位提前开大，增大主再热蒸汽流量控制汽温。

④适时关小汽机侧主汽疏水和冷再疏水调门来增大高旁开度和再热汽流量。

⑤冷再蒸汽向给水箱、辅汽联箱供汽时间尽量向后推。

⑥当主汽流量超110 t·h－1时，及时开启过、再热汽减温水电动门，利用调门漏量预先控制汽温。主汽流量超150 t·h－1时，开启过、再热器减温水调节门控制汽温。投减温水时操作要缓慢，调节幅度不能过大，忌大起大落。

7）冷态开机过程中，严格执行汽机胀差控制措施，控制好汽机低压缸胀差，防止汽机胀差限制锅炉升负荷速率，延长启动时间。

由于汽轮机没有法兰螺栓加热装置，一、二期机组汽轮机在开机过程中，往往低压胀差较大。为了限制锅炉升负荷，只有延长锅炉低负荷的时间，使耗油增多。因此，为了控制汽机胀差，开机过程中汽机侧应注意以下事项。

①开机前将轴封温度设定降低至120℃，启动正常后恢复至150℃。

②主、再热汽温达到250～300℃时，汽机可提早挂闸预暖导汽管，选择合适的冲转参数，不宜过高。

③并网后，在30 MW左右先切换高缸运行，再进行低负荷暖机25 min。低负荷暖机期间注意监视高缸排汽温度，以防排气温度极高跳闸。

④除7＃高加（七段抽汽），其他加热器（抽汽）必须随机启动，特别是6＃高加、4＃低加、5段抽汽至除氧器，在中负荷（135 MW左右）暖机时再投七段抽汽。

⑤高加跳闸后将造成低胀猛涨，应加强监视，防止高加跳闸。如果跳闸应查明原因后立即恢复运行。

8）实行配煤掺烧，提高煤质，改善锅炉燃烧工况，加强设备整治，降低锅炉不投油稳燃负荷，冷态启动中能及时尽早断油。

①一、二期机组锅炉原设计煤种为无烟煤，设计挥发分在9%左右，发热量最低时仅17 MJ·kg－1，煤粉着火较困难。为了改善着火条件，珞璜电厂实行了配煤掺烧，采购并掺烧了挥发分较高的烟煤，使煤粉挥发分提高到了11%～14%，发热量提高到了20 MJ·kg－1左右，锅炉燃烧工况大为改善。

②一、二期机组锅炉燃烧区的水冷壁敷设有卫燃带，用以提高燃烧区温度，改善煤粉的着火条件。随着机组的老化，大量卫燃带脱落，火焰中心温度降低，锅炉燃烧不好，低负荷燃烧不稳，电厂对卫燃带进行了恢复和修补。

③一、二期机组锅炉粉仓为中储式，板结现象比较严重，给粉机下粉不畅，影响锅炉燃烧。电厂在机组检修期间，对锅炉粉仓进行清仓，改善给粉机的下粉情况，改善了锅炉低负荷燃烧情况。

④对炉底水封和捞渣机水封进行改造，杜绝了漏风；对制粉系统、空预器漏风进行治理等。

经过以上工作，一、二期机组锅炉的最低稳然负荷降低至180 MW左右，冷态开机时200 MW即可断油，节约了启动燃油。

9）做好开机前的组织和准备工作。

①开机前与重庆市电力公司调度控制中心做好沟通，确定并网时间，根据并网时间来安排开机工作。避免由于电网原因而出现不允许并网和限制机组升负荷的情况。

②开机前组织机组人员开会，安排协调好各岗位的工作，机组人员之间的操作要协调有序，互相提醒，控制好开机节奏，防止慌乱。防止因误操作和操作不当而造成的机组跳闸，避免锅炉油耗的增加。

③开机过程中加强检修现场值守力量，及时消除开机过程中的缺陷，为机组启动节油打下基础。

④开机结束后要求开机值班员写出开机总结，分析开机过程中的优缺点，并由各专业审核人员补充后形成分析报告下发各值班员，以供大家学习总结，共同提高。

⑤启动前，提前化验凝结器、给水箱、汽包的水质，保证水质合格，避免启动时大量排污造成热源浪费。做好相关系统的恢复和设备启动前的启动切换试验等工作，提前发现问题和隐患并及时解决和消除。

3 结束语

通过采取一系列的措施，珞璜电厂在启动节油工作上取得了显著的成绩。目前，一、二期机组冷态启动油耗下降到40 t左右，最好的一次仅用了35 t，全厂年启动及助燃油耗下降至3 000 t左右，取得了巨大的经济效益和社会效益。今后的机组启动节油工作将从管理、运行操作、技术革新等多方面继续攻关和改进，以实现机组启动节油的新突破。

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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

作者简介：卢智平（1976－），集控运行技师，主要从事电厂集控管理。

收稿日期：2015－04－22

中图分类号：TK229

文献标识码：A

文章编号：1008-8032（2016）01-0056-04