大型機(jī)組啟動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性思考

1單元機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用的能耗由于汽車座、汽車座等重要金屬部件的復(fù)雜性、熱壓力和熱變形，安全一直是機(jī)組啟動(dòng)的永恒課題。但是,隨著機(jī)組自動(dòng)化程度的不斷提高、先進(jìn)設(shè)備與技術(shù)的應(yīng)用、人員技術(shù)水平的不斷提高,以及為了適應(yīng)火電市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng),節(jié)能降耗已經(jīng)成為火電廠的一個(gè)重要課題,尤其是在機(jī)組啟動(dòng)過程中的經(jīng)濟(jì)性也越來越受到人們的重視。在單元機(jī)組啟動(dòng)一次消耗的費(fèi)用里,除了燃油消耗、電耗、水耗外,還有由于在啟動(dòng)中,交變熱應(yīng)力對(duì)機(jī)組的壽命損耗和磨損,由于其較難核定計(jì)算,更應(yīng)引起我們的關(guān)注。本文就漳澤發(fā)電廠215MW機(jī)組啟動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行一些思考分析。2鍋爐現(xiàn)網(wǎng)生產(chǎn)漳澤發(fā)電廠3#～6#機(jī)為前蘇聯(lián)進(jìn)口的4臺(tái)215MW機(jī)組。鍋爐為前蘇聯(lián)“紅色工作者”鍋爐制造廠制造,型號(hào)為E∏—670—13.8—545KT型(T∏E—215/AC型)蒸汽鍋爐。該鍋爐為單汽包、自然循環(huán)、雙爐膛、煙氣密封式、抽吸力平衡送風(fēng)、超高壓、一次中間再熱、固體排渣燃煤鍋爐。在燃燒室兩側(cè)墻共布置有16只旋流噴燃器,每側(cè)墻各8只,每層各4只,每只噴燃器出力為5330kg/h,在每只旋流噴燃器內(nèi)裝有油槍。配有2臺(tái)軸流式引風(fēng)機(jī)、2臺(tái)離心式送風(fēng)機(jī),送風(fēng)機(jī)電機(jī)為高、低速可以切換的雙速電機(jī),2臺(tái)熱風(fēng)機(jī)、2套配有球磨機(jī)的中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)。為提高熱風(fēng)溫度,減少尾部受熱面的低溫腐蝕,在送風(fēng)機(jī)出口裝有2根熱風(fēng)再循環(huán)管。汽機(jī)為前蘇聯(lián)列寧格勒金屬工廠制造,型號(hào)為K—215—130—1,該汽輪機(jī)為單軸三缸雙排汽沖動(dòng)式機(jī)組,直接帶動(dòng)與其裝有同一基礎(chǔ)的型號(hào)為TBB—220—2EY3型交流發(fā)電機(jī)。在新汽壓力為12.7MPa、溫度為540℃、主汽流量為646t/h、真空為0.0053MPa、循環(huán)水溫度為20℃、冷卻水流量為27500m3/h時(shí),額定功率為215MW,最大功率為220MW。該廠3#～6#機(jī)組于2001～2003年分別進(jìn)行了DCS及DEH系統(tǒng)改造。3機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行情況大型機(jī)組啟動(dòng)一次的費(fèi)用很大,其中燃油消耗的費(fèi)用約占總費(fèi)用的60%以上。漳澤發(fā)電廠2004年7～9月的總?cè)加拖牧繛?76.6168t,其中,用于機(jī)組啟停的燃油量為180.056t。在漳澤發(fā)電廠近期的兩次機(jī)組啟動(dòng)中:2004年8月19日3#機(jī)組B級(jí)檢修后啟動(dòng)共歷時(shí)18.3h,比規(guī)定時(shí)間超出7.8h,燃油量為47.712t,比控制指標(biāo)32t超出15.712t。其中,從點(diǎn)火到達(dá)沖轉(zhuǎn)參數(shù),耗時(shí)480min,耗油25.776t,比控制指標(biāo)14t超出11.776t;2004年7月18日5#機(jī)組C級(jí)檢修后啟動(dòng)共歷時(shí)16.8h,比規(guī)定時(shí)間超出6.3h,燃油量為38.62t,比控制指標(biāo)30t超出8.62t。其中,從點(diǎn)火到達(dá)沖轉(zhuǎn)參數(shù),耗時(shí)360min,耗油16.408t,比控制指標(biāo)超出2.408t。同時(shí),由于機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng),相應(yīng)的輔機(jī)耗電量及水耗等指標(biāo)也增加。從以上分析看出:3#機(jī)組啟動(dòng)主要矛盾在啟動(dòng)初期的升溫升壓階段,5#機(jī)組啟動(dòng)主要矛盾在啟動(dòng)后期的帶負(fù)荷階段。3.12水、電、油的費(fèi)用(1)水耗:2700t(包括高加查漏50t、凝汽器注水查漏600t、除氧器上水200t、鍋爐上水打壓500t、鍋爐沖洗450t、啟動(dòng)系統(tǒng)補(bǔ)水900t),按單價(jià)27.4元/t計(jì)算,水的費(fèi)用為73980元。(2)電耗:10.578萬kWh(不包括循環(huán)泵耗電),按單價(jià)2000元/萬kWh計(jì)算,電的費(fèi)用為21156元。(3)油耗:47.712t,按單價(jià)3500元/t計(jì)算,油的費(fèi)用為143136元。(4)合計(jì)費(fèi)用為238272元。3.22水、電、油的費(fèi)用(1)水耗:2050t(包括發(fā)電機(jī)水壓試驗(yàn)30t、凝汽器注水查漏600t、除氧器上水240t、鍋爐上水打壓400t、啟動(dòng)系統(tǒng)補(bǔ)水780t),按單價(jià)27.4元/t計(jì)算,水的費(fèi)用為56170元。(2)電耗:10.366萬kWh(不包括循環(huán)泵耗電),按單價(jià)2000元/萬kWh計(jì)算,電的費(fèi)用為20732元。(3)油耗:38.62t,按單價(jià)3500元/t計(jì)算,油的費(fèi)用為135170元。(4)合計(jì)費(fèi)用為212072元。3.3啟動(dòng)時(shí)間差的原因(1)點(diǎn)火到達(dá)沖轉(zhuǎn)參數(shù)根據(jù)規(guī)程規(guī)定,從點(diǎn)火至帶額定負(fù)荷共需460min,從點(diǎn)火到達(dá)沖轉(zhuǎn)參數(shù)即0～0.5MPa共需180min。實(shí)際上兩次啟動(dòng)這個(gè)階段用時(shí)分別為480min和360min。(2)機(jī)勵(lì)磁機(jī)故障如3#機(jī)OPC節(jié)流孔堵、除氧頭人孔法蘭墊漏;5#機(jī)勵(lì)磁機(jī)整流柜電流表故障、6#高加內(nèi)漏、多臺(tái)給粉機(jī)不下粉、磨煤機(jī)小風(fēng)扇故障等都影響了整個(gè)啟動(dòng)過程的進(jìn)度。4采取糾正措施和分析4.1蒸汽參數(shù)的選取眾所周知,單元機(jī)組的啟動(dòng)是指從鍋爐點(diǎn)火、升溫、升壓、蒸汽參數(shù)達(dá)到要求,汽輪機(jī)進(jìn)行暖管、沖車、暖機(jī)、定速,發(fā)電機(jī)并網(wǎng)帶基本負(fù)荷,鍋爐撤油槍逐漸加至滿負(fù)荷的過程。其實(shí)質(zhì)是火焰、煙氣及蒸汽向鍋爐和汽輪機(jī)金屬部件傳熱的復(fù)雜交換過程。冷態(tài)啟動(dòng)按新蒸汽參數(shù)分類,主要有額定參數(shù)啟動(dòng)和滑參數(shù)啟動(dòng)兩種,滑參數(shù)啟動(dòng)又分為真空法和壓力法兩種。我廠一般都采用滑參數(shù)壓力法啟動(dòng),即汽輪機(jī)真空只抽到高壓主汽閥,啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)參數(shù)選用適當(dāng)壓力和溫度的過熱蒸汽(過熱度不小于50℃),從沖轉(zhuǎn)到汽輪機(jī)達(dá)額定轉(zhuǎn)速的全過程,蒸汽參數(shù)基本維持不變,而是通過控制汽輪機(jī)進(jìn)汽量來達(dá)到控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。由于開始進(jìn)入汽輪機(jī)的是低溫、低壓蒸汽,容積流量較大,而且汽溫是從低逐漸升高,所以汽輪機(jī)的各部件加熱均勻,溫升迅速,可避免產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力和膨脹差。對(duì)鍋爐來說,低溫低壓的蒸汽通流量增加,過熱器可得到均勻充分的加熱,并能促進(jìn)水循環(huán),減少汽包壁的溫差,使各部件均勻地膨脹。同時(shí),由于鍋爐產(chǎn)生的蒸汽能得到充分利用,減少了熱量和工質(zhì)損失,可以縮短啟動(dòng)時(shí)間,減少能源消耗。4.2科學(xué)使用,保證機(jī)組啟動(dòng)過程的安全要組織好單元機(jī)組的啟動(dòng)操作,需要應(yīng)用現(xiàn)代化管理科學(xué)中的“網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)”,它可以應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)形式來表達(dá)一項(xiàng)啟動(dòng)任務(wù)中各項(xiàng)操作順序的先后和相互關(guān)系,找出總?cè)蝿?wù)中關(guān)鍵操作和關(guān)鍵路線,并在執(zhí)行過程中進(jìn)行有效的控制與監(jiān)督,保證最合理地使用人力、物力和能源,順利完成任務(wù)。在啟動(dòng)過程中,應(yīng)把握住主要矛盾的發(fā)展,根據(jù)具體情況,按主次、緩急分別進(jìn)行。通過利用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)指導(dǎo)操作,可以明確每一步操作在整個(gè)啟動(dòng)過程中的作用和地位,因而可以發(fā)揮主觀能動(dòng)性,積極地為解決主要矛盾創(chuàng)造條件,同時(shí),可以提高安全操作水平。在我廠機(jī)組檢修過程中這種方法已應(yīng)用得比較成熟,但是在機(jī)組啟動(dòng)操作中,今后也應(yīng)借鑒這種技術(shù)。目前我們使用的啟動(dòng)進(jìn)度表也是一種比較良好的值得推廣的實(shí)踐。但是,要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。如果能再將每一步進(jìn)行細(xì)化分解,可以使啟動(dòng)組織更緊湊,為隨后的啟動(dòng)奠定良好的基礎(chǔ)。4.3做好機(jī)組啟動(dòng)前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作單元機(jī)組啟動(dòng)前充分的準(zhǔn)備工作是安全啟動(dòng)和縮短啟動(dòng)時(shí)間的重要保證。首先檢查發(fā)電機(jī)組的檢修工作全部結(jié)束,所有的工作票按有關(guān)要求終結(jié),風(fēng)、煙、水系統(tǒng)應(yīng)正常,按規(guī)程要求進(jìn)行各項(xiàng)連鎖保護(hù)試驗(yàn),做好啟動(dòng)前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。機(jī)組啟動(dòng)前的各項(xiàng)試驗(yàn)工作要認(rèn)真細(xì)致,確保設(shè)備處于良好狀態(tài)。例如,點(diǎn)火前要對(duì)每只油槍進(jìn)行試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)霧化不好、不過油等缺陷時(shí)要及時(shí)聯(lián)系處理,一旦機(jī)組點(diǎn)火后才發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷,將大大延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間,增加油耗。除了以上條件,還應(yīng)對(duì)外圍專業(yè)準(zhǔn)備好,如燃料上煤、化學(xué)制水、除灰系統(tǒng)投運(yùn)等。盡量提高機(jī)組檢修的質(zhì)量,提高分部試運(yùn)行的質(zhì)量,使一些設(shè)備遺留缺陷或新缺陷及早暴露,以便取得寶貴的檢修時(shí)間,盡量避免出現(xiàn)類似5#機(jī)組的情況。4.4強(qiáng)化各相關(guān)方的配合機(jī)組啟動(dòng)是一件復(fù)雜的操作,尤其是在機(jī)組進(jìn)行檢修后,涉及到各專業(yè)之間的配合,包括機(jī)、電、爐、燃、化、除、熱控以及檢修人員和上級(jí)調(diào)度的配合。值長(zhǎng)要及時(shí)合理地調(diào)動(dòng)人員,做好充足的人員準(zhǔn)備,力爭(zhēng)使任何問題在最短的時(shí)間內(nèi)得到解決。尤其在開機(jī)過程中,要加強(qiáng)機(jī)、爐、電操作的協(xié)調(diào)。避免鍋爐到了沖轉(zhuǎn)參數(shù)而汽機(jī)還不具備沖轉(zhuǎn)條件、或汽機(jī)定速了,發(fā)電機(jī)還未作好并網(wǎng)的準(zhǔn)備或并網(wǎng)后由于設(shè)備缺陷不能帶負(fù)荷等情況的發(fā)生。4.5煤粉點(diǎn)火及旁路系統(tǒng)的調(diào)整(1)這兩次啟動(dòng),從鍋爐點(diǎn)火到蒸汽達(dá)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù)這一階段,用時(shí)比額定時(shí)間超出很多。其原因主要有:①油槍:在機(jī)組改造后,下層8支油槍改為小油槍,出力由1690kg/h降為500～800kg/h,致使點(diǎn)火后,升溫升壓速度慢,長(zhǎng)時(shí)間不見壓力。尤其是在鍋爐打壓放水后,爐膛溫度為室溫,這個(gè)階段耗時(shí)更長(zhǎng)。這點(diǎn)從5#機(jī)啟動(dòng)中可以看出,雖然超時(shí)180min,但耗油只增加了2t多。因此,在后來的機(jī)組檢修中,相繼增加了幾支油槍出力;同時(shí),要定期切換油槍,還要隨著煙溫、風(fēng)溫的逐步提高增投油槍,加強(qiáng)對(duì)燃油二次風(fēng)的調(diào)整,經(jīng)常觀察爐膛火焰,確保油槍著火良好。②投粉時(shí)機(jī)的選擇:在現(xiàn)場(chǎng)鍋爐規(guī)程中規(guī)定,在粉倉粉位達(dá)1m以上,低溫再熱器后煙溫達(dá)280～300℃時(shí)可以投粉;在雙鴨山第一發(fā)電廠中,相同類型機(jī)組的集控規(guī)程規(guī)定,在熱風(fēng)溫度大于200℃時(shí)可投粉;在《鍋爐設(shè)備運(yùn)行(中級(jí)工)》中規(guī)定,熱風(fēng)溫度達(dá)150℃可試投粉。這說明在投粉條件的滿足上有不同的要求,但有一點(diǎn)是共同的,即煤粉投入后要保證著火良好,以防二次燃燒。在保證煤粉著火良好時(shí),根據(jù)煤粉溫度及煤種,可選擇點(diǎn)火后1h投粉。③機(jī)爐專業(yè)配合好,加強(qiáng)對(duì)旁路系統(tǒng)的調(diào)整:在過去改造前的機(jī)組啟動(dòng)中,每次的主要矛盾在暖機(jī)上,總是鍋爐達(dá)沖轉(zhuǎn)參數(shù)了,而汽機(jī)暖缸還不合格?，F(xiàn)在,幾乎每次的啟動(dòng)都是由于鍋爐汽壓低而汽溫高影響沖轉(zhuǎn)。這就需要我們?cè)谂月愤\(yùn)用上改變方式。在鍋爐汽壓達(dá)0.2MPa時(shí)再投入快減,因?yàn)檫@時(shí)爐膛溫度很低,鍋爐各受熱面是安全的,過早投入快減,只會(huì)使汽壓上升更緩慢;在鍋爐汽壓達(dá)0.4MPa時(shí),可投入輔減和疏減,這時(shí)應(yīng)及時(shí)關(guān)閉快減,根據(jù)暖缸情況適當(dāng)調(diào)整輔減和疏減的開度,盡量使暖缸與鍋爐升溫升壓同步進(jìn)行。若過早投入輔減,對(duì)暖缸雖然有利,可是,由于再熱器系統(tǒng)空間比較大,約123.66m3,將加劇汽壓的上升緩慢,增加汽溫的過熱度。(2)在機(jī)組啟動(dòng)中,可維持汽包水位在150mm,這樣一方面可以減少給水泵啟動(dòng)次數(shù),而且可以推遲啟泵,節(jié)約廠用電量,對(duì)減少汽包壁溫差也有一定好處。(3)根據(jù)規(guī)程規(guī)定合理使用法蘭螺栓加熱裝置,以縮短暖缸時(shí)間。當(dāng)高、中壓缸法蘭內(nèi)外壁溫差達(dá)50℃以上,或高、中壓缸脹差達(dá)±1mm以上,法蘭螺栓溫差達(dá)20℃以上時(shí),可投入法蘭加熱裝置;當(dāng)汽輪機(jī)帶負(fù)荷后,脹差由啟動(dòng)測(cè)定最大值降至高壓脹差1.5mm以下,中壓脹差1.0mm以下,法蘭內(nèi)外壁溫差、法蘭與螺栓溫差明顯降低時(shí),可停止法蘭加熱裝置。(4)從機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)曲線圖上可知,機(jī)組沖車升速需要55min,帶負(fù)荷暖機(jī)約需310min。在這個(gè)階段,要嚴(yán)格按規(guī)程規(guī)定執(zhí)行。既不能圖經(jīng)濟(jì)而盲目縮短啟動(dòng)時(shí)間,也不能長(zhǎng)時(shí)間處于暖機(jī)狀態(tài)。2003年7月6日,3#機(jī)在沖轉(zhuǎn)至500r/min時(shí),由于電氣絕緣不合格,不能并網(wǎng),導(dǎo)致低速暖機(jī)長(zhǎng)達(dá)2h,最后致使5#瓦振動(dòng)大停機(jī)。(5)在機(jī)組啟動(dòng)中,由于水質(zhì)不合格,凝結(jié)水不能回收,也嚴(yán)重影響加負(fù)荷。要提前對(duì)檢修過的凝汽器、低加、除氧器等進(jìn)行大水量沖洗,可以大大縮短啟動(dòng)時(shí)間。對(duì)于爐水水質(zhì)不合格時(shí),可以增加定排次數(shù),一方面可以促進(jìn)水循環(huán),另一方面可以保證水質(zhì)。(6)在水壓試驗(yàn)完畢后放水時(shí),可采用“虹吸法”放掉留在立式過熱器內(nèi)的積水,減小點(diǎn)火后的汽溫波動(dòng),提高升溫升壓速度。其操作方法是:利用鍋爐水冷壁下聯(lián)箱放水門降壓放水。鍋爐上部則只開過熱器出口集汽聯(lián)箱上的空氣門,其他各疏水門、空氣門暫不開啟,這樣利用汽包至水冷壁