超超临界机组启停节能的实践及效果

黄 寅,张 峰,张志挺,李来春

(华能玉环电厂,浙江 玉环 317604)

1 引言

华能玉环电厂目前拥有4台1GW超超临界机组,1号机组于2006年11月28日投产,2号机组于同年12月30日投产;3、4号台机组均于2007年11月投产。由于1 GW超超临界机组系统复杂,每次启动和停运耗能很大,加之电厂处于浙江省大麦屿,用电需求变化大,台风等季节性自然灾害多,机组启停十分频繁。仅2009年4台机组就启停了17台次。华能玉环电厂作为“国内技术水平较高,经济效益较好,单位千瓦用人较少”的大型国有发电企业,积极响应国家节能减排政策,认真履行社会责任,自机组投产后,不断提升企业管理水平,进一步提高节能减排的科技含量和管理能力,对机组启停节能创新管理进行了探索和实践。

2 启停节能创新管理的主要措施

2.1 合理安排启动过程缩短启动时间

原先启动机组时,由于汽轮机暖阀时机掌握不好、锅炉汽温控制难与汽轮机匹配等原因,造成机组启动时间较长。现规定满足启动条件时让汽轮机在第一时间暖阀,即冷态时炉侧过热汽温高于汽轮机主汽阀内壁温100℃时开始暖阀;温热态时炉侧过热汽温高于汽轮机主汽阀内壁温20℃开始暖阀。同时,还规定了各种工况、各种参数下启动时锅炉煤量、给水量的控制策略,尽量增大炉水泵循环流量,减少热排放。通过对煤量、给水量匹配优化后,过热器及再热器减温水量得到大幅度减少,使锅炉汽温得到了有效的控制。

通过以上措施,大大缩短了机组启动时间。据统计,机组每次启动时间比改进前缩短了3 h,可多发电量210万kW·h。

2.2 启动初期采用单侧风机运行

原先启动机组时,锅炉吹扫、点火、升参数、汽机冲转、并网前,均采用两侧送、引风机运行的方式,送风机电流为85 A,引风机电流为180 A。改进后的启动方式采用一侧送、引风机先运行,并网前再启动另一侧送、引风机并入运行。

采用单侧风机运行方式后,在保证相同送风量的情况下,送风机电流为100 A,引风机电流为210 A,风机电流比改进前总共降低220 A,有效地提高了锅炉运行的安全性和稳定性。

机组调停后启动,从锅炉点火到机组并网约8 h,每次启动可节约厂用电1.79万kW·h;机组计划检修后启动,由于在并网前需要完成相关试验,从锅炉点火到机组并网,每次约45 h,每次启动可节约厂用电10.07万kW·h。

2.3 采用汽泵向锅炉上水减少电泵运行时间

原先启动机组时,电泵向锅炉上水,直到机组负荷升到200 MW才停运,造成厂用电消耗很大。通过优化运行方式后,将电泵仅仅作为给水管道、高加等注水升压用,一旦压力升至一定数值后,即并入汽泵,停运电泵,由汽泵来完成冷态冲洗、热态冲洗、锅炉升温升压、暖机、冲转、并网、升负荷等一系列启动过程。

采用廉价的辅汽消耗取代高昂的厂用电消耗,这一措施操作性强,节电效果明显。机组调停后每次启动早停运电泵16 h,可以节约厂用电约5.46万kW·h;计划检修后机组每次启动早停运电泵53 h,可以节约厂用电约18.09万kW·h。

2.4 停机时不启动电泵只控制汽水分离器压力

原先机组停机时,当负荷降至498 MW时,将一台小机汽源由四抽切至辅汽,停用另一台汽动给水泵,启动电动给水泵作热备用,通过调节电动给水泵的勺管和出口再循环调门,保持电泵出口流量大于210 t/h。在此过程中,电动给水泵始终处于旋转备用的运行状态,消耗了大量的厂用电。

通过优化运行方式,在机组负荷下降的过程中,通过汽机调门控制汽水分离器压力,保持汽泵连续可调运行,由汽泵完成停机过程。机组调停后每次停机少运行电泵4 h,可以节约厂用电约1.37万kW·h。计划检修滑参数停机少运行电泵10 h,可以节约厂用电约3.43万kW·h。

2.5 启动时及时投运疏水回收系统

原先机组启停时疏水回收率低、除盐水浪费严重,针对这些问题,检修时在启动疏水回收系统接入临时管,利用机组启动时的疏水,对管路进行冲洗和对系统内的变频器、水泵、阀门等设备进行调试,确保机组每次启动过程中,在疏水水质合格后再投用启动疏水回收系统,并将锅炉疏水回收至凝汽器再利用,用以减少除盐水用量,减缓海淡制水的压力。采用这一措施后,机组每次启动或停运,可以节水2000 t。

2.6 合理安排提高等离子系统投用率

原先机组启动时利用油枪点火,油枪投运时间大于7 h,机组启动消耗燃油大于80 t。通过停运前将A原煤仓烧空或置换适用煤种;停运时检查等离子系统可靠备用;点火前更换运行时间较长的阴极头,合理调整火检冷却风压、载体风压和冷却水压;投入暖风器,启动磨煤机暖磨吹扫,当磨煤机出口温度达到一定数值后,启动给煤机,保持较低给煤量运行,调节磨煤机热风旁路门开度,确保磨煤机出口温度在合格范围;调节A磨煤机入口一次风量维持磨煤机出口一次风管风速合格,观察等离子燃烧器的燃烧情况;根据火焰燃烧情况对一/二次风、等离子发生器电流进行调整;当A磨各燃烧器稳定燃烧10 min后,适当增加A磨煤机出力,使燃烧状况达到最佳。在等离子工作方式时,对A磨煤机煤量最高限进行严格控制,若要再增加机组燃料量需启动第二套制粉系统。

通过以上措施,可以保证和提高等离子系统投用率,机组每次启动可以节约燃油70 t。

2.7 锅炉起压后投入2号高加提高补给水温度

原先机组启动时,2号高加均在机组负荷大于150MW时投运,锅炉补给水仅通过除氧器加热,辅汽消耗量大且锅炉补给水温度低,锅炉补给水温与炉水循环泵出口温差较大,而且燃料消耗多。

优化运行方式后,锅炉起压高旁开度大于5%,冷再有蒸汽后,及时投入2号高加,不仅可以降低除氧器加热压力和辅汽消耗,还能提高锅炉补给水温度,减少旁路向凝汽器排放蒸汽。采用这一措施后,可缩短锅炉升温、升压时间30min,按冷态启动燃料量控制在50～65 t/h计算,可节约标煤30 t;提前并网30min,可多发电量35万kW·h。

2.8 严格控制给水流量使WDC阀零排放

原先机组启动时,锅炉汽水分离器水位,由于燃烧、机组负荷的频繁扰动而跟随波动,使WDC阀经常处于排放状态,这种运行方式不但对主汽压力扰动大,而且热量外排造成燃料消耗增多,加大运行人员的调节强度。

优化运行方式后,严格控制给水流量在规定范围内,当蒸发量大于5%时,依靠炉水泵进行炉水循环,实现WDC阀零排放,锅炉热量得以完全利用。主汽压力波动减小后,主汽温度稳定,燃料量减少,有利于调节锅炉给水和分离器水位。采用这一措施后,启动过程减温水可以投入自动运行,机组调停后每次启动可节约标煤约15 t,计划检修后每次启动可节约原煤约120 t。

2.9 停机过程中合理提前停运辅机

在停机过程中,负荷在500 MW以下运行时,根据机组真空情况,及时调整循泵和真空泵的运行方式。即保留1台循泵运行,停运1台循泵,机组调停后每次可节省厂用电1.6万kW·h;计划检修前滑参数停运每次可节约厂用电4.8万kW·h。

倘若保留1台真空泵运行,停运1台真空泵,机组调停后每次可节省厂用电0.02万kW·h,计划检修前滑参数停运时每次可节约厂用电0.06万kW·h;负荷在450 MW以下运行时,从制粉和风烟系统出发,及时投入A磨煤机等离子助燃,取代投入油枪参与燃烧调整的运行方式,同时停运一侧送、引风机运行,机组调停后每次可节省厂用电2.5万kW·h,计划检修滑参数停运每次可节约厂用电7.5万kW·h。

在采用滑参数方式停机过程中,剩余两套制粉系统运行时,停运1台一次风机,每次停机可节省厂用电0.3万kW·h。

2.10 停机后由邻机循环水提供开冷水

机组正常运行时开冷水通过闭式热交换器冷却闭冷水,由于机组处于停运状态,闭冷水用户相应减少,因此对于开冷水的要求也有所降低(包括温度和流量)。优化运行方式后,可以通过保持机组间循环水联络门小开度开启,由邻机循环水提供开冷水,实现提前停运循泵。

机组在真空系统、轴封系统停运,低压缸排汽温度小于一定数值后,将停运机组侧循环水联络门保持全开,运行机组侧阀门关至小开度,全停停运机组的循泵,并立即将停运机组的凝汽器循环水进出口门关闭,用运行机组的循环水来供停运机组的开冷水,同时加强对停运机组闭冷器冷却水母管压力的监视。采用这一措施后,早停运循环水泵1天,可以节约厂用电11万kW·h。

2.11 停运后及时降低凝泵变频器输出

机组正常运行时,为了达到节电的目的,采取1台凝泵变频运行,1台凝泵工频备用的运行方式。机组停运后,凝泵在满足除氧器上水、高压疏水扩容器喷水、低压缸喷水、旁路减温水、给水泵密封水等用户要求的基础上,及时降低凝泵变频器输出,降低凝泵出口压力,从而达到降低凝泵电流,充分发挥变频器的节能作用。每次停机后将凝泵出口压力由控制切至手动,突破自动方式下最低压力限制,将压力降至更低,使凝泵电流由73 A降至43 A。停机后一般需要让凝泵运行15 h,采用这一措施后,可节电0.5万kW·h。

2.12 停运后提前停运凝泵由凝疏泵供凝杂水

当真空系统、轴封系统、给水系统停运,除氧器水温降到一定程度,确认凝杂水用户中对凝水压力要求较高的用户都已停运时停运凝泵,关闭凝泵再循环门,开启凝疏泵至凝结水管道上水门,由凝输泵供凝杂水用户(如高压疏水扩容器减温水、高低压疏水立管减温水等),实现提前停运凝泵,每次停机可节约厂用电约1万kW·h。

3 启停节能创新管理的实施效果

3.1 经济效益显著

通过对机组运行方式的优化,在无技改项目的情况下,机组启停过程节能效果明显。

经过改造机组调停后每次启动可节约厂用电7.25万kW·h,燃油70 t,除盐水2000 t,标煤45 t,多发电量210万kW·h;每次计划检修后启动机组可节约厂用电28.16万kW·h,燃油70 t,除盐水2000 t、标煤150 t,多发电210万kW·h;每次调停停机可节约厂用电18.29万kW·h、除盐水2000 t;每次计划检修前滑参数停机可节约厂用电43.25万kW·h、除盐水2000 t。按照厂用电397.01元/(MW·h)、燃油5954元/t,除盐水6元/t,燃煤681.85元/t计算,2009年机组17台次启动和17台次停运(其中计划检修机组启停3次),共取得经济效益2467.3万元。

由于机组启停过程中,循泵、凝泵、送风机、引风机、一次风机等重要辅机运行时间的缩短,将带来重要辅机使用寿命的提高、检修周期的延长、维修费用的减少等诸多益处。

3.2 社会效益良好

作为一个具有社会责任感的企业,将节约资源和保护环境的基本国策落到实处,为建设低投入、高产出,低消耗、少排放,能循环、可持续的国民经济体系和资源节约型、环境友好型社会做出贡献。2008年1月,华能玉环电厂被华能集团命名为“节约环保型示范燃煤电厂”,2009年9月,华能玉环电厂作为唯一的火电工程项目,荣获建国60周年“百项经典暨精品工程”称号。

4 结语

华能玉环电厂对1GW超超临界燃煤发电机组启停节能创新管理的探索和实践,符合国家建设资源节约型、环境友好型企业的要求。机组投产后取得了良好的经济效益和社会效益,促进了企业核心竞争力的提升。该项目获得“2010年度华能集团科学技术进步奖一等奖”、“2010年度中电联全国电力行业企业管理创新成果奖二等奖”。

华能玉环电厂在1GW超超临界机组启停节能创新管理中采用的优化运行方式和一系列技术措施,将对后续1 GW超超临界燃煤发电机组的高效运营提供经验与参考。