300 MW火电机组滑参数停机节能技术研究

郑文广，司顺勇，朱良松，刘博

(华电电力科学研究院，杭州 310030)

0 引言

截至2012年年底，我国发电总装机容量达到1 144 GW，其中火电机组828 GW，占总装机容量的72.5%。随着我国近年来燃煤机组装机容量的快速增长，电力企业不断加强火电机组的技术创新，陆续规模化实施了火电机组汽轮机侧热力系统优化、燃煤火电机组整体优化和火电机组环保设施改造等项目，机组供电煤耗和排放指标大幅下降[1-3]。机组启、停次数呈逐年递增态势，如何降低机组停机过程中的能耗已逐渐成为火电机组生产经营活动的重点工作之一。然而，机组停机过程的节能工作还处于初级阶段，机组停机过程缺乏科学指导，未形成网络化、制度化、标准化的过程控制，所以，对机组滑参数停机节能的研究势在必行。本文以300 MW亚临界自然循环、中间储仓式制粉系统机组为研究对象，详细分析机组滑参数停机(以下简称滑停)过程中油耗、电耗偏高的原因，并给出相应的应对措施。

1 滑参数停炉节油措施

1.1 滑停过程中助燃油耗高的原因

(1)滑停烧粉仓时，在低粉位情况下给粉机易出现卡涩、出粉不均等情况。此时，微油点火油枪着火不可靠，不能起到真正的稳燃作用，不得不投入主油枪助燃(一般为1.5 t/h)。

(2)因给粉机卡涩、出粉不均等问题造成粉仓烧空时间延长，投油助燃时间也相应延长。

(3)机组低负荷运行时间太长，延长了投油助燃的时间，造成油耗升高。

1.2 烧空粉仓过程分析及应对措施

300 MW机组为中间储仓式制粉系统，正常滑参数停机必须将粉仓内存粉烧空，以确保粉仓安全及再次启动时给粉机运行正常。停炉烧空粉仓过程最不稳定的因素源于给粉机出粉不均、给粉机卡涩，解决了给粉机运行不稳定的问题，也就在很大程度上解决了安全、经济停炉的问题。

1.2.1 给粉机卡涩、出粉不均的原因分析

某电厂300 MW机组锅炉燃用煤种为烟煤，制粉系统为中间储仓式，送粉方式为制粉乏气送粉。该系统运行中存在如下问题：

(1)由于煤种挥发分较高，磨煤机出口温度一般保持在65～70 ℃，新制备的煤粉温度一般不高于60 ℃，煤粉中水分比热风送粉方式的制粉系统高，煤粉更易在煤粉仓中出现结块、“搭桥”现象。

(2)由于烟煤的挥发分相对较高，易出现自燃，这是造成粉仓温度升高、粉仓内煤粉自燃焦结的根本原因；粉仓密封性较差是造成粉仓温度升高的重要原因。因此，运行中经常出现因粉仓温度高造成给粉机卡涩、出粉不均、燃烧不稳等现象。

(3)甲、乙粉仓正常运行中保持的粉仓粉位较高(一般都控制在3.5 m以上)，贴壁煤粉流动性差，长此以往，贴壁煤粉便集结成块状而不能随主流煤粉下降，甚至部分由于结块后自燃形成焦炭，这些块状的煤粉通过给粉机时便有可能造成给粉机卡涩、联轴器断销子；也可能由于贴壁煤粉的坍塌造成给粉机出粉不均、给粉机自流等情况的发生，这就出现了所说的给粉机出粉不均，俗称“窜火嘴”，亦称“窜给粉机”。只有等结块的煤粉脱落殆尽或不再有结块的煤粉脱落时，给粉机才能恢复正常运行。

1.2.2 粉仓换粉操作

由上节内容可知，只要在机组正常运行中做好定期降粉及降粉温、停炉前对粉仓进行彻底的换粉操作，就能保证停炉过程中给粉机出粉均匀且燃烧稳定，特别是对甲、乙粉仓进行充分的换粉操作更为重要。

(1)丙、丁粉仓换粉工作日常化，做到机组停运前无需对丙、丁粉仓进行专门的换粉操作就可以保证给粉机运行稳定。机组停运时，在丙、丁粉仓烧空过程中无需投油助燃。

(2)甲、乙粉仓换粉经常化，机组停运前重点换粉。

根据停机工作安排，在机组停运前8 h左右进行粉仓换粉，如果时间太短，可能会由于换粉不充分而达不到预期效果。换粉操作的关键是将粉仓粉位烧低，并使粉仓四壁脱落的结块煤粉通过给粉机送入炉膛，直至所有的给粉机不再出现卡涩、来粉不均等异常，且粉仓温度开始降低。为减少临时换粉时给粉机出粉不均、给粉机卡涩情况的发生，机组正常运行中经常(每3～5天进行一次)进行换粉操作。

为尽可能减少换粉操作过程中因给粉机故障或来粉不均对燃烧及机组负荷的影响，进行换粉操作时保持机组负荷在260～280 MW，并维持4套制粉系统运行。因给粉机在较低的转速下出现卡涩或出粉不均时对整个燃烧工况及蒸汽参数的影响相对较小，同时要尽量缩短换粉时间，在粉仓粉位高于3.0 m时保持给粉机转速在500 r/min左右，在粉仓粉位低于3.0 m后要适当降低换粉操作时给粉机的转速(可维持在400 r/min左右)。

(3)换粉操作最好先从乙制粉系统进行，一则甲组给粉机在没有进行换粉前其粉仓粉位较高，给粉机运行相对稳定；二则甲组给粉机运行稳定有利于燃烧工况的稳定；三则最后进行甲粉仓换粉，其换粉结束时间离最后的停炉时间较短，新粉重新结块的可能性不大。

乙粉仓换粉结束后，重新制备新粉至乙粉仓粉位在3.5 m左右，给粉机运行全部稳定后，对甲制粉系统进行换粉操作。进行甲制粉系统换粉操作时，因乙、丙、丁组给粉机运行相对稳定，且在要求的负荷范围内燃烧调整裕量较大，所以燃烧稳定性较好。

1.2.3 换粉方法比较

根据机组停运前准备时间的充裕程度，换粉方法可分为快速换粉和缓慢换粉。

(1)快速换粉方法。停用要进行换粉操作制粉系统的给煤机，待磨煤机内存粉抽净后停用磨煤机进行快速烧粉换粉。这种换粉方式的优点是：换粉速度快，适合在停炉前所给准备时间较短的情况下使用。其缺点是：烧粉过程中可能会出现多个给粉机在相对集中的时间内出现卡涩、出粉不均等情况，对燃烧工况及汽温、汽压等参数影响相对较大，换粉操作时需加强监盘力量。

(2)缓慢换粉方法。降低要进行换粉操作制粉系统的出力，或开启该制粉系统至输粉机切向挡板输粉至相邻制粉系统或邻炉粉仓粉位最低的粉仓，使进行换粉操作的粉仓粉位缓慢下降，以尽量避免多个给粉机在相对集中的时间内发生卡涩、出粉不均等情况，减少给粉机异常时对整个燃烧工况的影响。其优点是：换粉过程中给粉机异常对燃烧的影响相对较弱，集中发生给粉机异常的概率较小，适合在停炉前所给准备时间较长的情况下使用。其缺点是：换粉过程较长，且因换粉过程中制粉系统低出力运行而经济性较差，如配合输粉机使用则可避免换粉过程中制粉系统低出力运行，同时也可避免制粉系统低出力运行造成排烟温度升高。

1.2.4 准备工作结束后停炉过程控制

为更有利于小油枪对煤粉气流的引燃，确保小油枪在停炉过程及机组再次启动时的使用效果，最好于停炉前3 h左右将甲原煤仓烧空并对甲原煤仓再上50～100 t的易燃优质煤(即便停炉时原煤仓没有烧空，也可以保证机组再次启动时微油点火油枪所点燃的煤为优质易燃煤，这样甲原煤仓的煤如果不在机组大、小修状况下，就可以不烧空)。

换粉工作结束后，维持甲、乙粉仓粉位不高于3.0 m且乙粉仓粉位低于甲粉仓粉位的状态运行，待丙(或丁)粉仓烧空且丁(或丙)组给粉机出现2个给粉机不出粉后，停用乙给煤机、乙磨煤机，继续保持甲制粉系统正常制粉。待丙(或丁)粉仓烧空停用后，保持甲制粉系统继续制粉30 min左右，停用甲给煤机、甲磨煤机，甲粉仓开始烧粉。乙给煤机、乙磨煤机停用后，为确保给粉机由上而下逐层停用，应适当提高#9～#12给粉机转速，适当降低#7，#8给粉机转速，维持#1～#8给粉机在450 r/min左右运行，此时机组负荷一般不会高于150 MW，可视燃烧情况投入所有小油枪稳燃。

煤三层给粉机不出粉后可对角关闭2个一次风门，以尽量减少进入炉膛的冷风，更好地维持燃烧稳定，同时因一次风量减少致使排粉机、吸风机电流下降，也有利于节能停机。

煤三层出现2个给粉机不出粉后可适当提高#5～#8给粉机转速，并尽量保持同层给粉机转速一致，以利于减小因给粉机不出粉造成蒸汽压力下降的幅度和速度。

解除#1～#4给粉机自动控制，使其稳定在450 r/min左右运行，以利于小油枪稳定、可靠地引燃各自对应的煤粉气流，保持燃烧稳定。乙粉仓烧空后，停用乙排粉机。继续提高#5，#6给粉机转速，使其尽快烧空停用并关闭其对应的一次风挡板，仅维持#1～#4 给粉机运行。为防止给粉机在高转速下突然烧空或卡涩、出粉不均等情况对燃烧的影响，可控制给粉机转速始终在450 r/min左右运行或逐一提高给粉机转速逐个进行烧空，直至最后全部停用。

烧粉仓过程中，一般#24，#19，#14，#15，#12，#9，#3，#5给粉机相对烧粉过程较长，可有意识地适当提高上述给粉机的出力或提前增大其出力。

1.2.5 取得的效果

(1)停炉前经过充分的换粉操作，滑停过程中给粉机出粉均匀稳定，可以顺利进行烧空粉仓的工作。

(2)由于滑停过程可调裕量相对较大，运行稳定、燃烧稳定，主蒸汽压力可以平稳变化，主蒸汽温度可以投入自动调整，汽包水位波动大大减轻，汽包水位更易于控制，从而避免某个给粉机烧空后机组负荷及蒸汽参数的突降时给水压力、减温水量相互之间的影响，运行操作量大大减少；同时，在很大程度上避免了汽包满水、缺水事故及水冲击事故。

(3)由于燃烧稳定，最低投油稳燃负荷可以降低至130 MW左右，大大缩短了投油助燃时间；同时避免了投主油枪助燃，仅使用微油点火油枪助燃就可以完成整个滑停过程，停机助燃用油仅需1～2 t，大大节约了停机助燃用油。

(4)整个停机过程蒸汽压力的下降相对较平缓，汽包能够得到较充分的冷却，汽包壁温下降较为均匀，且汽包壁温差较小，有利于延长汽包的使用寿命并安全停机。

2 滑参数停炉节电措施

2.1 机组深度滑停，减少启动电动给水泵电耗

按照常规停机方式，机组解列、锅炉熄火后汽包压力一般不低于4.0 MPa。随着时间的延长，汽包压力缓慢降低，汽包水位也会逐渐降低，为了防止汽包水位降低后造成汽包上下壁温差增大，一般会待汽包水位达“零位”后启动凝结水泵(用以提供电动给水泵密封水)、电动给水泵向汽包上水，待汽包满水后停运电动给水泵，此过程一般需15～20 min。要使汽包达到带压放水参数，一般需启动3～4次凝结水泵和电动给水泵。

由于采取措施使滑停过程平稳进行，滑停过程中机组负荷及主蒸汽压力平稳下降，汽包冷却充分，滑停结束时汽包壁温比较均匀，不会出现大的壁温差。滑停过程中采用汽轮机调门开度、管道输水门配合锅炉降压烧粉，可在不延长烧粉进程的前提下尽量降低主蒸汽压力至2.0 MPa，此时汽包壁温仅230 ℃左右，机组停运汽包满水后，汽包壁温差远远低于规程56 ℃的规定值。通过实践，此状态至锅炉快速放水，无需对汽包进行上水，汽包壁温差仍然较小，一般可控制在20 ℃左右。这样就减少了启动凝结水泵、电动给水泵上水时间各1 h，节约厂用电5 300 kW·h左右。

2.2 单台运行循环水泵及凝结水泵

根据运行实际，机组负荷低于150 MW后，一般单台循环水泵即可维持凝汽器真空不低于-90 kPa长时间运行。而在停机过程中，机组负荷自150 MW降到0 MW的时间一般不低于1 h，以高速循环水泵正常运行功率1 400 kW计算，滑停过程中及时停运1台高速循环水泵可节约电耗至少1 400 kW·h。

2.3 滑停过程中降低厂用电的其他措施

(2)锅炉熄火后，及时停运一侧吸、送风机，采用单侧风机吹扫炉膛；严格控制锅炉熄火后炉膛吹扫5 min的要求，吹扫结束及时停运吸、送风机，以降低吸、送风机电耗。

(3)吸、送风机停运10 min后，及时停运吸、送风机润滑油泵。

(4)空气预热器入口烟温低于120 ℃时，及时停运空气预热器。

(5)炉膛出口烟温低于60 ℃，及时停运火检风机。

3 节能效果

300 MW 机组滑参数停机，通过采取优化停机过程中烧空粉仓的措施，缩短机组滑停时间约2 h。通过优化停机后汽包上水控制措施并采取节能停机措施后，辅机运行时间大大缩短，循环水泵运行时间缩短2 h，磨煤机、排粉机运行时间缩短2 h，电动给水泵运行时间缩短1 h，凝结水泵、凝升泵运行时间缩短2 h。

优化前每次停机耗油13 t，优化后每次停机耗油3 t，每次停机节约10 t燃油，节约资金7万元；优化前每次停机耗电94.4 MW·h，优化后每次停机少耗电23.07 MW·h，每次停机节电率达到24.43%，节约资金1.2万元。综合以上2项，每次停机可节约资金8.2万元。

4 结束语

300 MW机组通过粉仓换粉操作，保证停炉过程中给粉机出粉均匀且燃烧稳定，大大缩短了投油助燃时间，降低了机组停机油耗，具有重要的经济效益和社会效益。

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参考文献：

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