胡曙光
摘要：本文在对影响机组冷态启动过程延长的原因进行分析的基础上，提出了相应的措施，以缩短启动时间，节约能源消耗，提高启动过程的经济性。
关键词：发电厂；机组；启动时间；经济性
中图分类号：TM31文献标识码：B文章编号：1004一7948(2005)10一0050一03
1前言
在机组冷态启动过程中，由于汽包、汽缸等重大金属部件热膨胀、热应力、热变形等问题的复杂性，安全一直是机组启动的永恒课题。但是，随着机组自动化程度的不断提高、先进设备与技术的应用、人员技术水平的不断提高，以及为了适应火电市场的激烈竞争，节能降耗已经成为火电厂的一个重要课题，尤其是在机组启动过程中的经济性也越来越受到人们的重视。在单元机组启动一次消耗的费用里，除了燃油消耗、电耗、水耗外，还有由于在启动中，交变热应力对机组的寿命损耗和磨损，由于其较难核定计算，更应引起我们的关注。本文就漳泽发电厂215MW机组启动的经济性进行一些思考分析。
2设备概况
漳泽发电厂3#～6#机为前苏联进口的4台215MW机组。锅炉为前苏联“红色工作者”锅炉制造厂制造，型号为EB-670-13.8-545KT型（TITE-215/AC型）蒸汽锅炉。该锅炉为单汽包、自然循环、双炉膛、烟气密封式、抽吸力平衡送风、超高压、一次中间再热、固体排渣燃煤锅炉。在燃烧室两侧墙共布置有16只旋流喷燃器，每侧墙各8只，每层各4只，每只喷燃器出力为5330kg/h，在每只旋流喷燃器内装有油枪。配有2台轴流式引风机、2台离心式送风机，送风机电机为高、低速可以切换的双速电机，2台热风机、2套配有球磨机的中间储仓式制粉系统。为提高热风温度，减少尾部受热面的低温腐蚀，在送风机出口装有2根热风再循环管。汽机为前苏联列宁格勒金属工厂制造，型号为K-215-130-1，该汽轮机为单轴三缸双排汽冲动式机组，直接带动与其装有同一基础的型号为TBB-2202EY3型交流发电机。在新汽压力为12.7MPa、温度为540℃、主汽流量为646t/h、真空为0.0053MPa、循环水温度为20℃、冷却水流量为27500m3/h时，额定功率为215MW，最大功率为220MW。
该厂3#～6#机组于2001一2003年分别进行了DCS及DEH系统改造。
3问题的提出及分析
大型机组启动一次的费用很大，其中燃油消耗的费用约占总费用的60％以上。漳泽发电厂2004年7～9月的总燃油消耗量为276.6168t，其中，用于机组启停的燃油量为180.0561。在漳泽发电厂近期的两次机组启动中：2004年8月19日3#机组B级检修后启动共历时18.3h，比规定时间超出7.8h,燃油量为47.712t，比控制指标32t超出15.712t。其中，从点火到达冲转参数，耗时480min，耗油25.776t，比控制指标14t超出11.776t；2004年7月18日5#机组C级检修后启动共历时16.8h，比规定时间超出6.3h，燃油量为38.621，比控制指标30t超出8.62t。其中，从点火到达冲转参数，耗时360min，耗油16.408t，比控制指标超出2.408t。同时，由于机组启动时间的延长，相应的辅机耗电量及水耗等指标也增加。从以上分析看出：3＃机组启动主要矛盾在启动初期的升温升压阶段，5#机组启动主要矛盾在启动后期的带负荷阶段。
3.12004年8月19日3#机组启动能耗
(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、锅炉上水打压500t，锅炉冲洗450t、启动系统补水9000，按单价27.4元/t计算，水的费用为73980元。
(2)电耗：10.578万kWh（不包括循环泵耗电），按单价2000元／万kWh计算，电的费用为21156元。
(3)油耗：47.712t，按单价3500元/t八计算，油的费用为143136元。
(4)合计费用为238272元。
3.22004年7月18日5#机组启动能耗
(1)水耗：2050t(包括发电机水压试验30t、凝汽器注水查漏600t、除氧器上水240t、锅炉上水打压400t、启动系统补水780t)，按单价27.4元/t计算，水的费用为56170元。
(2)电耗：10.366万kWh（不包括循环泵耗电），按单价2000元／万kWh计算，电的费用为20732元。
(3)油耗：38.621，按单价3500元/t计算，油的费用为135170元。
(4)合计费用为212072元。
3.3启动超时的原因
(1)锅炉上水打压后，炉本体温度低，点火至冲转阶段时间较长。根据规程规定，从点火至带额定负荷共需460min，从点火到达冲转参数即0～0.5MPa共需180min。实际上两次启动这个阶段用时分别为480min和360min。
(2)机组启动中，暴露出一些设备缺陷需要处理：如3#机OPC节流孔堵、除氧头人孔法兰垫漏；5#机励磁机整流柜电流表故障，6#高加内漏、多台给粉机不下粉、磨煤机小风扇故障等都影响了整个启动过程的进度。
4整改措施及分析
4.1选择合理的启动方法
众所周知，单元机组的启动是指从锅炉点火、升温、升压、蒸汽参数达到要求，汽轮机进行暖管、冲车、暖机、定速，发电机并网带基本负荷，锅炉撤油枪逐渐加至满负荷的过程。其实质是火焰、烟气及蒸汽向锅炉和汽轮机金属部件传热的复杂交换过程。冷态启动按新蒸汽参数分类，主要有额定参数启动和滑参数启动两种，滑参数启动又分为真空法和压力法两种。我厂一般都采用滑参数压力法启动，即汽轮机真空只抽到高压主汽阀，启动冲转参数选用适当压力和温度的过热蒸汽（过热度不小于500℃），从冲转到汽轮机达额定转速的全过程，蒸汽参数基本维持不变，而是通过控制汽轮机进汽量来达到控制汽轮机转速的目的。由于开始进入汽轮机的是低温、低压蒸汽，容积流量较大，而且汽温是从低逐渐升高，所以汽轮机的各部件加热均匀，温升迅速，可避免产生过大的热应力和膨胀差。对锅炉来说，低温低压的蒸汽通流量增加，过热器可得到均匀充分的加热，并能促进水循环，减少汽包壁的温差，使各部件均匀地膨胀。同时，由于锅炉产生的蒸汽能得到充分利用，减少了热量和工质损失，可以缩短启动时间，减少能源消耗。
4.2进行严密的启动组织
要组织好单元机组的启动操作，需要应用现代化管理科学中的“网络计划技术”，它可以应用网络形式来表达一项启动任务中各项操作顺序的先后和相互关系，找出总任务中关键操作和关键路线，并在执行过程中进行有效的控制与监督，保证最合理地使用人力、物力和能源，顺利完成任务。在启动过程中，应把握住主要矛盾的发展，根据具体情况，按主次、缓急分别进行。通过利用网络计划技术指导操作，可以明确每一步操作在整个启动过程中的作用和地位，因而可以发挥主观能动性，积极地为解决主要矛盾创造条件，同时，可以提高安全操作水平。在我厂机组检修过程中这种方法已应用得比较成熟，但是在机组启动操作中，今后也应借鉴这种技术。目前我们使用的启动进度表也是一种比较良好的值得推广的实践。但是，要根据现场实际进行及时调整。如果能再将每一步进行细化分解，可以使启动组织更紧凑，为随后的启动奠定良好的基础。
4.3完成充分的启动准备
单元机组启动前充分的准备工作是安全启动和缩短启动时间的重要保证。首先检查发电机组的检修工作全部结束，所有的工作票按有关要求终结，风、烟、水系统应正常，按规程要求进行各项连锁保护试验，做好启动前的各项准备工作。机组启动前的各项试验工作要认真细致，确保设备处于良好状态。例如，点火前要对每只油枪进行试验，发现雾化不好、不过油等缺陷时要及时联系处理，一旦机组点火后才发现设备缺陷，将大大延长启动时间，增加油耗。除了以上条件，还应对外围专业准备好，如燃料上煤、化学制水、除灰系统投运等。尽量提高机组检修的质量，提高分部试运行的质量，使一些设备遗留缺陷或新缺陷及早暴露，以便取得宝贵的检修时间，尽量避免出现类似5#机组的情况。
4.4协调不同专业之间的联系
机组启动是一件复杂的操作，尤其是在机组进行检修后，涉及到各专业之间的配合，包括机、电、炉、燃、化、除、热控以及检修人员和上级调度的配合。值长要及时合理地调动人员，做好充足的人员准备，力争使任何问题在最短的时间内得到解决。尤其在开机过程中，要加强机、炉、电操作的协调。
避免锅炉到了冲转参数而汽机还不具备冲转条件、或汽机定速了，发电机还未作好并网的准备或并网后由于设备缺陷不能带负荷等情况的发生。
4.5需要完善的地方
(1)这两次启动，从锅炉点火到蒸汽达汽轮机冲转参数这一阶段，用时比额定时间超出很多。其原因主要有：①油枪：在机组改造后，下层8支油枪改为小油枪，出力由1690kg/h降为500～800kg/h，致使点火后，升温升压速度慢，长时间不见压力。尤其是在锅炉打压放水后，炉膛温度为室温，这个阶段耗时更长。这点从5＃机启动中可以看出，虽然超时180min，但耗油只增加了2t多。因此，在后来的机组检修中，相继增加了几支油枪出力；同时，要定期切换油枪，还要随着烟温、风温的逐步提高增投油枪，加强对燃油二次风的调整，经常观察炉膛火焰，确保油枪着火良好。②投粉时机的选择：在现场锅炉规程中规定，在粉仓粉位达lm以上，低温再热器后烟温达280～300℃时可以投粉；在双鸭山第一发电厂中，相同类型机组的集控规程规定，在热风温度大于200℃时可投粉；在《锅炉设备运行（中级工）》中规定，热风温度达150℃可试投粉。这说明在投粉条件的满足上有不同的要求，但有一点是共同的，即煤粉投入后要保证着火良好，以防二次燃烧。在保证煤粉着火良好时，根据煤粉温度及煤种，可选择点火后lh投粉。③机炉专业配合好，加强对旁路系统的调整：在过去改造前的机组启动中，每次的主要矛盾在暖机上，总是锅炉达冲转参数了，而汽机暖缸还不合格。现在，几乎每次的启动都是由于锅炉汽压低而汽温高影响冲转。这就需要我们在旁路运用上改变方式。在锅炉汽压达0.2MPa时再投入快减，因为这时炉膛温度很低，锅炉各受热面是安全的，过早投入快减，只会使汽压上升更缓慢；在锅炉汽压达0.4MPa时，可投入辅减和疏减，这时应及时关闭快减，根据暖缸情况适当调整辅减和疏减的开度，尽量使暖缸与锅炉升温升压同步进行。若过早投入辅减，对暖缸虽然有利，可是，由于再热器系统空间比较大，约123.66m3，将加剧汽压的上升缓慢，增加汽温的过热度。
(2)在机组启动中，可维持汽包水位在150mm,这样一方面可以减少给水泵启动次数，而且可以推迟启泵，节约厂用电量，对减少汽包壁温差也有一定好处。
(3)根据规程规定合理使用法兰螺栓加热装置，
以缩短暖缸时间。当高、中压缸法兰内外壁温差达50℃以上，或高、中压缸胀差达士lmm以上，法兰螺栓温差达20℃以上时，可投入法兰加热装置；当汽轮机带负荷后，胀差由启动测定最大值降至高压胀差1.5mm以下，中压胀差1.0mm以下，法兰内外壁温差、法兰与螺栓温差明显降低时，可停止法兰加热装置。
(4)从机组冷态启动曲线图上可知，机组冲车升速需要55min，带负荷暖机约需310min。在这个阶段，要严格按规程规定执行。既不能图经济而盲目缩短启动时间，也不能长时间处于暖机状态。2003年7月6日，3#机在冲转至500r/min时，由于电气绝缘不合格，不能并网，导致低速暖机长达2h，最后致使5#瓦振动大停机。
(5)在机组启动中，由于水质不合格，凝结水不能回收，也严重影响加负荷。要提前对检修过的凝汽器、低加、除氧器等进行大水量冲洗，可以大大缩短启动时间。对于炉水水质不合格时，可以增加定排次数，一方面可以促进水循环，另一方面可以保证水质。
(6)在水压试验完毕后放水时，可采用“虹吸法”放掉留在立式过热器内的积水，减小点火后的汽温波动，提高升温升压速度。其操作方法是：利用锅炉水冷壁下联箱放水门降压放水。锅炉上部则只开过热器出口集汽联箱上的空气门，其他各疏水门、空气门暂不开启，这样利用汽包至水冷壁下联箱间的静压可将积在过热器管内的大部分积水虹吸掉。
(7)利用热风再循环，尽量提高启动初期热风温度。
(8)完善汽包加热装置，利用邻炉蒸汽在未点火的情况下进行加热，可以大大缩短启动时间，减少娥油量；可以提高炉膛温度，有利于点火初期燃油与煤粉的着火；还可以促进建立水循环，大大减小汽包壁温差。
(9)合理利用双速送风机，在风量允许的条件下，尽量低速运行。
综上所述，只要我们合理组织、认真落实，在机组启动中加强协调联系，就可以在保证设备安全可靠的前提下，缩短机组启动时间，提高机组冷态启动的经济性。