華能玉環(huán)電廠1000MW超超臨界機組啟停節(jié)

1、1000MW超超臨界機組啟停節(jié)能創(chuàng)新管理的探索與實踐黃寅1，張峰1，張志挺1，李來春1（1.華能玉環(huán)電廠，浙江省玉環(huán)縣大麥嶼 317604）摘 要： 1000MW超超臨界機組，設(shè)備龐大，系統(tǒng)復(fù)雜，每次啟動和停運消耗都很大，需要采取措施、創(chuàng)新方法、加大管理，實現(xiàn)最大限度的節(jié)能降耗。華能玉環(huán)電廠作為國內(nèi)1000MW超超臨界機組技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)始者和推動者，在機組啟停節(jié)能創(chuàng)新管理方面進行了諸多有益嘗試，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。本文對華能玉環(huán)電廠機組啟停節(jié)能創(chuàng)新管理及效果進行了細(xì)致分析，對該技術(shù)在類似發(fā)電機組中的推廣應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：1000MW；超超臨界機組；啟停；節(jié)能；創(chuàng)新1 概

2、述。華能玉環(huán)電廠是華能集團落實科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”企業(yè)，推進節(jié)能減排的重大電源項目，是國家“863”計劃1000MW超超臨界發(fā)電技術(shù)課題研究的依托工程。華能玉環(huán)電廠的成功建設(shè)使國內(nèi)電力工業(yè)在設(shè)計、制造、安裝、工程建設(shè)管理、調(diào)試、運行管理等方面取得了長足的進步，大幅度縮短了與世界先進發(fā)電技術(shù)的差距，成為國家實施節(jié)能減排戰(zhàn)略的一個成功典范，引領(lǐng)國內(nèi)1000MW超超臨界機組的規(guī)模發(fā)展。目前，華能玉環(huán)電廠擁有四臺1000MW超超臨界機組，#1機組于2006年11月28日投產(chǎn)，實現(xiàn)1000MW超超臨界機組在國內(nèi)率先投產(chǎn)，#2機組同年12月30日投產(chǎn);二期工程連續(xù)建設(shè)，兩臺機組均為2

3、007年11月投產(chǎn)。華能玉環(huán)電廠41000MW超超臨界機組。鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司（三菱重工業(yè)株式會社提供技術(shù)支持）設(shè)計的超超臨界變壓運行直流鍋爐（型號：HG-2953/27.56-YM1），鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量2953t/h，主蒸汽額定溫度為605C，主汽壓力27.56 MPa，再熱汽溫603 C，再熱汽壓5.94MPa；啟動系統(tǒng)采用內(nèi)置式汽水分離器和爐水循環(huán)泵；點火系統(tǒng)同時配備了油槍和等離子系統(tǒng)。汽輪機為上海汽輪機廠（德國西門子公司提供技術(shù)支持）設(shè)計的一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機（型號：N1000-26.25/600/600(TC4F)），額定功率1000MW

4、，主蒸汽額定溫度為600C，主汽壓力26.25MPa，再熱汽溫600C，再熱汽壓力5.35MPa；采用八級不可調(diào)整抽汽；給水系統(tǒng)設(shè)置兩臺50容量的汽動給水泵和1臺25容量的電動啟動給水泵；旁路系統(tǒng)采用容量為40%BMCR的高、低壓兩級串聯(lián)系統(tǒng)。2 1000 MW超超臨界機組啟停節(jié)能創(chuàng)新管理的實施背景。2.1 啟停節(jié)能創(chuàng)新管理勢在必行。1000MW超超臨界機組技術(shù)代表了火力發(fā)電領(lǐng)域的國際最高技術(shù)水平。由于機組大，系統(tǒng)復(fù)雜，機組每次啟動和停運消耗都很大，加之華能玉環(huán)電廠地處浙江省，用電需求變化大，臺風(fēng)等季節(jié)性自然災(zāi)害多，機組啟停較為頻繁，據(jù)統(tǒng)計，2009年電廠四臺機組共啟停17臺次，按傳統(tǒng)方法，啟

5、停過程中消耗較大。為做好節(jié)能減排、降本增效工作，創(chuàng)新方法，加強管理，努力探索1000MW超超臨界機組啟動與停運的最優(yōu)途徑，實現(xiàn)機組啟動和停運消耗的不斷下降，已經(jīng)成為一項勢在必行的工作。2.2 啟停節(jié)能創(chuàng)新管理是大型發(fā)電企業(yè)履行社會責(zé)任的體現(xiàn)。一個真正具有社會責(zé)任感的企業(yè)，應(yīng)該是在利國利民、促進環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上實現(xiàn)利益最大化。在構(gòu)建社會主義和諧社會和生態(tài)文明的時代背景下，企業(yè)的功能不僅在于繳納稅款和賺取利潤，還應(yīng)更多地關(guān)心環(huán)境和生態(tài)、推動社會進步等等。作為“國內(nèi)技術(shù)水平最高，經(jīng)濟效益最好，單位千瓦用人最少”的大型國有發(fā)電企業(yè)，華能玉環(huán)電廠積極響應(yīng)國家節(jié)能減排政策，積極履行社會責(zé)任，不

6、斷提升企業(yè)管理水平，進一步提高節(jié)能減排的科技含量和管理能力，最大限度地實現(xiàn)節(jié)能發(fā)展。機組啟停節(jié)能創(chuàng)新管理的研究、探索和實踐就是其中一項集中體現(xiàn)。 3 1000 MW超超臨界機組啟停節(jié)能創(chuàng)新管理的主要措施。3.1 啟動過程合理安排，縮短啟動時間。原啟動過程，由于汽輪機暖閥時機掌握不統(tǒng)一、鍋爐汽溫控制難與汽輪機相匹配等原因，造成機組啟動時間較長。通過摸索規(guī)律，總結(jié)經(jīng)驗，規(guī)定滿足條件時汽輪機第一時間暖閥：冷態(tài)時爐側(cè)過熱汽溫高于汽輪機主汽閥內(nèi)壁溫100時即開始暖閥，溫?zé)釕B(tài)時爐側(cè)過熱汽溫高于汽輪機主汽閥內(nèi)壁溫20即開始暖閥；同時規(guī)定了各種工況、各種參數(shù)下啟動時鍋爐煤量、給水量的控制策略，盡量增大爐水泵循

7、環(huán)流量，減少熱排放。通過煤量、給水量匹配優(yōu)化后，過熱器及再熱器減溫水量得到大幅減少，使鍋爐汽溫得到了有效的控制。通過以上方法，大大縮短了機組啟動時間，據(jù)統(tǒng)計，每次啟動時間較以往縮短了3小時，多發(fā)電量210萬kWh。3.2 啟動過程，初期采用單側(cè)風(fēng)機運行方式。原啟動方式，鍋爐吹掃、點火、升參數(shù)、汽機沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)前均采用兩側(cè)送、引風(fēng)機運行的方式，送風(fēng)機電流為85A，引風(fēng)機電流為180A；目前改進的運行方式為啟動過程采用單側(cè)送、引風(fēng)機運行，并網(wǎng)前啟動另一側(cè)送、引風(fēng)機并入運行。采用單側(cè)風(fēng)機運行方式后，在保證相同送風(fēng)量的情況下，送風(fēng)機電流為100A，引風(fēng)機電流為210A，風(fēng)機電流一共降低220A。機組調(diào)停

8、后啟動，從鍋爐點火到機組并網(wǎng)，每次約8小時，每次啟動可節(jié)約廠用電1.79萬kWh；機組計劃檢修后啟動，由于在并網(wǎng)前需要完成相關(guān)試驗，從鍋爐點火到機組并網(wǎng)，每次約45小時，每次啟動可節(jié)約廠用電10.07萬kWh。在機組并網(wǎng)前投入另一側(cè)風(fēng)機運行，有效的提高了鍋爐運行的安全性和穩(wěn)定性。3.3 啟動過程，采用汽泵向鍋爐上水，大幅減少電泵運行時間。原啟動方式，電泵從鍋爐上水即啟動，一直到機組負(fù)荷200MW才停運，廠用電消耗很大。通過優(yōu)化運行方式后，電泵僅僅作為給水管道、高加等注水升壓用，壓力升至一定數(shù)值之后，即并入汽泵，停運電泵，由汽泵來完成冷態(tài)沖洗、熱態(tài)沖洗、鍋爐升溫升壓、暖機、沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)、升負(fù)荷等一

9、系列過程，用廉價的輔汽消耗取代了高昂的廠用電消耗，此種方式可操作性強，節(jié)電效果明顯。機組調(diào)停后啟動每次早停運電泵16小時，節(jié)約廠用電約5.46萬kWh；計劃檢修后機組啟動每次早停運電泵53小時，節(jié)約廠用電約18.09萬kWh。3.4 停機過程，控制汽水分離器壓力，實現(xiàn)不啟動電泵。原停機方式為當(dāng)機組負(fù)荷降至498MW時，將一臺小機汽源由四抽切至輔汽，停用另一臺汽動給水泵，啟動電動給水泵，通過調(diào)節(jié)電動給水泵的勺管以及出口再循環(huán)調(diào)門，保持電泵出口流量大于210t/h。在此過程中，電動給水泵始終處于旋轉(zhuǎn)備用的運行狀態(tài)，即未對外做功，卻消耗了大量的廠用電。只有在機組負(fù)荷降至150MW時，電動給水泵才并入

10、運行，將第二臺汽泵停運。通過優(yōu)化運行方式，在機組負(fù)荷下降的過程中，通過汽機調(diào)門控制汽水分離器壓力，保持汽泵連續(xù)可調(diào)運行，由汽泵完成停機過程。機組調(diào)停每次停機少運行電泵4小時，節(jié)約廠用電約1.37萬kWh；機組計劃檢修滑參數(shù)停機少運行電泵10小時，節(jié)約廠用電約3.43萬kWh。3.5 啟動過程，及時投用疏水回收系統(tǒng)。每次機組啟停過程中的疏水回收率低，造成除鹽水的浪費。利用機組檢修機會，在啟動疏水回收系統(tǒng)接入臨時管，利用機組啟動時的疏水對管路進行沖洗和對系統(tǒng)內(nèi)的變頻器、水泵、閥門等設(shè)備進行調(diào)試，確保在每次機組啟動過程中當(dāng)疏水水質(zhì)合格后可投用啟動疏水回收系統(tǒng)，將鍋爐疏水回收至凝汽器利用，減少除鹽水用

11、量，減緩海淡制水的壓力。經(jīng)過試驗，每次啟動或停運平均節(jié)水2000噸。3.6 合理安排，提高等離子系統(tǒng)投用率。原啟動方式，利用油槍點火，油槍投運時間大于7小時，機組啟動消耗燃油量大于80噸。通過提前合理安排，實現(xiàn)無油啟動或少油啟動。每次停機前將A原煤倉燒空或置換煤種為適用煤種；機組停運時檢查等離子系統(tǒng)可靠備用，點火前更換運行時間較長的陰極頭，合理調(diào)整火檢冷卻風(fēng)壓、載體風(fēng)壓和冷卻水壓力；投入暖風(fēng)器，啟動磨煤機暖磨吹掃，當(dāng)磨煤機出口溫度達(dá)到一定數(shù)值后，啟動給煤機，保持較低給煤量運行，調(diào)節(jié)磨煤機熱風(fēng)旁路門開度確保磨煤機出口溫度在合格范圍，調(diào)節(jié)A磨煤機入口一次風(fēng)量維持磨煤機出口一次風(fēng)管風(fēng)速合格，觀察等離

12、子燃燒器的燃燒情況；根據(jù)火焰燃燒情況對一/二次風(fēng)、等離子發(fā)生器電流進行調(diào)整；當(dāng)A磨各燃燒器穩(wěn)定燃燒10分鐘后，可適當(dāng)增加A磨煤機出力，使燃燒狀況達(dá)到最佳；在等離子方式時對A磨煤機煤量最高限進行嚴(yán)格控制，若要再增加機組燃料量需啟動第二套制粉系統(tǒng)。通過以上方法能保證和提高等離子系統(tǒng)投用率，每次啟動平均可節(jié)約燃油70噸。3.7 鍋爐起壓后，及時投入#2高加系統(tǒng)提高鍋爐補給水溫度。原啟動方式，#2高加均在機組負(fù)荷大于150MW時投運，鍋爐補給水僅通過除氧器加熱，輔汽消耗量大且鍋爐補給水溫度低，鍋爐補給水溫度與爐水循環(huán)泵出口溫差大，燃料消耗多。鍋爐起壓高旁開度大于5%，冷再有蒸汽后，及時投入#2高加，不

13、僅可以降低除氧器加熱壓力和輔汽消耗，而且能提高鍋爐補給水溫度，減少旁路向凝汽器排放的蒸汽量，減少熱量損失，進而減少鍋爐啟動過程燃料消耗，加快鍋爐升溫升壓速率。經(jīng)試驗統(tǒng)計，采用此方式可縮短鍋爐升溫升壓時間30min，按冷態(tài)啟動燃料量控制在5065 t/h計算，可節(jié)約標(biāo)煤30噸，；提前并網(wǎng)30分鐘，多發(fā)電量35萬kWh。3.8 維持汽水分離器低水位運行，實現(xiàn)WDC閥零排放或少排放。原啟動方式，機組啟動初期，鍋爐汽水分離器水位由于燃燒、機組負(fù)荷的頻繁擾動而波動，WDC閥常常處于排放狀態(tài)，對主汽壓力擾動較大，造成鍋爐減溫水流量波動較大，而且熱量外排造成燃料消耗增多，運行人員調(diào)節(jié)強度大。嚴(yán)格控制給水流量

14、在規(guī)定范圍內(nèi)，當(dāng)蒸發(fā)量大于5%時，依靠爐水泵進行爐水循環(huán)，完全可以實現(xiàn)WDC閥零排閥放，鍋爐熱量得以完全利用。采用WDC閥零排放或少排放后，主汽壓力擾動減少，主汽溫度穩(wěn)定，燃料量減少，運行人員調(diào)節(jié)強度減?。恢髌麎毫Σ▌訙p小后，又有利于鍋爐給水、分離器水位的調(diào)節(jié)。經(jīng)試驗采用此方式，啟動過程減溫水可以投入自動運行，調(diào)停后啟動每次節(jié)約標(biāo)煤約15噸，計劃檢修后啟動每次節(jié)約原煤約120噸。3.9 停機過程中，合理提前停運輔機。在停機過程中，采用逆向思維的方式，研究合理提前停運機組各個輔機的可行性，并加以討論和實踐。負(fù)荷在500MW以下運行時，從機組真空方面入手，考慮到影響機組真空的主要因素為循環(huán)水系統(tǒng)和

15、真空系統(tǒng)，而這兩個系統(tǒng)中，主要輔機為循泵和真空泵，在確保機組安全穩(wěn)定運行的前提下，根據(jù)機組真空情況，及時調(diào)整循泵以及真空泵運行方式：保留一臺循泵運行，停運一臺循泵，調(diào)停每次可節(jié)省廠用電1.6萬kWh，計劃檢修前滑參數(shù)停運每次可節(jié)約廠用電4.8萬kWh；保留一臺真空泵運行，停運一臺真空泵，調(diào)停每次可節(jié)省廠用電0.02萬kWh，計劃檢修前滑參數(shù)停運每次可節(jié)約廠用電0.06萬kWh；負(fù)荷在450MW以下運行時，從制粉系統(tǒng)和風(fēng)煙系統(tǒng)出發(fā)，及時投入A磨煤機等離子助燃，取代投入油槍參與燃燒調(diào)整的運行方式，同時停運一側(cè)送、引風(fēng)機運行，調(diào)停每次可節(jié)省廠用電2.5萬 kWh，計劃檢修滑參數(shù)停運每次可節(jié)約廠用電7

16、.5萬 kWh；而在滑參數(shù)方式停機過程中，剩余兩套制粉系統(tǒng)運行時，停運一臺一次風(fēng)機，每次停機可節(jié)省廠用電0.3萬kWh。在停機的整個過程中，利用科學(xué)的管理方法，對逐個系統(tǒng)，逐個設(shè)備的停運加以分析和論證，挖掘節(jié)約廠用電的潛力。3.10 機停運后，由鄰機供開冷水，提前停運循泵。機組正常運行時，開冷水通過閉式熱交換器冷卻閉冷水，而由于機組處于停運狀態(tài)，閉冷水用戶相應(yīng)減少，因此對于開冷水的要求也有所降低（包括溫度和流量），完全具備節(jié)能的潛力，可以通過保持機組間循環(huán)水聯(lián)絡(luò)門小開度開啟，由鄰機循環(huán)水供開冷水，實現(xiàn)提前停運循泵。通過周全考慮，機組在真空系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)停運，低壓缸排汽溫度小于一定數(shù)值后，將停運

17、機組側(cè)循環(huán)水聯(lián)絡(luò)門保持全開，運行機組側(cè)閥門關(guān)至小開度，全停停運機組的循泵，并立即將停運機組的凝汽器循環(huán)水進出口門關(guān)閉，用運行機組的循環(huán)水來供停運機組的開冷水系統(tǒng)，同時注意加強對停運機組閉冷器冷卻水母管壓力的監(jiān)視。采用此種運行方式，早停運循環(huán)水泵運行一天，就可以節(jié)約廠用電11萬kWh。3.11 機組停運后，充分發(fā)揮凝泵變頻的節(jié)能作用。玉環(huán)電廠凝結(jié)水泵為一臺工頻，一臺變頻，機組正常運行時，為了達(dá)到節(jié)電的目的，采取變頻運行，工頻備用的方式。機組停運后，凝泵仍處于運行狀態(tài)，凝泵是6kV的大功率輔機，如何盡早停運凝泵，或減少凝泵運行的耗電量，是實現(xiàn)停機后節(jié)能的關(guān)鍵。首先從凝結(jié)水的用戶入手，停機后凝泵除了

18、給除氧器上水外，還要滿足凝雜水的各個用戶要求（主要是凝結(jié)水管路的壓力），所以在滿足除氧器上水、高壓疏水?dāng)U容器噴水、低壓缸噴水、旁路減溫水、給水泵密封水等用戶要求的基礎(chǔ)上，及時降低凝泵變頻器輸出，降低凝泵出口壓力，從而達(dá)到降低凝泵電流，充分發(fā)揮變頻器的節(jié)能作用。每次停機，汽機打閘后就將凝泵出口壓力控制切手動方式，突破自動方式下最低壓力限制，將壓力降至更低，使凝泵電流由73A降至43A，一般停機后15小時內(nèi)，需凝泵運行，采用這種方式后，節(jié)電約0.5萬kWh。3.12 機組停運后，由凝輸泵供凝雜水，提前停運凝泵。真空系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)、給水系統(tǒng)停運，除氧器水溫降至一定程度后，確認(rèn)凝雜水用戶中對凝水壓力要

19、求較高的用戶都已停運，這時停運凝泵，關(guān)閉凝泵再循環(huán)門，開啟凝疏泵至凝結(jié)水管道上水門，由凝輸泵供凝雜水用戶（如高壓疏水?dāng)U容器減溫水、高低壓疏水立管減溫水等），實現(xiàn)提前停運凝泵，每次停機可節(jié)約廠用電1萬kWh。4 1000 MW啟停節(jié)能創(chuàng)新管理的實施效果。4.1 經(jīng)濟效益顯著。通過運行方式優(yōu)化，在無任何技改項目的情況下，啟停機過程節(jié)能效果明顯，經(jīng)濟效益見表1。表1：經(jīng)濟效益統(tǒng)計表運行方式優(yōu)化項目經(jīng)濟效益合理安排啟動過程，縮短啟動時間多發(fā)電量210萬kWh啟動初期單側(cè)風(fēng)機運行方式調(diào)停啟動每次可節(jié)約廠用電1.79萬kWh；計劃檢修后啟動每次可節(jié)約廠用電10.07萬kWh啟動過程汽泵向鍋爐上水，大幅減少

20、電泵運行時間調(diào)停啟動每次可節(jié)約廠用電5.46萬kWh；計劃檢修后啟動每次可節(jié)約廠用電18.09萬kWh停機過程控制汽水分離器壓力，實現(xiàn)不啟動電泵調(diào)停停機每次可節(jié)約廠用電1.37萬kWh；計劃檢修停機每次可節(jié)約廠用電18.09萬kWh啟動過程及時投用疏水回收系統(tǒng)每次啟動或停運平均節(jié)水2000噸合理安排，提高等離子系統(tǒng)投用率每次啟動平均可節(jié)約燃油70噸鍋爐起壓后，及時投入#2高加系統(tǒng)提高鍋爐補給水溫度節(jié)約標(biāo)煤30噸，多發(fā)電量35萬kWh啟動過程維持汽水分離器低水位運行，實現(xiàn)WDC閥零排放或少排放調(diào)停后啟動每次節(jié)約標(biāo)煤約15噸；計劃檢修后啟動每次節(jié)約標(biāo)煤約120噸停機過程中，合理提前停運輔機調(diào)停每次

21、節(jié)約廠用電4.42萬kWh；計劃檢修滑參數(shù)停運每次節(jié)約廠用電12.66萬kWh 機組停運后，由鄰機供開冷水，提前停運循泵早停運循泵一天，節(jié)約廠用電11萬kWh機組停運后，充分發(fā)揮凝泵變頻的節(jié)能作用，每次停機可節(jié)約廠用電0.5萬kWh由凝輸泵供凝雜水，實現(xiàn)提前停運凝泵每次停機可節(jié)約廠用電1萬kWh通過表一可以看出，每次調(diào)停后啟動可節(jié)約廠用電7.25萬kWh、燃油70噸、除鹽水2000噸、標(biāo)煤45噸，多發(fā)電量210萬kWh；每次計劃檢修后啟動可節(jié)約廠用電28.16萬kWh、燃油70噸、除鹽水2000噸、標(biāo)煤150噸，多發(fā)電量210萬kWh；每次調(diào)停停機可節(jié)約廠用電18.29萬千瓦時、除鹽水2000噸；每次計劃檢修前滑參數(shù)停機可節(jié)約廠用電43.25萬千瓦時、除鹽