基于邻机加热的超临界机组启动优化

一、项目概述

       燃煤机组启动过程时间长，厂用电、汽、水、燃煤消耗量大。因此，缩短机组启动时间，降低启动耗能意义重大。

对机组冷态启动过程进行分析，影响机组启动速度、制约启动耗能进一步降低的突出问题为：冷态启动时，机组各系统设备均处于温度很低的水平，风温、水温均不利于机组快速启动，由此引起的锅炉冲洗时间长、点火不稳定、煤粉燃尽率低、机组升参数慢、耗水量大等，是造成启动时间长、启动耗能高的重要原因。以往，相邻机组在机组启动时需供应辅助蒸汽，以满足相关设备加热和轴封供气需求。我们结合机组实际情况，提出了“基于邻机加热的超临界机组启动优化”这一课题，引入邻炉热一次风加热和邻机二段抽汽至二号高加加热两项内容，并在机组启动过程中予以实际运用。

在一期两台机组中，两炉安装邻炉热一次风母管联络管道，联络管两端均安装气动关断门。在锅炉风烟系统启动后，逐步开启热一次风联络管，进行磨煤机启动前暖磨。通过调整两台锅炉一次风母管压差可控制邻炉热一次风供应量，从而调整启动机组的热一次风温。两机安装二段抽汽至邻机二号高加供汽加热系统，分别从#1、#2机组二段抽汽逆止门前引出，分别接入#2、#1机组二段抽汽至2号高加电动门后，此两条供汽管道两端均安装有电动截止门。在机组启动锅炉上水后，逐步投入2号高加邻机加热蒸汽，加热器疏水经事故疏水进入凝汽器。通过调整供汽量控制2号高加温升，可有效提高锅炉省煤器入口给水温度。

通常情况下，采用等离子无油点火的机组配有等离子暖风器，通过邻机辅汽加热的等离子暖风器仅能将一次风加热至160℃，磨煤机启动后出口风温仅维持在60℃左右。通过邻机辅汽加热的除氧器水温为60-80℃，省煤器入口水温在60℃左右。在实施本方案的邻炉热一次风加热和邻机二段抽汽至二号高加加热后，一次风温提升至260℃以上，省煤器入口水温提升至150℃左右，分别较之前提升100℃、90℃。

二、案例优势

本方案体现出的优势有以下几点：

第一，提高磨煤机入口热一次风温，加快了暖磨速度，提升了磨煤机干燥出力，提高煤粉温度，有效提升点火成功率，有效避免煤粉爆燃等情况的发生；

第二，提高给水温度，使水冷壁和炉膛的整体温度升高，炉膛点火环境得到明显改善，大大提高了点火稳定性和煤粉燃尽率，有效避免煤粉积存引起的尾部烟道二次燃烧和脱硝系统催化剂堵塞的情况；

第三，锅炉冲洗阶段因给水温度升高，冲洗效率提高，至锅炉分离器出口Fe＜50μg/L冲洗结束，较之前节约用时2h以上，节约除盐水600t以上；

第四，锅炉给水温度提高，给水焓值升高，在给煤量不变、水冷壁同样的吸热量下，分离器处的产汽量提高，锅炉见压、升参数等加快，同时分离器外排水量也减少，在锅炉升参数耗时由6h减少到4h同时，还减少锅炉湿态工况下的外排水量；

第五，由于给水焓值升高，在维持同样的主蒸汽参数下，减少了锅炉总给煤量，节约燃煤；

第六，提高省煤器入口水温后，省煤器出入口温差较之前下降约50℃，可有效降低省煤器的热应力，降低设备风险。

我们对比本方案实施前后的两次机组冷态启动过程可得到一下数据： 

机组两次启动过程数据对比

        由上表可以看出，基于邻机加热的超临界机组启动优化，单次冷态启动减少燃煤消耗185t、除盐水消耗2010t，减少启动主要辅机耗电约5.1万kw·h；在取得良好节能效果的同时，整体减少启动时间近5个小时，为机组提前并网发电提供有力支撑。
 
三、主要亮点

基于邻机加热的超临界机组启动优化，主要亮点为：

1. 基于单元制机组现有设备，不局限于通常的辅助蒸汽相联，从相邻机组引入可靠的、便于使用的、对在运机组影响较小的热源（热风、热汽），针对性的解决困扰燃煤机组冷态启动过程中一次风温低、给水温度低的问题，大幅缩短机组启动时间的同时，节约电、汽、水、煤的消耗，提升机组经济性。

2. 燃煤锅炉冷炉点火是相对风险较高的工况点，本方案的两项措施，都能够有效改善锅炉的点火工况，大大提高点火成功率和初期的着火稳定性，对于防止炉膛爆燃的发生，具有重要的作用。

 燃煤锅炉冷炉启动过程中，为满足汽温、汽压符合汽轮机启动要求，锅炉汽温、汽压、受热面壁温难以控制，本方案的两项措施，能够有效改善锅炉汽温、汽压及受热面壁温控制，防止锅炉减温水过量，避免锅炉启动过程中爆管事故。

四、应用推广情况

2、直接经济效益                                                          单位：万元人民币

基于邻机加热的超临界机组启动优化，从相邻机组引入可靠的、便于使用的、对在运机组影响较小的热源（热风、热汽），针对性的解决困扰燃煤机组冷态启动过程中一次风温低、给水温度低的问题，大幅缩短机组启动时间的同时，节约电、汽、水、煤的消耗，提升机组经济性。燃煤锅炉冷炉点火是相对风险较高的工况点，本方案的两项措施，都能够有效改善锅炉的点火工况，大大提高点火成功率和初期的着火稳定性，对于防止炉膛爆燃的发生，具有重要的作用。此外，燃煤锅炉冷炉启动过程中，为满足汽温、汽压符合汽轮机启动要求，锅炉汽温、汽压、受热面壁温难以控制，本方案的两项措施，能够有效改善锅炉汽温、汽压及受热面壁温控制，防止锅炉减温水过量，避免锅炉启动过程中爆管事故。

该应用推广到其他企业，可有效降低其启动能耗，提高经济性和安全性，对于提高全社会的节能水平和电网安全都有十分积极的作用。

对于新建燃煤火力发电机组，可根据本方案进行优化设计，减少投资150万元以上，进一步提高本方案易用性、稳定性，节约资金和人力。

案例主要参与者：方久文
       
    华北水利水电大学毕业，硕士学位，天津国电津能滨海热电有限公司总经理助理，高级工程师。曾与2017年、2018年获得中国节能协会“节能减排技术发明奖”。在本项目中，方久文结合现场设备实际情况和多年的工作经验，提出了基于邻机加热的启动优化这一课题，并对该项目进行可行性研究，制定实施方案，协调处理项目进行中的各项问题，指导项目实施过程中的工作要点，指导参与人员进行本项目的经济性分析。