300 MW火电机组滑参数停机节能技术研究.pdf

第 3 6卷 第 1 期 2 0 1 4年 1月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c hn o l o g y V0 l _ 3 6 No ．1 J a n ． 2 0 1 4 3 0 0 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3 1 0 0 3 0 摘要 分析了中储仓式制粉系统 3 0 0 MW 机组滑参数停机过程耗能偏高的原因， 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， 降低机组停机油耗。采用单循环水泵、 凝结水泵， 锅炉上水不启 动电动给水泵 、 机组深度滑停等措施 ， 降低了机组停机电耗。 关键词 火电机组； 滑参数停机； 制粉系统 ； 节能技术 中图分类号 T K 3 2 文献标志码 A 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 4 0 1 0 0 7 1 0 3 0 引言 截至 2 0 1 2年年底 ， 我 国发 电总装 机容量达 到 1 1 4 4 G W， 其 中火 电机组 8 2 8 G W， 占总装机容量 的 7 2 ． 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 J 。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 3 0 0 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 3 0 0 MW 机组为中间储仓式制粉 系统 ， 正常滑参 收稿 日期 2 0 1 30 71 9 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 3 0 0 M W 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 6 5 ～ 7 0 q C ， 新制备的煤粉温度一般不高于 6 O℃ ， 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 1T I 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 7 2 华 电技 术 第 3 6卷 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 人炉膛 ， 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 2 6 0～ 2 8 0 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 5 0 0 r ／ m i n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 4 0 0 r ／ m i n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 5 0～1 0 0 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 3 0 rai n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 ～ 1 2给粉机转速， 适当降低 7 ， 8给粉机转速 ， 维持 1～ 8给粉机在 4 5 0 r ／ mi n左 右运行， 此时机组负荷一般不会高于 1 5 0 M W， 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4 5 0 r ／ mi n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 第 1 期 郑文广， 等 3 0 0 M W 火电机组滑参数停机节能技术研究 7 3- 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 4 5 0 r ／ mi n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 2 4， 1 9 ， 1 4 ， l 5 ， 1 2 ， 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 1 3 0 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 12 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 MP a 。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 1 5～2 0 m i n 。 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 M P a ， 此时汽包 壁温仅 2 3 0℃左右 ， 机组停运汽包满水后 ， 汽包壁温差远远 低于规程 5 6℃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 2 0℃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 3 0 0 k W 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 1 5 0 MW 后 ， 一般 单台循环水泵即可维持凝汽器真空不低于 一 9 0 k P a 长时间运行 。而在停机过程中 ， 机组负荷 自 1 5 0 MW 降到0 M W 的时间一般不低于 1 h ， 以高速循环水泵 正常运行功率 1 4 0 0 k W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 4 0 0 k W h 。 2 ． 3 滑停过程中降低厂用电的其他措施 1 粉仓烧粉过程中， 给粉机对角停运后， 及时关 闭其对应的一次风门， 降低排粉机电耗及吸风机电耗。 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 m i n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 1 0 m in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 1 2 0 o C时， 及时停 运空气预热器。 5 炉膛 出口烟温低于 6 0℃， 及时停运火检 风机 。 3节能效果 3 0 0 M W 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 1 3 t ， 优化后每次停机耗 油 3 t ， 每次停机节约 1 0 t 燃油 ， 节约资金 7万元 ； 优 化前每次停机耗 电9 4 ． 4 MW h ， 优化后每次停机少 耗电 2 3 ． 0 7 MW h ， 每次停机节 电率达到 2 4 ． 4 3 ％ ， 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 3 0 0 M W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。 下转第 7 6页 7 6 华 电技 术 第 3 6卷 实际上， 增设烟气余热回收装置后， 大量烟气余 热进入回热系统， 这是在没有增加锅炉燃料量的前 提下 ， 获得 的额外热量 ， 必然会 以一定 的效率转变为 电功 。这个新增功量要远大于排挤抽汽和汽轮机真 空度微降所引起 的功量损失 ， 所 以， 机组经济性无例 外都是提高的。 红雁池电厂烟气余热回收装置改造后 ， 稳定运 行近 2个月， 节能效果明显 。节煤情况 的计算数据 依据汽轮机额定 T R L 工况 换热器 出口烟温降低 到 1 1 0 o C 数据 ， 经过改造前 、 后经济指标对比计算 得出节能量 ， 具体情况见表 2 。 表 2 烟气余热回收装置改造前、 后 T R L工况 经济指标 对比 通过烟气余热回收装置改造前后 T R L工况经 济指标对比 出口烟温 1 1 0 o C 可以看出， 改造后的 烟气余热 回收装置可使供电煤耗率降低 了 4 ． 2 g ／ k W h ， 如果机组年利用小时数按 5 5 0 0 h 计算， 可节约标准煤 6 2 3 7 t 。按照每吨标煤单价 1 6 0元计 算 ， 可节约生产成本 9 9 ． 7 9万元。 6 结论 1 4锅炉烟气余 热 回收装置全组投运后使 锅炉排烟温度从 1 6 0 oC降低到 l 1 O ℃左右， 这部分 烟气余热利用后， 既能达到较好的脱硫效果 ， 又可以 使每台机组的发电煤耗降低 4 ． 2 g ／ k W h 以上， 加装烟气余热回收装置产生了良好的经济效益。 2 吸收塔入 口烟气温度同比降低 了 5 0。 【 ， 使 吸收塔 内蒸发水量减少了 4 3 ． 1 3 t ／ h ， 湿烟气的流量 减少了 1 2 ％左右， 烟气流速降低了2 ． 2 9 m ／ s 。烟气 的携带动能大大减小 ， 大大减轻 了排放烟气中的石 膏含量 ， 有效减少 了“ 石膏雨 ” 现象。 参考文献 [ 1 ] 崔超 ， 沈煜晖． 电厂烟气余热利用方案设计[ J ] ． 华电技 术 ， 2 0 1 3 ， 3 5 4 6 0 6 2 ． [ 2 ] 沈煜晖， 陶爱平， 邓辉鹏． 燃煤电厂低温烟气余热利用的 应用研究[ J ] ． 华电技术， 2 0 1 2 ， 3 4 9 6 7 6 9 ． [ 3 ] 孟凡强． 锅炉烟气余热利用系统的设计[ J ] ． 华电技术， 2 0 1 2 ， 3 4 7 6 56 7 ． [ 4 ] 张红 ， 杨俊， 庄峻． 热管节能技术[ M] ． 北京 化工工业出 版社 ， 2 0 0 9 ． [ 5 ] 余建祖． 换热器原理及计算[ M] ． 北京 北京航空航天大 学 出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 6 ] 王志民． 天然气锅炉烟气余热回收与效率 [ J ] ． 区域供 热 ， 2 0 0 3 ， 2 2 6 1 81 9 ． [ 7 ] 胡深亚． 中低温烟气余热利用系统优化和换热特性的研 究[ D] ． 上海 上海电力学院， 2 0 1 1 ． 本文责编 王书平 作者简介 李鹏 1 9 7 8 一 ， 男， 新疆乌鲁木齐人， 工程师 ， 从事火力 发电厂锅炉运行工作 E m a i l l p c 7 7 1 6 3 ． t o m 。 ● ●- ●● 0● ●0● ●0●0●0● 0●0● 0●0●0●0●0●0●0● 0●0●0●◇●0● ●◇●0●0●0●0● 0● ●0●0●0●- ● ● ●0● ● ●0●● ●- ● 上接第 7 3页 术， 2 0 0 8 2 2 8 2 9 ． 参考文献 [ 1 ] 王圣 ， 赵霞， 孙雪丽． 我国“ 十一五” 火电机组区域关停容 量及节能分析与建议[ J ] ． 节能与环保 ， 2 0 1 0 1 0 4 4 6 4 4 9 ． [ 2 ] 李建强 ， 刘吉臻 ， 张栾英 ， 等． 基于数据挖掘的电站运行 优化应用研究 [ J ] ． 中国电机工程学报， 2 0 0 6 ， 2 6 2 0 11 81 23． [ 3 ] 王龙军． 火电机组运行现状节能分析[ J ] ． 云南 电力技 [ 4 ] 谭厚章 ， 苗杨， 王洋 ， 等． 煤质多变下火电厂最经济煤种 决策[ J ] ． 中国电机工程学报， 2 0 0 9 ， 2 9 1 4 1 5 ． 本文责编 白银 雷 作者简介 郑文广 1 9 8 4 一 ， 男， 山西忻州人 ， 工程师， 工学硕士， 从事电站锅炉清洁燃烧 及运行优化方面的工作 E ma i l z h e n g w e n g u a n g 1 2 8 1 6 3 ． o o n 1 。