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1、600MW空冷机组冷态启动优化摘要 由于燃用煤质的特点及主设备特性等方面原因，阳城电厂2台600MW空冷机组投产后启动用油量一般需250吨左右。造成启动用油量大的原因主要有以下几方面：煤质挥发分低，启动中难以着火和燃尽，需大量投油助燃；冲转过程中汽轮机瓦振、轴振大，一次冲转成功率低；启磨后屏过易超温，拖延启动时间。本文着重分析了以上问题产生的原因，通过采取DEH系统优化改造、汽缸倒暖、炉底加热、采用低参数冲转、去除卫燃带耙钉、油枪技改、掺配烟煤等一系列优化措施后，启动用油量由原来的240吨降至100吨左右，达到同类型机组的先进水平，取得了良好的经济效益和社会效益。关键词： 冷态启动；DEH ；
2、高压缸倒暖；炉底加热；启动优化1 .设备概况1.1主设备介绍阳城电厂2*600MW 燃煤空冷机组采用锅炉为东方锅炉厂制造的 DG2060/17.6-II3型亚临界，一次中间再热，双拱形单炉膛，“W”型火焰，平衡通风，固态排渣，露天布置、自然循环汽包型燃煤锅炉汽轮机组为哈尔滨汽轮机厂生产的亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、间接空冷凝汽式汽轮机，机组型号为NJK600-16.7/538/538。1.2汽轮机缸体结构汽轮机高中压缸采用合缸布置，采用双层缸结构，低压缸为双流反向布置、三层缸结构。高中压积木块采用日本东芝公司成熟的设计技术，以适应空冷电站的气象条件、空冷系统的特点和运行模式。低压积
3、木块采用哈尔滨汽轮机厂生产的600MW汽轮机积木块，并为空冷汽轮机特别设计了620mm末级叶片，且对排汽涡轮进行全面优化。1.3汽轮机轴系系统汽轮机整个轴系由3根转子组成，高中压转子跨距6100mm，低压转子跨距5740mm；高中压转子和#1低压转子之间、#1低压转子与#2低压转子之间、#2低压转子和发电机转子之间均通过联轴器刚性联接。汽轮机共有六个支持轴承和一个推力轴承。#16支持轴承均采用四瓦可倾式轴承。各轴承上瓦的X、Y向装有轴振测量装置，下瓦装有测温装置。#36轴承下半瓦设有高压油顶起油孔供机组启停时顶起转子。推力轴承位于高中压缸和A低压缸之间的#2轴承座，采用（京士伯里）倾斜平面式双
4、推力盘结构，工作瓦块和定位瓦块各十二块。1.4配汽调节系统机组配有两个高压主汽门（TV）、四个高压调门（GV）、两个中压主汽门（RSV）和两个中压调门（IV）。调节系统采用哈尔滨汽轮机厂生产的数字式电液调节系统（DEH），其液压部分为采用高压抗燃油的电液伺服控制系统。汽轮机采用高中压缸联合启动方式冲转，冲转过程中需在600rpm进行摩检，2450rpm进行中暖机。1.5煤质特性该锅炉设计煤种为晋东南无烟煤，特点为挥发份低，煤质硬，哈氏可磨系数为38，为目前国内极难研磨、极难着火及燃烬的无烟煤之一，其特性见表1。表1 设计煤质特性 %工业分析（空气干燥基）元素分析（收到基）低位发热量可磨系数灰份
5、水份挥发份碳氢氧氮全硫Qnet,arHGIAarMadVdafCarHarOarNarSt,arkJ/kg19.093.897.1466.962.711.540.890.4524210381.6 制粉系统本锅炉采用双进双出、冷一次风正压直吹式制粉系统。由于煤质较硬，设计有6台目前世界上最大的筒式钢球磨煤机，型号为BBD4760。磨煤机两端分离器有调节叶片调节煤粉细度。1.7 炉膛及燃烧室锅炉分为上、下炉膛两部分，为了提高着火区和燃烧区的温度，在下炉膛拱部、前后垂直墙、翼墙、侧墙等部位原设计有卫燃带，但鉴于已运行的同类型锅炉排烟温度较高，在施工过程中炉膛有278m2的区域未敷设卫燃带。1.8 壁
6、温测点的布置该炉启动中经常出现超温部位为全大屏过热器，沿炉宽布置有11片全大屏过热器，在每管屏从炉前往炉后数第17、31、45、57根管子上分别布置有壁温测点，屏过壁温报警值为530。1.9 点火装置每个燃烧器喷嘴配一支油枪，油枪采用机械雾化，36支油枪设计总容量为30%BMCR，单只油枪出力为1150kg/h。2. 启动油耗概况及原因分析机组移交生产后冷态启动用油量一般在250吨，造成启动用油量大的主要原因有以下几方面：2.1 图一 典型煤种燃尽率对比晋东南无烟煤挥发份仅为7%左右，其着火温度高达645，燃尽指数RJ为2、燃料比RB高达13.01（当燃料比RB9就非常难燃烧），属于较难着火和
7、燃尽的煤种之一（见图一），这也是造成锅炉启动油耗大的主要原因。（1）由于煤粉难以着火，所以炉内热负荷低时（并网前）不能启动磨煤机，只能靠纯烧燃油来达到并网前状态（约需80吨油）。另外投粉前为保证煤粉着火须投运20支油枪，用油量达到22t/h左右。（2）启动中期为保证煤粉着火及燃尽，需大量投油。（3）启动后期为防止燃烧恶化，撤油枪速度较慢。2.2 机组冲转时轴振大，一次冲转成功率低，经常延误机组的并网时间。2.3 启磨投粉时经常屏过超温，拖延启动时间。3.启动优化措施3.1 解决冲转过程中汽轮机振动大的措施冷态冲转过程中汽轮机动静各部件温度存在差异，且同一部件的温度也处于非稳态，故造成了高压缸上
8、下缸温差大、高中压缸膨胀不充分、胀差变化大等问题，极易导致汽轮机升速过程中轴瓦振动超标而被迫打闸。为了改善汽轮机各部件启动状况，在以往冲转时我们采取在2450rpm暖机23小时，等到各部件充分加热后才升至额定转速3000r/min。尽管如此，仍多次出现在转速升至3000rpm过程中轴瓦振动大而被迫打闸停机的情况。为改善启动时各部件的温度水平，解决冲转时振动大的问题，我们采取了以下措施。3.1.1 通过DEH优化改变高中压缸进汽比例，改善中压缸加热效果。汽机启动冲转时原设计高、中压缸的进汽比为3：1，但在启动中多次出现中压缸缸胀及胀差较大，机组无法升速，延误了启动并网时间。通过观察分析，发现导致
9、以上问题主要由于机组冲转过程中，高压缸进汽量过大，中压缸进汽量太少所造成的。冲转过程中由于中压缸鼓风摩擦生热，进入中压缸的蒸汽在初始阶段反而是冷却转子和汽缸，造成中压缸缸体与转子存在温度差异，另外高中压转子温度也会存着较大差异，最终造成高中压转子与高中压汽缸膨胀不同步，这样极容易造成升速过程中轴瓦振动超限。针对这一情况，经多方沟通，决定对DEH系统进行优化改造，将汽机冲转时高中压缸进汽比由3：1 改为 2：1，增加了中压缸进汽量。增加中压缸进汽量有以下意义：（1）加快了中压缸的预暖速度，使中压缸预暖更充分，从而缩短了整个启动过程。（2）高中压缸加热均匀，温升合理，汽缸易于胀出，胀差较小。（3）
10、冲转前高压缸采用倒暖，中压缸增大进汽，可以使高压转子和中压转子尽早越过脆性转变温度，提高了汽机高转速运转的安全可靠性。3.1.2选用较低的冲转参数在调试启动过程中，冷态冲转时主汽压力一般为5MPa-6MPa，温度为380400，再热汽温一般为360380。汽温较高，一方面与相关部件间温差增大，另一方面缸温与轴温达到稳态的时间相对也较长，是造成机组启动中振动异常和暖机时间长的另一方面原因。为改善启动过程中汽轮机各部位温度水平，我们降低了冲转参数，主汽温降至340360，再热汽温降至280300。采用较低的冲转参数一方面可以降低冲转时对汽轮机各部件的热冲击，另一方面可以增大蒸汽的容积流量，使各金属
11、部件加热均匀，增强了机组启动的安全性。另外，采用较低的启动压力可以缩短锅炉点火至汽机冲转的时间间隔，节省燃油消耗。3.1.3 提前暖缸，延长暖缸时间为了提高提高冷态启动时高压缸温度水平，汽机设有高压缸倒暖系统。原规定一般在锅炉点火后开始投入该系统，当高压缸金属温度达180时退出倒暖系统。尽管如此还是不能完全避免冲转过程中轴振超标，被迫打闸的情况。经过技术人员多次分析探讨，决定改进高压缸的暖缸方式：机组启动前一天开始投入高压缸预暖。暖缸过程中利用高压缸本体疏水阀间断开启的方式控制暖缸速度，同时排出缸内的冷凝水，最终在冲转前将高压缸预暖到200以上。实践证明，提前进行高压缸预暖可起到以下作用：（1
12、） 提前暖缸使汽机高压转子在热态下充分释放应力，避免发生由于转子应力集中造成汽机冲转过程中轴承振动超标。（2）可使高中压缸在汽机冲转前充分膨胀，避免汽机在冲转或高速暖机过程中发生由于高中压汽缸膨胀不均造成轴振超标，被迫打闸的情况。（3） 暖缸可缩小汽机高中压汽缸上下缸温差，进一步保证汽机冲转过程中的设备安全。（4）可缩短汽机冲转过程中的高速暖机时间，节省启动用燃油。（5）提前暖缸可以缩短机组并网后低负荷暖机时间，使机组尽快接带较高负荷。通过上述一系列的优化措施后，汽轮机组启动过程中上下缸温差大、涨差超限等问题得到了有效控制，将2450r/min暖机时间缩短至30min左右，且升至3000rpm
13、期间各瓦振动平稳，节约暖机时间约2小时，节约燃油约20t。3.2 缩短启动时间的措施3.2.1充分利用临炉加热系统，提升点火前炉水温度该锅炉设计有临炉加热系统，在点火前将辅汽接至下降管底部加热炉水，可使炉水和金属壁温均匀上升，减少汽包壁温差，缩短启动时间，节省启动用油。由于水冷壁管及下降管振动问题，该系统一直未投运。经过深入分析，确定该加热系统运行时水流方向与正常运行时的水循环流动方向相反。因此，投入炉底加热系统前，必须确保汽包内炉水淹没汽水分离器出口，使炉水能通过旋风分离器进入汽包夹层与水冷壁上升管连通。为了提高系统的安全性，更换了质量较好的阀门，完善了疏水预暖系统，制定了详细的投运步骤和方
14、法。 该系统投运后可将汽包壁温加热到120左右，炉膛温度加热到100左右，同时改善了点火条件，每次启动可节油510吨。3.2.2协调指挥、统筹安排，压缩启动时间（1）启动时炉内燃烧、汽包水温、蒸汽温度等都处于变化过程中，而这些参数又相互关联，每一项随意的操作都可能产生“蝴蝶效应”，拖延启动时间，所以启动中各岗位的操作必须有统一指挥，相互通气，协作完成。（2）启动中的各项操作必须按照顺序做到统筹安排，减少操作步序间的不必要等待时间。（3）对影响水位、汽温等波动的操作做好预控措施，防止重要参数异常影响启动速度。（4）加强培训，提高运行人员的操作熟练程度。3.3解决启动中屏过超温的措施“W”型火焰锅
15、炉由于结构原因，冷态启动过程中经常出现屏过管壁超温现象，不但严重影响管材安全，同时制约机组启动速度，大量的燃油消耗在该阶段。3.3.1通过切换过再热器调节挡板减小过热器侧烟气流量。屏过处于低温过热器的下流程。关小过热器侧烟气挡板，可以减小过热器侧烟气流量，降低低过入口蒸汽温度，最终避免屏过管壁超温。3.3.2开大高低压旁路开度，增加流经受热面的蒸汽流量。3.3.3在保证安全的前提下用适量减温水来控制屏过壁温。机组启动过程中投入减温水量过大或过早极易发生蒸汽带水现象。为防止出现恶性事故发生，在投运减温水时必须注意以下几点：（1）不宜依靠减温水来调节屏过壁温，一般总喷水量控制在4050t/h即可，不宜过大。（2）投入减温水时必须保证减温器后蒸汽温度高于饱和温度10以上。（3）投入减温水时必须保证蒸汽流量大于200t/h（即10%BMCR工况流量），必要时开大高低压旁路。3.3.4炉内热负荷增加要缓慢，均匀。正常情况下，炉内的蒸汽流量的变化总是滞后于燃烧的变化。若炉内热负荷增加过猛过快，锅内未产生充足的蒸汽来冷却受热面，也是导致屏过超温的重要因素。所以在启磨、投油枪、加燃料等引起炉内热负荷变化的操作时必须缓慢、均匀。多次试验证明，采取以上一系列的手段后，在机组启动过程中
