（神华福能发电有限责任公司 福建省泉州市 362700）
摘要：在电网机组装机容量过剩，火电机组利用小时数大幅下降的背景下，火电机组调停次数日益增多，百万级机组启动一次要花费上百万元，而机组启动过程中人们往往只关注安全性，忽视经济性，因此神福鸿电根据本厂实际，率先对百万机组的经济性启动进行研究，期望通过制定标准化启动模型，合理优化设备系统启停顺序，优化运行操作手法，并通过一些配套的技改的实施，减少机组启动时间，从而达到节煤、节油、节水、节电的目的，在保证安全的前提下，最大限度的降低机组启动消耗，实现经济启动，并做到标准化管理。
关键词：冷态启动；现状；优化手段；原因分析；采取措施
1.设备概况
神福鸿电超超临界1000MW三大主机均引用为东方机组，汽轮机型号为N1000-26.25/600/600，超超临界、一次中间再热、单轴四缸四排汽、冲动凝汽式，八级回热抽汽，凝汽器设计为双背压，给水系统配置有2台50%容量的汽动变速给水泵，机组设计为高压缸启动方式，旁路系统采用一级启动旁路，容量为30%BMCR，配置高压缸预暖装置、邻机加热装置及烟气余热装置。
锅炉型号为DG3130/27.46-Π2，锅炉型式为高效超超临界参数变压直流炉、前后墙对冲燃烧，共设计6层，48支旋流燃烧器，48支点火和助燃油抢，锅炉配置 6 套制粉系统，前墙由下至上：A-B-C；后墙由下至上：D-E-F，采用 A 层燃烧器微油点火。
2.现状
2.1 机组设计冷态启动曲线
如图一所示，东汽1000MW机组设计冷态启动（长期停机）曲线，从锅炉点火到机组并网，共需时间835分钟，到机组带上100%额定负荷，共需时间约1100分钟。
图二
2.2.2 神福鸿电4号机于2018年11月14日21时47分点火，11月15日09时35分并网，共耗时707分钟，低于设计冷态启动时间（835分钟）128分钟，如图三所示。
图三
3.项目采取的优化手段
3.1 锅炉上水
采用汽动前置泵进行锅炉上水，上水期间将另一台汽动给水泵冲转至3000rpm，然后切换至汽动给水泵进行锅炉变流量冲洗（800～1200t/h），当储水罐下部出口水质Fe＜500μg/L时，启动炉水循环泵循环1h后再次化验，若Fe＜500μg/L、SiO2＜20μg/L则回收至凝汽器，在此之后锅炉无外排水，大幅节约除盐水约2500吨，同时利用汽泵变流量冲洗，降低了厂用电率和缩短启动时间。
3.2 邻机加热
神福鸿电项目设计了临机加热系统，从二段抽汽管路上引出，至临机#2高压加热器，锅炉上水期间通过邻机汽源加热#2高加，#2高加水位通过事故疏水阀控制，将锅炉上水温度提高到120℃，给水温度的提高对水冷壁管壁也是一个换热的过程，使得管壁充分受热，在点火时期，避免了燃料量变化过大，引起水冷壁温升过快，产生过大的热应力，损坏水冷壁。同时，给水温度提高后，配合临炉热风系统，可实现锅炉在未点火前即可进行热态冲洗，减少了燃料的消耗量，节约成本和缩短机组启动时间，如图四所示。
图四 （投入邻机加热）
3.3 邻炉热风
2018年3月，3、4号机组进行公用辅助风道系统改造（以下简称邻炉热风系统），如图五所示，通过临炉二次风箱引入高温热二次风进入本机组二次风箱，热二次风进入炉膛加热，可将水冷壁出口水温提高至190℃以上，实现了锅炉点火前即完成热态冲洗，缩短锅炉启动时间约4小时以上，缩短机组点火至并网的时间，节省燃油消耗约40吨。
邻炉加热投入后，热风对炉膛及尾部烟道各受热面进行充分加热暖管，在锅炉点火后，避免了因过热器管屏底部存留积水，形成水塞，长时间会导致超温爆管。同时，神福缩短鸿电设计的是一级旁路系统，在启动期间，再热器无蒸汽流通，处于干烧状态，为此临炉热风系统投入后，锅炉点火后不需再进行热态冲洗，即可进行锅炉升温升压，缩短了高温再热器干烧时间，减少了高温再热器氧化皮的生成和脱落。
图五
3.4 锅炉采用微油点火
神福鸿电锅炉启动点火层设计8支微油抢，每支微油抢耗油量80-100Kg/h，锅炉采用微油点火技术减少燃油的使用，微油枪投入后即可投入煤粉，为了防止投粉瞬间燃烧强烈引起水冷壁温升过快，造成水冷壁热应力过大而爆管，采取加大给水流量来降低水冷壁温升，待温升率变小后再降低给水流量，同时电除尘的运行方式可以提前由高频改为工频运行，降低电除尘的耗电量，启动过程中燃油消耗下降约40吨。
3.5 锅炉大气扩容器疏水改造
锅炉大气扩容器疏水进行改造，使不能进入凝汽器的水回收至废水池循环再利用，规范化学监督，水质合格后及时回收，减少外排，降低淡水耗量。
3.6 高压缸预暖
东汽1000MW机组设计配置高压缸预暖装置，其加热汽源来自辅汽，机组冷态启动应充分利用好预暖装置，提前加热汽缸。神福鸿电运行和热控人员研发自动暖缸系统，实现自动程控暖缸功能，当调节级温度低于150℃时，在冲转前应投入高压缸预暖装置，当高压缸调节级温度达到150℃暖缸系统自动退出。高压缸暖缸系统投入不仅可以使汽缸金属温升率得到较好的控制，使汽缸充分均匀膨胀，提升汽轮机本体温度，减少温差，还可以使转子提前越过脆性转变温度，提高机组安全性，减少暖机时间，提升机组并网后加负荷速率。
3.7 阀壳预暖
东汽1000MW机组设计配置#2、#3带预启阀主汽门的阀壳预暖装置，在锅炉升温升压阶段进行高压主汽门阀壳预暖，使主汽门内外壁金属充分受热，减小内外壁温差，避免冲转期间因主汽门内外壁温差过大而延长机组冲转时间，同时保证机组安全性，加快机组启动时间。
3.8 烟气余热换热器
神福鸿电烟气余热换热器位于引风机出口，脱硫吸收塔入口，通过烟气余热来加热凝结水，从而降低烟气温度，提高除氧器进水温度和给水温度，减少了燃料量。另外，由于烟气温度降低，脱硫吸收塔入口的温度较低，延长了脱硫浆液循环泵的启动时间，降低了厂用电率。
3.9 机组启动冲转参数优化
东汽1000MW机组设计为高压缸启动，冷态启动设计冲转参数：主汽压9.7MPa，主汽温度415℃，因冲转时主汽压高，进汽调门开度偏小，进汽量不足，暖机效果差的问题，且升压时间较长。现将冲转参数优化为：主汽压8.0MPa-8.5MPa，主汽温度415℃，降低冲转时的主汽压，不仅缩短升温升压的时间和机组启动时间，而且还减少了升温升压时所消耗的煤量和辅机的耗电量，节约了成本。
3.10 单台真空泵运行和单台循环水泵运行
神福鸿电凝汽器设计为双背压，高低压凝汽器真空存在一定的偏差且机组经济性较差，通过研究并技改凝汽器抽真空系统，在高低压凝汽器抽真空母管上加装联络门，缩小高低压侧凝汽器的真空偏差，实现单台真空泵和带台循环水泵运行。
3.11 单侧引风机启动
临炉热风投入后，启动一台引风机，维持炉膛负压，在机组启动并网前采用单侧汽动引风机运行，汽轮机中速暖机时启动第二台汽动引风机，减少了辅汽的耗量，达到节能和安全稳定的效果。
3.12 启动暖机控制
汽轮机启动方式为混合阀，机组并网后由于汽轮机的进汽量较小，为了保证汽轮机各金属能充分均匀的受热，汽轮机的进汽方式采取混合阀，四个高压调门均有开度，缩短了低负荷暖机时间，加快了机组启动时间，同时保证了汽轮机的安全性。
3.13 壁温在线监视与分析系统
神福鸿电开发了壁温在线监视与分析系统，将锅炉启动时间与经济性加权分析，时时检测锅炉金属管壁温升率，在保证锅炉寿命的前提下最大限度的提高启动过程中的经济性。
3.14 标准化管理
神福鸿电执行“四化”管理模式，建立机组启动标准化模型，形成厂内经济启动标准化文件44份，做到启动时间最短，实现机组经济启动标准化。启动过程中严格执行已建立的机组启动标准化文件，专业全程跟踪、安排工作、指导运行人员操作，各部门全程值班，配合启机工作，以保证后勤和设备物资的供应，设备部检修人员全程巡检，发现问题及时处理。化验人员随时待命，值长、主值掌控启机节点，及时联系化验人员取样化验，掌握水质情况并及时回收工质，避免水质化验滞后延长机组启动和工质的浪费。
4.启动物资耗材对比
5.启动过程分析及采取措施
5.1 2017年7月9日，影响3号机组启动进程的原因分析及采取措施
原因分析：
5.1.1 锅炉上水后发现#3高加水侧泄漏，检修处理高加高加泄漏时间较长，直到机组并网后高加才投入运行，耗时48小时以上，延长了机组启动时间及并网后带负荷。
5.1.2 机组并网后发现#2高调门错油门结合面漏油，机务和热控人员沟通和配合不及时，导致#2高调门缺陷处理时间长达3小时，延长了升负荷时间，增大燃油耗量使用。
采取措施：
5.1.3 3/4号机组#3高加因高负荷水位控制发散，高负荷时水位均放在最低位，长时间被冲刷，钛管易发生泄漏。在今后启动前，提前进行高加查漏或打水压，以便保证机组启动期间设备的可靠性，缩短机组的启动时间。
5.1.4 大小机在进行拉门试验时，检修应仔细排查伺服阀卡涩或漏油情况，发现异常及时处理，避免启动并网后出现问题，严重时机组被迫解列。
5.2 2018年11月14日，4号机组启动进程的原因分析及采取措施
原因分析：
5.2.1 投入4号机辅汽系统时，辅汽联箱进汽手动门后法兰垫片损坏导致法兰处大量呲汽，辅汽系统无法投入，缺陷处理耗时长达12小时。
5.2.2 4号汽轮机冲转至1500rpm中速暖机时，7瓦振动达105μm，延长暖机时间，耗时40分钟。
5.2.3 因4号机屏过、高过、高再氧化皮生产较多，启动期间避免氧化皮脱落，点火后升温升压的速率控制较低，造成机组启动时间增长、物资耗材增大。
采取措施：
5.2.4 在冲转前后，应及时监视顶轴油压的变化和TSI各参数变化，发现异常及时查找原因并组织分析，同时在冲转期间保证主汽温的稳定，凝汽器真空不易过高，避免汽温波动引起轴承温度和振动的波动，同时真空过高易发生暖机不充分。
5.2.5 在进行4号机辅汽联箱投运时，由于管路较长且管内积水较多，因3/4号机辅汽联络管路疏水门仅有一个，疏水不充分造成水击，引起法兰呲汽。今后操作一定要充分疏水，避免出现类似事件，影响机组启动进程。
5.2.6 本次4号机启动时间虽然比设计时间稍短，但是为了控制氧化皮脱落，在升温升压阶段耗时较长，以至于物资耗材比预期增大，在后期机组启动仍将严格控制升温升压的速率，严格执行专业下发的措施，控制氧化皮的产生和脱落。
6.结语
神福鸿电通过实施机组经济启动后，纯冷态的工况下启动时间较优化前减少约8小时，启动电耗下降近22.3%，煤量消耗下降约267吨，燃油消耗下降40吨，水耗下降2500吨，节约费用近60余万经济效益明显，可在同类型电厂推广使用。通过总结机组启动过程，绘制机组启动节点控制曲线，如图六所示，建立机组启动模型，并在今后机组启动过程中继续印证、分析，逐步完善。
图六 （神福鸿电1000MW机组冷态启动时间表）
参考文献：
[1]东方锅炉股份有限公司。锅炉运行说明书，文档编号：20S-YM.
[2]东方汽轮机厂。N1000-25/600/600型汽轮机维护说明书，2006.
论文作者:罗红军
论文发表刊物:《河南电力》2018年21期
论文发表时间:2019/5/22
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