浅议大型CFB机组的节能降耗

李万盛 

龙岩发电有限责任公司  福建龙岩  364000

1、前言

    我国现在正提倡建立节约型社会，全国正掀起一股节能减排的热潮。当前燃油相对紧张且价格又高、及实行竞价上网等环境下，节能降耗显得尤为重要。

2、几点措施

    纵观我厂机组的运行情况，在节能降耗方面还有一定的空间，尤其是在机组启动和避免机组非计划停运方面还有潜力可挖掘，一方面机组启动过程中如何节省助燃油；另一方面就是在机组的启动过程中如何合理地缩短启动时间并尽快合理地带负荷，以减少机组启动时的消耗。现就我厂机组启动时的节能降耗及减小主、再温差缩短启动时间等方面谈几点看法，仅供参考。

2.1  静压上水

锅炉的汽包标高大约在45m左右，除氧器标高大约在20m左右，因此利用辅汽把除氧器加压至0.5Mpa左右就可以对锅炉进行上水了，以现有的条件完全可以做到静压上水。静压上水既可以节省厂用电，又可以提高给水温度而缩短机组启动时间和节省燃油，同时也可以很好地控制上水速度及保证给水温度以减少给水管道及汽包壁产生过大的热应力，对锅炉设备有利。同时静压上水相当于对给水泵进行充分的暖泵，对给水泵也大有益处，减少了给水泵的启停次数。由于给水泵的轴端密封采用反螺旋密封加机械密封，密封水来自凝泵出口的凝结水，所以启动给水泵前必须先启动凝结水泵，而这两台辅机都是6KV设备，给水泵电机的功率为3200KW，凝泵电机功率为250KW，为此这两台大型辅机的耗电量很可观。而采用静压上水时只需启动400V设备功率为45KW的上水泵即可完成任务。以往采用给水泵上水时，除氧器也要投用再沸腾加热给水，但不管锅炉是冷态还是热态，一般给水温度只加热至60℃~80℃左右，随着锅炉上水量的增加除氧水箱也需不断地补充水，随着补水量的增加这一温度还无法保持住（即水温将下降）。而采用静压上水的话，给水温度完全可以达到锅炉要求的温度，从而减少了锅炉设备产生较大的热应力，当然给水温度提高后相应地也可以节约点火燃油，除氧器投用底部加热及塔头蒸汽后给水温度可以达到100℃左右，给水温度提高后也可以达到一定的除氧效果。

    锅炉上水一般需要2~4小时左右，根据锅炉要求利用邻机三抽的辅汽先投用除氧器底部加热，加热至汽包壁温所对应的温度点。当除氧水箱的给水加热到锅炉所需的温度时（水箱水位尽可能保持低点），然后开启辅汽母管至除氧塔头的进汽电动门，且调整门调整进汽量（投用辅汽前应充分地进行暖管疏水），把除氧器的内部压力提升至0.5Mpa左右，通知锅炉准备进行静压上水，开启给水泵进、出口电动门对锅炉进行上水（给水泵的辅助油泵应保持正常运行），锅炉利用给水旁路来控制进水速度。同时也启动上水泵对除氧器进行补水（上水泵的进口管是接在除氧塔头的，并且塔头也已通进辅汽了，因此对给水温度影响较小），以维持除氧器水位及水温。随着给水温度带动汽包壁温的上升，除氧水箱的给水温度也可跟着逐渐提高，从而达到节油及缩短启动时间的目的。

2.2  机组启动时地主、再蒸汽温度差过大的问题

    在#1、2机组投产运行了半年多的时间里，每次机组启动时主、再汽温差都很大，一般主、再温度少则也有60℃~70℃，最高时更是可能达到80℃~90℃的偏差，这种温差过大对机组的安全不利，由于汽轮机的高中压缸是采用合缸布置的，较大的温差将在高压缸进汽区与中压缸进汽区及高中压转子产生较大的热应力，给机组带来一定的危害，甚至引发机组的振动，同时也由于主、再温差较大在一定程度上延长了机组的启动时间。当然主、再温差大的问题是多方面的因素造成的。旁路系统的容量只有15%是稍偏小了点，导致蒸汽流通量偏低，一般125MW以上的再热式机组要求旁路系统的容量为锅炉最大连续蒸发量的30%，另外就是锅炉投煤过早、过大使主汽温升过快而再热汽温且跟不上变化，也是有很大的关系。当然运行调整及机炉配合也很关键。

    （1）启动时投煤的问题：

    机组最佳的启动方式其实就是寻求合理的加热方式，根据汽缸温度情况选择合理的、匹配的蒸汽参数，根据启动前机组的汽缸温度、设备状况，在启动过程中能达到各部件加热均匀，热应力、热变形、差胀及振动均在正常范转内，同时尽快地把金属温差均匀地升高到工作温度，还要尽快合理地使机组带上额定负荷，以减少启动消耗。但一切都离不开锅炉提供合格的蒸汽参数及合理的温升率、升压率。

    但现在为了节油每次启动时却在机组冲转前即已投煤了，导致床温、主汽温度、压力快速上升，投煤后温升率有时会达到5℃~6℃/min，有时甚至更高，而正常的温升率是1℃~1.5℃/min，每当主汽温度快速上升后又马上投用减温水降温，常会出现主汽温度大起大落，不但对锅炉设备不利，对汽机也不利，影响整个的暖管暖机效果，严重时将引发事故、危及机组的安全，同时这样的参数也无法为机组提供合格的蒸汽参数，不利于机组的安全启动及运行。也许正是由于这一次次的不规范，可能给机组埋下安全隐患。并且由于投煤过大使汽压上升过快时，需不时地开向空排汽，这也会造成一定的浪费。

在机组启动前投煤方面的问题，建议投煤初期煤量适当少些且均衡给煤，确保升温升压控制在规定范围，或在机组冲转至中速暖机结束后再适量、小量投煤比较合理。机组中速暖机的目的是避免转子的脆性破坏及避免产生过大的热应力，使各部件均匀地加热。因此中速暖机对机组的安全、顺利启动起着重要作用，所以在此暖机期间锅炉应提供合理的蒸汽参数及合理的温升率，当中速暖机结束后就可以开始小量投煤，但投煤量不能过大以免难以控制，同时机组也可以尽快合理地升速并网接带负荷，尽可能缩短启动时间，当然这一切都需要机炉密切地相互配合。

    （2）汽机方面的调整

    机组启动时主、再温度过大与运行调整也有很大的关系，一般现象都是主汽温度高而再热汽温度低，在机组启动前再热热段的蒸汽是由主蒸汽流经高压旁路（一级旁路）进入冷段管道后经再热器加热后所形成的，理论上应该不存在温差，由于机组启动前蒸汽压力及流量都很小，再热汽的蒸汽量就更少了。但这种温差在机组冲转后一段时间里主、再的温差就可以较快地减少，这说明再热热段管道暖管、疏水不彻底、蒸汽流通量过小所致，并且应熟悉、明白再热热段机侧的温度测点安装在哪里，这一点对运行调整非常重要。为此应保证让大部分的蒸汽都能进入再热器，让蒸汽充分地流动起来，充分地暖管疏水以带动管道温度地均匀上升。可采用分段疏水法，在锅炉点火后及凝器已通水并抽真空后，把该开的管道疏水通本扩的都开启来，但高中压缸的本体疏水最好不要开启，由于暖管时间较长及凝器已抽真空了，如把高中缸的本体疏水开启容易异致上下缸温差增大的现象（热态启动时更明显），这时对机组的安全启动不利，最好能在机组准备冲转前一段时间再把高中压缸本体疏水打开较妥当。

    在锅炉起压后应锅炉要求即把高压旁路尽量全开，（此前主汽管道疏水、主汽阀疏水等均已开启），使主汽管的蒸汽流动起来充分暖管疏水，但主汽管道疏水直排 门关闭，让全部疏水回收以免浪费，在保证高排止回阀严密的情况下把高排止回阀后的疏水（冷段管道疏水）气动门关闭，但手动门开启，以保证全部的蒸汽都能进入再热器加热，使再热器热段管道有蒸汽流动，同时也可以保护再热器避免再热器干烧。以前机组启动是冷段管道疏水是一直保持全开的，由于冷段管道疏水位置比再热器低很多，并且本扩又是处于真空状态的蒸汽流量又小，这就使绝大部分蒸汽都通过冷段管道的疏水进入本扩了而无法进入再热器相当于把再热蒸汽给短接掉了。但可以把高排止回阀前疏水门开启，以防止高排止回阀不严倒汽。同时也尽可能把低压旁路（二级旁路）及三级旁路全开，A、B两侧的热段管道疏水及中压联合汽阀疏水也开启，让再热蒸汽也能充分地流动、暖管、疏水。但再热热段管道疏水的直排门可以不用开启，以免浪费工质、影响周边环境，疏水疏可全部回收，因为这段低洼水平管段的疏水、暖管都不是问题，而难就难在后面一段至中压主汽阀前的这段垂直管道的暖管及疏水，由于机侧再热热段蒸汽的温度测点只有一个（A、B侧各一个），并且就安装在九米层垂直管道的中压联合汽阀入口前。因此在暖低压旁路入口前至锅侧的这段管道时，只能借助锅侧的温度侧点作参考，此时可把DCS画面切至锅炉汽水系统画面，观察高再出口温度与主汽温度是否还有温差，如没有什么温差了那表示低旁前的这段管道已暖的差不多了，此时就可能把低压旁路调整门关小至25%左右，但高旁不变，开始对低旁后的这段至中压联合汽门前的垂直管道进行赶汽暖管（强制暖管），充分暖管，由于这段垂直管道一直从零米层垂直爬升至九米层，并且只有一个（A、B管各一个）中压联合汽阀疏水管（这个疏水管是阀前疏水）而再热热器的温度测点又是安装在中压联合汽门前，因此需要把大量的蒸汽往中压联汽门前赶才能把这段管道的温度升起来。以前再热热段蒸汽温度提不起来使主、再温差过大，也是由于这个原因，进入这段管道的蒸汽量过小暖管不充分所致。由于中压联合汽阀疏水管的管径只有φ25mm，A、B侧的两根疏水管合接在一根管径φ32mm的疏水管至本扩，为此暖管疏水确比较困难，但也就只有这样赶汽才能把再热汽温提升起来，如效果还是不太理想的话，可以考虑先把再热热段的管道疏水气动阀先关闭（但温度升起来后马上开启），把蒸汽尽可能地往中压联合汽阀前赶，但需防止再热汽压力过高，中压联合汽阀不严密漏汽。经过试验这种方法可以较快地把主、再温差减少至30℃以内，为机组的暖管及启动缩短了时间。当然这一切都需锅炉能较好地控制好主汽的温升率。当蒸汽参数合格后准备冲转前应把高排止回阀后疏水（冷段管道疏水）阀打开，并且记得把高中压缸本体疏水全部打开，同时也应把低压旁路相应地开大些，以免再热汽压力过高，高压旁路在冲转前也可适当调小些，这点主要是考虑到在冲转后高排止回阀能顺利开启。

2.4  合理调度循环水泵

     机组冷态启动时在锅炉点火后5-6h才能达到汽机冲转参数，而现在由于种种原因一般规定在炉准备点火时即要求启动循环水泵了。锅炉点火到起压需要3-4小时，此时几乎没有疏水进入凝汽器，为此启动循环水泵的意义不大，应该可以等到锅炉起压、汽机投入旁路系统前再启动循环水泵。每台循环水泵的功率是1120KW，每小时的耗电量大约1000KW.H，这样每次启炉可以节约3000-4000KW.H电量。

     由于我厂循环水系统采用母管制供水方式，可以把两个冷却塔并列运行，根据机组真空情况灵活调整循环水泵的运行方式，譬如在冬季四台机组运行时开三台循环水泵，在气温较高时可采用四台机组开5台循泵的运行方式等，尽可能的降低厂用电率。

3、结束语

节能意识应深入每位员工的心理，从我做起，从节约一度电、一滴水、一克煤做起。同时加强学习提高技术水平，加强技术交流，避免人为误操作因素造成机组非停，认真做好运行分析及时发现问题、消除隐患，使设备处于最佳状态，确保机组的安全、稳定、经济运行。

文章作者：李万盛