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330MW燃煤发电机组节能启停技术应用

降低机组启动和停产过程中的能耗,已成为公司节能降耗的关键任务之一。为开展节能降耗减排工作,必须优化和调整330 MW机组的启停方式和设备升级,严格控制330 MW机组辅助设备主设备的启停时间。采用变频装置、前泵、凝结水泵、一次通风机加装变频装置、微油点火等一系列措施,降低了机组启动和停机时的能耗。

1 系统升级改造

1.1 增加一次风道加热装置

为了减少锅炉启动所需的油量,提高锅炉点火初期磨煤机入口的一次风温,在锅炉侧的一次风道上安装了风道燃油燃烧器,直接对热一次风进行加热。风管燃烧器主油嘴为0.75mm,辅助油枪油嘴为2.0mm,油枪入口油压为1.2MPa,主油枪输出力为50 kg/h,副油枪输出量为130 kg/h。空气管道加热燃烧器的滤网和气动球阀,压缩空气从炉右侧的压缩空气主管中抽出来,并通过手动门、滤网和气动球阀输送到风管燃烧器。在辅助油枪的进气侧设置手动快速关闭阀。风管燃烧器配有局部操作控制箱、火焰检测和远程保护(MFT信号关闭管道加热系统)、局部压力表、气动控制阀、手动球阀、过滤器等设备,以确保燃烧器的安全运行。

1.2 增加一层气化油枪

为了减少装置的启动、停机和低负荷稳定燃烧,在锅炉的第一层燃烧器中加入了总油量为600 kg/h的气化油枪,并将气化油枪的燃料从炉前的燃油系统中取出。同时,对相关逻辑进行了修改,并将“气化油枪输入”信号加入到“任意储层输入”逻辑(4~3)中。在“气化油枪图”中,加入了“气化油枪输入”联锁开关按钮,只有在锅炉点火启动时,才能在正常运行时拆除,以保证整个启动和停止过程只能在装置启动和关闭阶段使用气化油枪才能完成。

1.3 闭冷水系统改造

在闭式冷却水系统中,采用淡化水和凝结水作为冷却剂,用凝结水泵或冷凝泵补充水到膨胀水箱,然后通过闭式冷却泵在闭环循环中循环。闭式冷却水系统的主要用户有:主机润滑油冷却器、小型机器润滑油冷却器、EH油冷却器、真空泵冷却器、密封油冷却器、发电机定子水冷却器和锅炉风扇润滑油冷却器。该系统最初配置了两个100%额定电压为6kV,额定功率为400 kW的闭式冷水泵。通过对封闭式冷水系统全年用水量的分析,发现除6、9月份封闭式冷水系统额定容量的80%外,其余几个月封闭式冷水系统的冷却水出现了较大的过剩。因此,在大修期间,对关闭的冷水系统进行了改造,并从水母管内外的封闭冷水中抽出了一条管道。安装了额定电压为400 V、功率为185 kW的小型泵,在泵的进口和出口处安装了电气隔离阀,出口处安装了反向阀、进口过滤器和进出口压力表。在6月至9月的其他几个月,以及在机组停运期间,使用小型水泵进行操作。通过此项改造,2台330 MW机组每年可节约成本约890 000元。

2 机组启动过程中的节能措施

2.1 合理安排启动过程,缩短启动时间

在机组运行初期,由于缺乏启停经验和设备缺陷,机器与炉膛的协调不合理,导致机组启动时间较长。通过摸索规律,总结经验,消除设备短缺,合理改造,制定了机组的具体启停措施。在启动前做好各辅助设备和阀门的调试工作,及时发现并排除缺陷,以免影响机组启动过程中的启动进度。从而大大缩短了机组的启动时间。

2.2 锅炉上水阶段的节能措施

电动给水泵是厂用电消耗较大的设备之一,机组启动期间若采用汽泵前置泵进水,可以减少电泵运行时间、降低厂用电。公司每台机组配置1台50%容量的电动给水泵和2台50%容量的汽动给水泵,每台汽泵配置一台前置泵,其中电动给水泵容量为5 400kW,汽泵前置泵容量为185kW,扬程为102.5mH2O。实践证明在冷态和温态启动时,锅炉处于无压状态,汽泵前置泵足以满足锅炉上水的需要。锅炉由无水至点火水位大约需要4小时,采用汽泵前置泵上水大约可以节约厂用电20 860kWh。

2.3 通过炉底加热降低机组启动油耗

锅炉启动时,在水冷壁下联箱内通入蒸汽加热炉水,有利于提高锅炉本体的温度水平、缩短机组启动时间、节约机组启动用油;有利于强化燃料的燃烧及燃尽,减小汽包上下壁温差;有利于锅炉点火后快速建立水循环。因此,机组一般在汽包水位至点火水位后,投入炉底蒸汽加热,汽包起压后停用炉底蒸汽加热。投入炉底加热后要加强汽包壁温、辅汽联箱压力的监视,辅汽联箱压力>0.8MPa以确保蒸汽能正常进入水冷壁加热。此外,在炉底加热投运期间将风烟系统各风烟门关闭,以减少锅炉侧工质排放和热量损失。

2.4 点火初期的节能措施

启动前,先将1#煤仓烧空,1#煤仓应加挥发份为25%~30%的煤种,以保证气化油系统的稳燃效果。

机组启动时,在其他吹扫条件满足后,交叉启动一台吸风机和一台送风机,全开二次风挡板,保持炉膛负压-50~100Pa,将总风量调整至30%额定负荷风量进行全炉膛吹扫,5分钟后吹扫结束,锅炉燃油系统进行循环,开启1#磨煤机出口门及热风隔绝门,适当开启热风调整门,保证一次风管畅通,启动两台变频一次风机,调整一次风母管压力在5.0kPa左右,磨煤机风量大于40 000m3/h,启动密封风机调整母管压力在8.0kPa左右,投入一次风道加热系统,1#磨煤机进风温度达到150℃左右,投入一层气化油枪,在气化油枪画面开启“气化油枪投入”的联锁,启动1#磨煤机运行,在1#磨煤机运行初期,应根据磨煤机出口风温调整煤量,同时观察燃烧器煤粉着火情况。随着入炉煤量的增加,注意控制锅炉的升温升压速度在规定范围内。在增加煤量的同时监视转向室的烟温。为了减少炉膛热损失,低负荷时将总风量控制在350kNm3/h以内,并将多余的二次风全部关闭。

锅炉冷启动1.5×2.5h后,锅炉本身的一次风温通常能满足或接近粉末干燥的要求。根据一次风温的变化,可将辅助油枪拆除并手动操作,主油枪可用于保证磨煤机后期出口空气温度。当一次风温完全满足制粉和干燥的要求时,可拆除和操作加热风管的主油枪。

2.5 汽轮机冲转至带正常负荷的节能措施

(1)冷态启动,在中速暖机过程中,利用辅助蒸汽将汽动给水泵冲转至3 100r/min备用,在小汽轮机冲转前1小时启动汽泵前置泵,进行暖泵。

(2)在发电机并网前,将第二台送风机、吸风机启动,并入运行。

(3)随着负荷的上升,锅炉燃烧加强。当锅炉转向室烟气温度达到400℃以上后,停用所有油枪。

(4)机组负荷至130MW时,将汽动给水泵汽源调换为本机第四级抽汽供汽,机组负荷达到150MW左右,并入一台汽泵。负荷至180MW时,启动第二台汽泵,停用电泵。

(5)当机组负荷>180MW时,应及时进行阀门切换,将高压调门切换至顺序阀运行方式。运行中发现同一负荷下,高调门采用顺序阀方式能少用蒸汽20t/h~30t/h,有明显的节能效果。

3 机组停机过程中的节能措施

(1)对330MW机组有预知的停炉,应尽可能先将1#煤仓烧空,1#煤仓应加入挥发份为25%~30%的煤种,以保证气化油系统良好的稳燃效果。机组负荷降至180MW左右,投入一层气化油枪。

(2)负荷减至180MW时,启动电泵,停用一台汽泵。根据凝汽器真空情况,及时停一台循泵,当机组负荷至140MW切出第二台汽泵,汽泵停止1小时后,将汽泵前置泵停运。

(3)机组停运后,及时将汽包上水至最高位(+350mm)后停电泵,当汽包水位下降至(-350mm)时再次启动电动给水泵向锅炉补水。

(4)空预器进口烟温降至120℃时,停运空预器;炉膛出口温度<80℃时停用火检冷却风机。

(5)机组停运后,将循泵调为低速循泵运行,闭冷泵调为400V小泵运行;高、中压缸温度降至250℃时,将闭冷水及循环水公用系统调至邻机供水后停用循泵;高、中压缸温度降至200℃时,停用凝结水泵及闭冷水泵。

4 结语

通过对机组系统的改造,制定了启动、停止节能、优化运行的技术措施,在节能降耗方面取得了良好的效果。节能是一项任重而道远的任务,还需要努力挖掘。通过设备改造和升级,优化机组运行方式,加强设备管理和控制,使在役机组的节能降耗达到一个新的水平。

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