(广东珠海金湾发电有限公司广东珠海519000)
摘要：近年来国家对发电企业的环保要求日趋严格，公司运行部为尽量减少机组启动损耗提高经济效益，减少环保超标时间，加快机组启动速度，创造性地提出了汽机二次冲转技术，成功地节省了启动时间，并取得了一定的经济效益和环保效果。
关键词：二次冲转；冷态启动；快速启动；节能减排；冲管；环保
0、概况
我公司#3、4锅炉为超临界参数变压螺旋管圈直流锅炉，型号为SG-1913/25.4-M960，BMCR蒸发量1913t/h，额定蒸汽压力25.4MPa，额定蒸汽温度571℃,再热蒸汽温度571℃。汽机为上海汽轮机厂生产的型号为N600-24.2/566/566超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式汽轮机，于2007年2月投入商业运行。近两年来国内发电产能过剩，公司机组调停次数剧增，机组启动能耗和工质损耗大幅增多，并且机组启动期间NOX会超出环保考核标准。为尽量减少机组启动损耗提高经济效益，减少环保超标时间，加快机组启动速度，公司运行部总结经验，优化机组启停过程中的多个操作环节，创造性地提出了汽机二次冲转技术，为同类型机组快速启动、节能减排提供参考。
1、现状
目前机组启动主要存在以下两方面问题：
1、1机组冷态启动速度慢
根据厂家设备说明书，高压内缸下半第一级或中压下缸第一级持环温度小于204℃为冷态。《汽轮机运行规程》规定，汽机冲转要求蒸汽参数为：
汽机冲转升速率要求为：
此外，冷态启动时，在汽机转速达到2350rpm时要求暖机一小时。
可见，汽机冷态冲转要求的主、再热蒸汽参数都比较低，但达到额定转速3000rpm时间长，机组冷态启动速度慢。
1、2锅炉冲管后降温时间长
由于超临界锅炉不可避免地在炉管内壁生成氧化皮，启停过程容易发生氧化皮脱落，堵塞管道造成超温爆管。根据经验，每次机组启动时通过快速开关高低旁阀，改变蒸汽压力和流量，达到冲管的目的，对防止堵管超温效果很好。锅炉冲管要求主蒸汽参数为：在高旁阀20%开度下，主汽温大于480℃/主汽压6~8MPa。一般需要冲管15~25次，主蒸汽温度将上升至500℃以上（冲管25次后主汽温达到520℃左右）。冲管完成后要根据汽机状态匹配冲转参数，约需要2个小时降温，主蒸汽温度才能达到汽机冷态冲转条件，大大延长了机组启动时间。
2、实施方案
锅炉启动升温升压期间，锅炉旁路系统和汽机旁路系统损耗掉大量的热量，减少或者利用起这部分热量损耗可以实现很大的节能效果。锅炉旁路系统方面这里暂且不提，如果能把汽机旁路系统损耗掉的热量利用起来，将取得明显的经济效益。而冷态的汽轮机转子刚好就可以利用这部分热量来进行暖机，这就引入了汽机二次冲转的策略，而且本策略实施后还可以节省机组启动时间，节能降耗效果显著。
经过咨询上海汽轮机厂家并得到许可，本厂创新采用汽机二次冲转的操作方法，在主、再热汽温达到冲转条件后，降低冲转汽压至3.5MPa（厂家《汽轮机设备说明书》原先要求冲转主蒸汽压力为6MPa）。因为锅炉采用A磨等离子点火方式启动，主、再热汽温升温速率比升压速率快，在主、再热蒸汽温度达到冷态冲转条件后，适当调节高旁阀开度，调整主汽压力到3.5MPa、再热汽压至0.4MPa左右，进行汽轮机第一次冲转。挂闸冲转、600r/min摩擦检查、600r/min阀切换、至2350r/min中速暖机1小时结束，主蒸汽压力也达到6.5MPa左右，将汽轮机打闸，在汽轮机惰走期间，利用旁路系统对锅炉管道吹管15次。因汽机此时已经暖机完成，转子已达到温态以上，重新冲转时可承受较高的主蒸汽参数，锅炉不再需要进行降温降压来匹配汽轮机冲转参数。故锅炉吹管完成后，即可将汽轮机重新挂闸冲转，且不再需要再进行中速暖机，直接冲至3000r/min后将机组并网运行。本操作方案可以为机组启动环节节省3小时以上。
3、操作方法
机组冷态启动，锅炉点火、烘干、升温升压，主蒸汽参数达到260℃/2.0MPa以上，将汽轮机挂闸，手动打开汽轮机主汽门5%以上（根据经验），利用高压调门漏汽提前对高压主汽门-调门和高压缸通入蒸汽进行预暖，漏汽量以汽机转速逐步升高至300r/min左右稳定为宜。预暖2小时左右即可将高压主汽门-调门内/外壳体温差≤83.3℃，以及高压转子的温度升高到150℃以上，使高压转子提前渡过脆性转变温度。在此过程中锅炉继续升温、升压，预暖结束时主蒸汽参数也基本上达到了汽机冲转参数（提前暖可以为冲转后的暖阀暖缸节省2小时左右）。达到冲转条件后关闭主汽门，对汽机进行第一次冲转，升速至2350RPM保持，进行2小时中速暖机，中速暖机过程中观察汽机各轴承振动回落至正常，缸胀差胀正常，汽缸各金属温度正常上升，汽机转为温态或者热态。打闸汽机，锅炉利用高低旁阀进行冲管，总管结束后检查主、再热蒸汽参数满足冲转条件，汽机重新挂闸进行第二次冲转，发电机并网。下图为3月1日本厂#3机组冷态启动汽机第一次冲转趋势图。
第一次冲转趋势图（机组调停23天，汽机调节级温度122℃冷态）：
4、成果
按照上海汽轮机厂设备说明书及本公司传统的《机组冷态启动》操作卡的操作方式，机组启动从锅炉点火到机组带240MWBMCR（脱硝系统达到投入条件）约需要22小时。而最新的环保政策要求火电机组从锅炉点火起12小时内投入脱硝系统，机组启动过程各操作步骤和速度需要进行优化以缩短启动时间。汽机二次冲转策略就是一项节省启动时间的重要方案。
汽机二次冲转策略的引入，机组第二次冲转节省了中速暖机的2个小时，相比以前没有二次冲转的启机进程，锅炉冲管后的降温阶段也省掉了，又可以节省超过2个小时，合计可以减少4个小时的环保超标，也节省了4个小时的启机费用，按照启机费用4.11万元/小时计，共节约16.44万元（4.11万元/小时的启机费用是本厂以往核算启机费用的小时平均值）。
第一作者：林少锋（Linshaofeng）广东珠海金湾发电有限公司运行部工程师
第二作者：李德艺（Lideyi）广东珠海金湾发电有限公司运行部工程师
第三作者：车文林（Chewenlin）广东珠海金湾发电有限公司运行部工程师