缩短火力发电机组冷态启动时间的研究与对策

缩短火力发电机组冷态启动时间的研究与对策

吴威权

（广州中电荔新热电有限公司，广东广州 510000）

【缩短火力发电机组冷态启动时间的研究摘要】：本文旨在探讨缩短火力发电机组冷态启动时间的有效方法。通过分析影响冷态启动时间的因素，结合实例数据进行验证，提出了针对性的优化措施。研究结果表明，通过加强设备维护、采用合理的冲洗方式、先进预热技术和完善启动流程，可以显著降低火力发电机组的冷态启动时间，提高运行效率。

【关键词】：火力发电机组；冷态启动；启动时间；优化措施；运行效率

一、引言

随着社会经济发展，社会对电力供应依存度的不断提高，同时电力市场改革稳步推进并逐渐进入深水区，自2021年开始广东电力现货市场开启了长周期的结算试运行，电力行业正经历前所未有的变革，广东某电厂每月两台机组启停频繁，最多每月数十多次。该机组在冷态启动中有开机速度慢、经济性差的情况,因此,急需缩短机组启机时间,以提高启动的快速性和经济性，同时为了适应电力市场的现货交易要求，满足调度要求的机组并网时间，减少能源浪费，提高机组的响应速度和整体经济效益，缩短火力发电机组的冷态启动时间势在必行，因此，本文将对缩短火力发电机组冷态启动时间的方法进行深入探讨。

二、某电厂火力发电机组设备状况

某电厂#2机组锅炉为亚临界、汽包自然循环、四角切圆、直吹制粉系统、一次中间再热、摆动燃烧器、平衡通风、单炉膛“π”型布置、全钢架悬吊结构、紧身封闭、炉顶带金属防雨罩、固态排渣炉，锅炉型号为DG1080/17.4-II6型；汽轮机为东方汽轮机厂 生产的CC330/250-16.67/3.5/0.98/538/538 型亚临界、中间再热、两缸两排汽、单轴、双抽汽凝汽式供汽汽轮机；发电机为东方电机公司设计制造的QFSN-330-2-20B型三相二极隐极式转子同步交流发电机。

三、影响冷态启动时间的因素分析

火力发电机组的冷态启动是指机组在较长时间停机后再次启动，此时机组设备状态不佳、凝结水系统、低压给水系统、高压给水系统难以冲洗，汽包璧温、汽轮机缸温较低，接到开机命令后按照现有规程和操作票进行执行，经常出现设备故障，处理缺陷耗时较长；系统难以冲洗，凝结水、给水水质难以达到合格，浪费大量除盐水和时间；锅炉点火和汽轮机冲转后汽包上下璧温和汽轮机缸温不好控制，璧温容易超限甚至被迫停运，往往通过放慢升温升压速度来控制，耗时较长，综合以上导致机组冷态开机并网的时间比调度下达的时间晚而被考核。因此，火力发电机组的冷态启动时间较长，主要受到设备是否处于良好备用状态、系统冲洗方式、暖缸暖阀系统是否投运以及启动流程是否优化等多方面因素的制约。

四、缩短冷态启动时间的优化措施

针对影响冷态启动时间的因素，本文提出了以下优化措施：

（一）机组停运后的定期工作

1、机组停运备用后，每隔5天的白班，当班运行集控值班人员进行锅炉侧的设备启停和开关试验及等离子系统和声波吹灰系统的检查工作：

（1）锅炉空预器油站和磨煤机油站的油泵启动运行2小时和切换联锁试验。

（2）锅炉侧风烟系统的风烟挡板、暖风器的主路和旁路调整门、二次风门及燃烧器摆角的开关试验。

（3）检查锅炉等离子系统设备完好，处于备用状态。锅炉等离子系统电气设备、机务设备和热控设备正常；就地检查锅炉等离子系统各载体风和冷却水阀门状态正常；就地检查各载体风和冷却水压力表指示在正常范围内，特别注意检查锅炉等离子系统各支管的载体风压力表指示在4.0～4.5KPa范围内，否则，联系检修人员调整载体风控制柜内的过滤控制阀，使各支管的载体风压力在正常范围，并锁定压力；就地检查各载体风控制柜内的过滤控制阀疏水正常。

（4）机组停运备用后，等离子系统和声波吹灰系统储气罐的疏水工作按每班的定期工作行。

2、机组停运备用后，引风机和捞渣机的定期工作保持不变：

（1）当班运行值每班锅炉引风机动叶进行1次开关试验.

（2）当班运行值每天中班捞渣机进行启动运行5～10分钟。

3、机组停运备用后，每隔7天的中班，当班运行集控值班人员进行六大风机测绝缘工作。电场若无工作，加热器保持投运。

（二）合理制定机组报价策略，争取开机。

1、根据我厂#1、#2机组目前实际情况，机组冷态启动开机耗时比较较长，凝汽器、除氧器、锅炉上水冲洗、加热需要6小时左右，锅炉启动风烟系统和磨煤机暖磨需要2.5小时左右，锅炉点火到汽机冲转需5小时左右，汽机冲转到定速3000转/分钟需6.5小时左右，汽机定速到并网需0.5小时左右，因此，机组冷态启动开机时间需要20小时左右。

2、运行部和电力销售公司电力市场报价人员综合电网负荷、电力现货价格、燃煤价格等情况，提前制定报价策略，争取开机。

（三）运行人员提前做好机组冷态启动开机的各项准备工作

1、当运行部和电力销售公司电力市场报价人员确定要开机时，运行部部办提前安排在计划开机的前一天夜班（一值）开始进行机组冷态启动操作。提前准备开机操作票，以次日凌晨1:00并网为目标，计划在当日13：00前锅炉点火，汽机冲转暖机至3000r/min，然后由行部根据当日电力现货市场出清结果确定后续启动方式。在电力现货交易日前报价时，合理确定报价，争取次日开机。

2、集控运行进行凝结器和除氧器及锅炉系统的冲洗，冲洗至凝结水含铁量≤100μg/L、锅炉炉水含铁量≤200μg/L、炉水水质合格；投入除氧器加热，锅炉继续换水、加热汽包壁温，使锅炉汽包下壁温超过70～80℃后，做好机组冷态启动开机锅炉点火前的准备。

3、环保运行进行备用机组MGGH系统上水，具备条件后启动热媒水循环泵，循环排清管道内的空气，使得MGGH膨胀罐液位稳定在1～1.5米，停运热媒水循环泵。对备用机组氨气管道进行蒸汽吹扫，确定管道通畅后，停运氨气管道蒸汽吹扫。

（四）优化机组冷态启动开机锅炉点火时间

在《330MW机组集控运行规程》和《330MW机组化学运行规程》中机组启动锅炉点火前水质的化学监督控制指标。凝结水系统、低压给水系统的冷态冲洗：当凝结水及除氧器出口水含铁量大于1000μg/L时，应采取排放冲洗方式；当凝结水及除氧器出口水含铁量小于1000μg/L时，可采取循环冲洗方式，冲洗至除氧器出水含铁量小于100μg/L时，低压给水系统冲洗结束。低压冲洗水质标准：凝结水含铁量≤100μg/L，除氧器出水含铁量≤100μg/L、联氨10～50μg/L。高压给水系统的冷态冲洗：采取排放冲洗，由低压给水系统经高压给水系统至锅炉。当锅炉炉水含铁量小于200μg/L时，冷态冲洗结束。高压冲洗水质标准：炉水含铁量≤200μg/L、pH（25℃）9～9.5、联氨10～50μg/L。冷态冲洗合格后，锅炉点火，进行热态冲洗。锅炉排污换水，含铁量低于200μg/L时，热态冲洗结束。热态冲洗水质标准：锅炉炉水含铁量≤200μg/L、联氨10～50μg/L。

1、在机组冷态启动锅炉点火前，为了优化缩短凝结器和除氧器及锅炉系统的冲洗时间，当凝结器及除氧器系统水冲洗至凝结水含铁量≤100μg/L时，启动给水泵向锅炉上水，除氧器和锅炉系统同时冲洗，在锅炉炉水含铁量≤200μg/L、炉水水质合格后。

2、投入除氧器加热，锅炉继续换水、加热汽包壁温，根据锅炉汽包壁温情况，逐步提高除氧器水温，控制汽包壁温差。

3、尽量提高锅炉上水温度，通过提高锅炉上水温度来加热汽包上、下壁温，降低锅炉汽包上、下壁温差，避免在机组冷态启动过程中锅炉壁温差超限被迫熄火停炉。

4、在锅炉继续换水、加热汽包壁温过程中，锅炉汽包上满水后，关闭给水旁路调整门和定排各排污电动门、打开省煤器再循环门，锅炉暂时停止水，让锅炉汽包上壁浸泡、加热，提高锅炉汽包上壁温。锅炉汽包上壁浸泡15～20时间后，打开定排部分排污电动门，锅炉放

水至汽包看不见水位时，锅炉暂停放水。关闭定排各排污电动门、关闭省煤器再循环门、打开给水旁路调整门，锅炉汽包继续上满水、汽包上壁浸泡和加热。

5、锅炉汽包反复进行上水、放水，使汽包上壁浸泡和加热，当锅炉汽包下壁温超过70～80℃后，可以进行机组冷态启动锅炉点火。

（五）优化机组冷态启动开机锅炉升温升压时间

当锅炉汽包下壁温超过70～80℃后，为机组冷态启动过程中控制锅炉汽包上、下壁温差＜40℃创造了有利条件，同时在锅炉升温升压阶段汽包壁温差得到控制后，在规程规定的范围内尽量提高锅炉升温升压速度，缩短锅炉升温升压时间，为缩短机组启动过程时间创造有利条件，适应电力市场现货交易要求，满足调度下达要求的机组并网目标时间。

1、当班运行值长联系科技公司新塘片区检修主任工程师（正常上班的白班）或值班总值（周末、法定假日）到集控会议室，进行检修人员处理开机过程中的缺陷和故障的总体协调，提高消缺处理能力和效率。

2、锅炉启动风烟系统的引风机、送风机运行，完成锅炉吹扫后，同时建立机组真空，投轴封前需要充分暖管。尽快启动一次风机和密封风机运行，投入暖风器加热，关闭暖风器近期电动门前疏水，全开暖风器疏水手动门。进行A或B磨煤机暖磨，进行A和B层等离子拉弧试验，出现影响等离子拉弧试验缺陷时，运行值长及时联系科技公司人员处理。

3、A和B层等离子拉弧试验正常后，停运B层等离子拉弧，尽量采用A层等离子锅炉点火开机；若A层等离子或A制粉系统出现影响锅炉点火开机的缺陷，尽快采用B层等离子锅炉点火开机，运行值长及时联系科技公司人员处理缺陷，优化了磨煤机运行方式。

4、锅炉点火成功后，逐渐全开高、低压旁路阀，根据汽包上下壁温差变化、磨煤机出口温度、磨煤机振动、锅炉燃烧稳定情况等，适当逐步增加磨煤机给煤量，对锅炉从点火到汽轮机冲转前的燃料量曲线进行了优化，保证锅炉主、再热汽温的升温率，缩短机组冷态启动开机锅炉升温升压时间，同时条件允许后投运暖缸暖阀系统，加速暖机速度。

5、真空建立后提前冲转一台小机备用。

6、提前对辅汽至空预器吹灰蒸汽暖管，点火后及时投入空预器吹灰。

7、锅炉点火后及时联系借工到集控会议室待命。

（六）优化机组冷态启动开机汽机冲转和暖机时间

控制汽轮机冲转时蒸汽初温与转子金属温度相匹配，汽轮机冲转时，全关高、低压旁路阀，通过随机投入高低加、通过稍开低加充氮门，适当降低主机真空度的方式，以提高汽轮机进汽量，加快暖机速度。

（七）优化机组冷态启动开机发电机并网时间

在机组冷态启动开机汽机暖机过程中，集控巡检值班人员提前准备好并网操作票，经值长审核签发，同时做好发电机并网前的检查和准备工作，具备并网条件，将发电机及时并入电网系统运行，在发电机并网过程中，出现影响发电机并网的缺陷，值长及时联系科技公司人员到现场处理缺陷，缺陷处理正常后，发电机及时并入电网运行。注意机组主汽流量过216T/H的时间。

五、实例验证与优化效果分析

为了验证上述优化措施的有效性，本文选取了广州某火力发电厂的#2发电机组作为研究对象，进行了实例验证：

冷态开机优化前：2022年2月16日01:00接令#2机组冷态开机，计划16日21:00并网，实际到17日06:30才并网成功，开机耗时29.5小时，导致#2机组并网的时间比调度下达的时间晚09小时30分。

冷态开机优化后：2022年3月13日01:00接令进行#2机组冷态开机，计划16日21:00并网，当日20:50#2机组如期并网成功，开机耗时19小时50分钟，相较于优化冷态开机前#2机组冷态开机时间节约近10小时。

如图所示：

通过对比分析优化前后的启动时间数据，发现采取优化措施后，机组的冷态启动时间明显缩短，运行效率得到了显著提升。

六、结束语：

本文深入研究了火力发电机组的冷态启动过程，并分析了影响启动时间的多种因素。为了缩短启动时间，提高运行效率，文章提出了一系列优化措施。在机组停运后，制定定期工作和合理的报价策略，确保机组能够及时启动。在运行人员方面，提前做好充分的准备工作至关重要。此外，优化锅炉点火时间和冲洗过程，确保水质符合规定，能够减少不必要的延误。针对锅炉升温升压阶段，文章提出在控制汽包壁温差的同时，尽量提高升温升压速度 从而缩短该阶段的时间。在启动过程中，加强检修人员的协调和消缺处理能力，能够及时应对各种故障和缺陷，确保启动过程顺利进行。通过加强设备维护、采用合理的冲洗方式、先进预热技术和完善启动流程，可以有效缩短火力发电机组的冷态启动时间。未来，研究智能化控制系统和自动化启动流程将进一步提升机组的整体性能。综上所述，优化火力发电机组的冷态启动过程是提高运行效率的关键。通过实施上述优化措施，可以更好地适应电力市场的现货交易要求，满足调度下达的并网目标时间，为电力系统的稳定运行做出贡献。

参考文献

【1】李斌 汽包锅炉启动过程模拟以及其优化研究 西安交通大学

【2】蔡宇 600MW汽轮机启动优化的研究 华北电力大学 2008

【3】崔育奎 2150t/h超临界锅炉冷态试验及优化运行研究 华北电力大学 2011

【4】胡金龙 探讨缩短超超临界发电机组启动时间的方法与应用 广东粤电大埔发电有限公司 2019

【5】余德忠 600MW超临界机组启动过程优化 南阳鸭河口发电责任有限公司 2016