實用節(jié)能技術(shù)50MW水煤漿機組電網(wǎng)黑啟動實踐和改進林廣武(汕特萬豐熱電有限公司,廣東汕頭515064)摘要:“黑啟動”是電網(wǎng)機組啟動的一種特殊而重要的方式。介紹了50MW水煤漿機組首次電網(wǎng)黑啟動實踐,對水煤漿機組通過黑啟動演習(xí)暴露出來的問題提出解決對策,相關(guān)問題的妥當(dāng)解決可以使水煤漿杋組成為真正意義的實現(xiàn)黑啟動機組關(guān)鍵詞:水煤漿機組;黑啟動;作用;經(jīng)驗體會中圖分類號:TQ534.4;TM732文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1004-3950(2007)03-0064-04Practice and improvement on black start of 50 Mwcoal water mixture unitLIN Guang-wuAbstract: Black start is a kind of special and important way of starting electric unit. The first black start test of 50 Mwcoal water mixture( CWM)unit was introduced. Solutions on the problems of CWM unit revealed through the blackstart test were given, which could make CWM unit realize the true meaning of black start unit.Key words: coal water mixture( CWM)unit; black start; function; experience1電網(wǎng)黑啟動的重要意義2水煤漿機組的特點及在黑啟動中的作用所謂電網(wǎng)“黑啟動”是指整個電網(wǎng)因故障崩近年來,為應(yīng)對國際燃油價格上漲,降低生產(chǎn)潰停運后處于全“黑”狀態(tài)情況下,通過電網(wǎng)中具成本,許多電廠將燃油鍋爐改造為燃料成本相對有自啟動能力機組的啟動或外來電源,帶動無自便宜的水煤漿鍋爐,由此產(chǎn)生了一批水煤漿機啟動能力的機組,逐步恢復(fù)電網(wǎng)的運行和對停電組——介于燃煤和燃油之間的一類,其中以50的客戶恢復(fù)供電,最終實現(xiàn)整個電網(wǎng)的恢復(fù)。黑MW機組最多。水煤漿是20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)啟動成功的關(guān)鍵是電源點的啟動。顯然電網(wǎng)黑啟的一種新型煤基流體低污染代油燃料,簡寫為動的意義是縮短停電時間,最大限度減少大面積CWM( Coal Water Mixture)或CWF( Coal Water停電造成的經(jīng)濟損失。黑啟動通常的方法是由人Fuel),它是由一定細(xì)度的煤粉,與30%左右的水工制動的柴油發(fā)電機組啟動燃汽輪機組或小水電混和,并加入1%左右的添加劑制成。水煤漿可機組,再去啟動大機組,分片區(qū)或分層來實現(xiàn)黑啟代油燃燒,具有低污染、高效、節(jié)能、運行成本低的動,達(dá)到目標(biāo)電網(wǎng)黑啟動成功,最終實現(xiàn)整個電網(wǎng)突出優(yōu)點。目前電站鍋爐燃燒效率均在90%以恢復(fù)供電。然而近兩年來燃油價格的大幅上漲使上,與煤粉爐相當(dāng)。精煤水煤漿含灰分低,鍋爐受國內(nèi)大部分燃油鍋爐機組被迫停運,給許多地方熱面磨損低于燃煤,維修費用低。另外不需爐前黑啟動電源的選擇帶來了很大的困難,筆者推薦備輸煤系統(tǒng)和備煤場,排灰渣場占地僅為燃煤的種新的黑啟動機組——水煤漿機組,并介紹這1/4。2001年我廠率先對一臺20th的燃油電種機組在電網(wǎng)黑啟動中采取的技術(shù)措施及一些經(jīng)站鍋爐進行改燒水煤漿改造并取得成功,由此產(chǎn)驗體會。生了全國第一臺水煤漿電站鍋爐。收稿日期:2007-02-06作者簡介:林廣武(1971-),男,廣東汕頭人,總工程師「實用節(jié)能技術(shù)水煤漿的流動特性與重油比較接近,鍋爐輔后點燃重油槍,穩(wěn)燃一段時間后,當(dāng)負(fù)荷達(dá)到額定助設(shè)備與燃油鍋爐機組的輔助設(shè)備比較,主要差負(fù)荷的40%~50%,爐膛溫度達(dá)700~800℃時,別是一級重油泵改為一級輸漿泵加一級供漿泵并再點燃下層對角一次風(fēng)里的水煤漿槍,待燃燒穩(wěn)增加一個攪拌器,廠用電增加不大。一臺50MW定后增加水煤漿槍,保持燃燒穩(wěn)定的水煤漿機組的廠用電在2000kW至2500kW(2)保持合理的配風(fēng)并及時調(diào)整氧量。配風(fēng)之間,大大少于同功率的燃煤機組。另一方面和氧量控制合理是鍋爐穩(wěn)定著火燃燒成功的關(guān)般300MW機組的廠用電大約為15MW,一臺50鍵。水煤漿因含有35%左右的水分,使燃燒前期MW的水煤漿機組發(fā)出的電完全能夠滿足一臺需要更多的熱量來蒸發(fā)這些水分,因此,在配風(fēng)上300MW機組啟動的需要。這些特點使50MW水一次風(fēng)率較低,以確?？焖俜€(wěn)定著火。一般要求煤漿機組完全可以在電網(wǎng)黑啟動中發(fā)揮重要作各層一次風(fēng)開度20%~30%,二次風(fēng)在燃燒穩(wěn)定用,特別是在當(dāng)前大量燃油電廠停運的情況下。后開度80%-90%,中心風(fēng)開度10%左右在電網(wǎng)瓦解時,只要有2500kW左右的外電源送(3)調(diào)整漿槍的正確位置、保證合理的著火人,50MW的水煤漿機組就能啟動,為300MW機點。水煤漿燃燒著火距離的確定既要保證水煤漿組的啟動送去足夠的電源,從而實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的快速著火和穩(wěn)定燃燒,又不能使燃燒太靠近燃燒重建。如果裝備一臺容量足夠的備用柴油機組,器噴嘴,以免燒壞,所以水煤漿著火點控制在離燃50MW水煤漿機組完全可以進行獨立的黑啟動。燒器噴嘴200~300mm比較合適。對于廠用電主電源取自發(fā)電機出口的50(4)漿壓、霧化汽壓的合理匹配。水煤漿燃MW水煤漿機組,當(dāng)電網(wǎng)瓦解導(dǎo)致機組解列時,還燒時,漿壓與汽壓主要影響水煤漿的霧化質(zhì)量,從存在不停機自帶廠用電低負(fù)荷運行的可能。這時而影響燃燒工況,一般按漿壓比汽壓低0.1MP候廠用電并不會消失,只要運行人員迅速調(diào)整鍋左右來控制,一般規(guī)定每支槍漿壓約1.0~1.1爐出力和汽機轉(zhuǎn)速,并盡可能啟動更多的輔助設(shè)MPa,汽壓約1.1-1.2MPa備,提高廠用電量,就可以實現(xiàn)不停機停爐,等待(5)調(diào)整水煤漿燃燒時的火炬。燃燒水煤漿調(diào)度命令重新并網(wǎng),為大電廠送去廠用電?；鹧嬉娱L,必須保持火焰有一定的剛性,這樣才3水煤漿機組黑啟動實踐和技術(shù)對策能保證燃燒后期氣流有足夠的擾動提髙煤粉燃盡率,減少飛灰含碳量,調(diào)整方法可通過調(diào)整一二次2005年6月17日,筆者所在電廠一臺50風(fēng)配比,提高二次風(fēng)的風(fēng)速同時要避免燃燒火炬MW水煤漿機組參與廣東電網(wǎng)公司汕頭供電局組沖墻,使?fàn)t墻結(jié)焦。所以四角配風(fēng)應(yīng)均勻平衡,同織的一次電網(wǎng)黑啟動演習(xí),通過這次演習(xí)我們在時保證下二次風(fēng)的風(fēng)速和風(fēng)量,使燃燒穩(wěn)定。取得一些經(jīng)驗的同時,發(fā)現(xiàn)了50MW水煤漿機組采取以上措施后,水煤漿鍋爐能在40%低負(fù)實現(xiàn)黑啟動必須解決的一些問題。有一些問題如荷下實現(xiàn)全燒水煤漿,保證穩(wěn)定著火燃燒,可以滿果沒有解決好,不但會影響黑啟動,而且可能導(dǎo)致足機組黑啟動過程中的要求。嚴(yán)重的設(shè)備事故。3.2部分重要電機的電源問題3.1啟動過程鍋爐燃燒的穩(wěn)定問題機組解列后,如果無法實現(xiàn)機組自帶廠用電水煤漿含35%左右水分,熱值約為19228運行,則除了直流電源外,所有的交流電源消失kJ/kg,只及重油熱值的一半(重油約為但有些交流電動機斷電的時間不能太長,這些電40090kJ/kg),所以水煤漿的燃燒特性不僅與重機包括:油有很大的差別,而且遠(yuǎn)比重油難著火和燃燒,特(1)盤車電機別是啟動過程中穩(wěn)定性相對較差,鍋爐出力容易機組停運后,汽輪機轉(zhuǎn)子由于慣性會繼續(xù)轉(zhuǎn)波動,這對黑啟動過程中系統(tǒng)的穩(wěn)定很不利。動20-30min后才能停止,停止時必須投上連續(xù)為保證水煤漿鍋爐在黑啟動過程中燃燒穩(wěn)盤車(電源為交流380V),使轉(zhuǎn)子受熱均勻,否則定,采取如下技術(shù)措施:容易導(dǎo)致大軸彎曲,因此必須有備用交流電源(1)鍋爐啟動點火方式。點火時先用高能點(380V)供盤車使用。萬一無法及時投入連續(xù)盤火油槍點燃四角下二次風(fēng)口中的四支輕油槍,然車,應(yīng)當(dāng)進行機械盤車,待有電源時再投入連續(xù)盤氰訴黑42007年第3期-65實用節(jié)能技術(shù)車,并確認(rèn)大軸晃動度及盤車電流合格時才能進期并網(wǎng),然后啟動更多的附屬設(shè)備,如多開一臺循行沖轉(zhuǎn)。環(huán)水泵,提高給水泵出力并打開再循環(huán)水門等,以(2)頂軸油泵增加用電負(fù)荷,穩(wěn)定系統(tǒng)。高壓頂軸油泵的作用是汽機啟停過程中,在(5)應(yīng)密切監(jiān)視發(fā)電機端電壓,根據(jù)電壓變連續(xù)盤車投入運行正常前將大軸頂離軸頸處強制化及時調(diào)節(jié)勵磁電流。為實現(xiàn)快速調(diào)壓,并網(wǎng)后形成油膜,避免大軸與軸瓦發(fā)生摩擦,待連續(xù)盤車應(yīng)將勵磁方式從手動通道調(diào)節(jié)切至自動通道。啟動正常后,退出運行。因此在廠用電消失后同3.4防止機組超速問題樣必須為頂軸油泵提供備用電源。小系統(tǒng)周波上升、甩負(fù)荷、機組解列等會導(dǎo)致(3)潤滑油泵和密封油泵機組轉(zhuǎn)速上升甚至飛車,在黑啟動過程應(yīng)密切監(jiān)只要汽輪機的大軸還在轉(zhuǎn)動,潤滑油的供應(yīng)視機組的轉(zhuǎn)速。當(dāng)周波上升,導(dǎo)致轉(zhuǎn)速上升,振動就不能中斷。對于氫冷發(fā)電機來說,氫側(cè)密封油增大時,應(yīng)通過降負(fù)荷降低轉(zhuǎn)速,若振動超過上限泵和空側(cè)密封油泵的供應(yīng)無論如何是不能中斷(50MW機組為5絲)或汽機轉(zhuǎn)速超過上限的。一般來說電廠的潤滑油泵和密封油泵都設(shè)置(330m/min)則應(yīng)緊急停機。交直流兩種,廠用電消失時可馬上投入直流油泵。3.5防止主變的過勵磁問題但畢竟一般電廠的直流電源是有限的,直流油泵變壓器的工作磁通與電壓成正比,而與頻率不可能維持較長時間的運行,交流油泵的電源也成反比,相對于變壓器額定值的電壓升高和頻率應(yīng)盡快投入。降低,將導(dǎo)致變壓器鐵芯嚴(yán)重飽和,損耗增大,即除上述幾種重要電機外,電廠還有一些重要產(chǎn)生了過勵磁。過勵磁電流為非正弦波形,有大的熱工儀表和控制系統(tǒng)是不能停電的,如汽機和量的高次諧波分量,其在鐵芯產(chǎn)生的熱效應(yīng)遠(yuǎn)大鍋爐的熱工設(shè)備,在廠用電消失后應(yīng)馬上投入備于基波電流,對變壓器有較大的破壞性。在黑啟用電源。動過程中可能產(chǎn)生主變過勵磁的情況有:1)發(fā)為解決以上設(shè)備的備用電源問題,可以安裝電機變壓器組在與系統(tǒng)并列之前,由于誤操作臺備用柴油機,對于50MW的機組來說,出力使勵磁電流過大或自動調(diào)節(jié)通道故障會導(dǎo)致過為150kW即能滿足。如果備用柴油機出力能達(dá)勵磁;2)發(fā)電機啟動過程中低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時,發(fā)電到2500kW,則可滿足一臺50MW水煤漿機組啟機電壓升高過快而產(chǎn)生低頻過勵磁;3)發(fā)變組動的用電,從而實現(xiàn)獨立黑啟動。并網(wǎng)人系統(tǒng)時產(chǎn)生鐵磁諧振而產(chǎn)生過電壓勵3.3啟動過程電壓和周波的穩(wěn)定問題磁。在這三種情況中,前兩種只要指揮得當(dāng),工小系統(tǒng)的電壓和周波的波動較大,在黑啟動作人員精心操作是完全可以避免的,而第三種過程中,容易發(fā)生震蕩,對已運行的電廠輔助設(shè)備情況就較難預(yù)防。目前許多50MW機組電廠沒和發(fā)電機組的穩(wěn)定和安全的影響較大,因此,在機有對主變設(shè)置過勵磁保護,要真正成為黑啟動組啟動過程中盡可能穩(wěn)定電壓和周波至關(guān)重要。機組,最好要增加一套這樣的保護,特別是對投1)負(fù)荷的提增與機組出力的提升應(yīng)保持同產(chǎn)較久的主變。步。這就要求在電廠內(nèi)部、電廠與電廠及調(diào)度之3.6防止發(fā)電機失磁保護誤動的問題間做好溝通工作。失磁保護是在勵磁電流消失或下降到整定值(2)電廠在開機過程中盡可能先啟動大功率時關(guān)閉主汽門并解列機組,以避免發(fā)電機失磁狀電動機,后啟動小功率電動機,減少由于大功率電態(tài)下對系統(tǒng)及自身安全的影響。失磁保護的核心動機啟動電流過大,對已運行小功率電動機的原件是阻抗繼電器,按其動作原理,阻抗繼電器不影響。止在發(fā)電機失磁的情況下動作,發(fā)電機只要測得(3)減少各電動機的啟動電流,如采用星三機端阻抗在第四象限(即無功倒送的情況)并達(dá)角啟動。對于大功率的電動機,應(yīng)盡可能進行變到整定值就會動作。頻改造,既節(jié)能又可實現(xiàn)零電流啟動,減輕啟動時在黑啟動過程中由操作或故障等原因引起小對系統(tǒng)的沖擊。系統(tǒng)振蕩,或發(fā)電機組對長線路充電(這時發(fā)電4)機組升至額定電壓后應(yīng)與廠用電進行同機呈現(xiàn)容性負(fù)載)會導(dǎo)致阻抗繼電器啟動條件的實用節(jié)能技術(shù)滿足。因此,參與黑啟動機組的失磁保護應(yīng)當(dāng)有和氣化的理論與應(yīng)用技術(shù)[M],浙江:浙江大學(xué)出定的閉鎖措施。發(fā)電機對長線路充電時,呈機版社,199端阻抗下移第四象限,但定子電壓不會降低,可用[2 CEN Ke-. The recent development of CWS combus定子低電壓元件進行閉鎖;對短路故障以及由此tion technology in china[ J]. IEA-CLM WORKSHOP引起的振蕩可加負(fù)序電壓或負(fù)序電流原件進行閉1994,94:333-342.[3] LIU Jian-zhong. Researches on the aerodynamic char-鎖,對系統(tǒng)振蕩可加大于系統(tǒng)振蕩周期的延時實acteristics of Cws tangentially arranged burners in util-現(xiàn)閉鎖。ity boilers[C]. Proc 19th Int Tech Conf on Coal Utili-4結(jié)論zation& Fuel Systems, 1994, 4: 505-516[4]張傳名,劉建忠,周俊虎,等.220th燃油設(shè)計鍋爐對首次水煤漿機組黑啟動的實踐演習(xí)進行總改燒水煤漿技術(shù)及應(yīng)用[打].熱力發(fā)電,2006,35結(jié),結(jié)果表明50MW水煤漿機組采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)(5):30-33措施后,能承擔(dān)電網(wǎng)黑啟動任務(wù),對水煤漿代油燃5]邱卓偉,張傳名,周俊虎等水煤漿燃料在汕頭萬料的進一步推廣應(yīng)用和電網(wǎng)黑啟動途徑的擴大有豐熱電廠的應(yīng)用[J].能源工程,2003(5):49-52重要意義。[6]黃顆,劉建忠,周俊虎萬豐熱電廠廠區(qū)水煤漿系從公共管理的角度看,大面積停電事故涉及統(tǒng)的優(yōu)化與運行[J].能源工程,2005(2):47-49[7]劉珊,王秀月.中國水煤漿的市場前景分析[J]社會多個部門的利益,屬于公共危機一類,必須由煤炭科學(xué)與技術(shù),2003,31(3):53-54政府進行協(xié)調(diào)解決,而不僅僅是供電企業(yè)和發(fā)電[8」曾紀(jì)良,曹欣玉,趙翔,等, Application of CWs廠的事情。本文總結(jié)的黑啟動過程中的經(jīng)驗,對其他機組也有一定借鑒意義。province of China[ C]// Proceedings of ICOPE-03International Conference on Power Engineering-03參考文獻2003, Kobe Japan, Volume 2, Published by the[1]岑可法,姚強,曹欣玉,等.煤漿燃燒、流動、傳熱JSME,415-419報道了渤海灣發(fā)現(xiàn)儲量10億t大油田對增強我國能源安全供應(yīng)的保障能力具有重要意義中國石油天然氣集園公司(簡稱“中石油”)近日宣布,在渤海灣灘海地區(qū)發(fā)現(xiàn)儲量規(guī)模達(dá)10億t的大油田—冀東南堡油田。這是40多年以來中國在石油勘探領(lǐng)域又一個激動人心的發(fā)現(xiàn)。新發(fā)現(xiàn)的冀東南堡油田位于河北省唐山市境內(nèi)(曹妃甸港區(qū)),屬中石油冀東油田公司勘探開發(fā)范圍。冀東油田公司勘探面積I570km3,其中陸上570km,灘海1000km2。經(jīng)過長達(dá)40年的艱苦探索,到2004年中石油在冀東陸上共發(fā)現(xiàn)5個油田,累計探明石油地質(zhì)儲量1億t,原油年產(chǎn)量達(dá)到100萬t冀東灘海地區(qū)的油氣勘探始于1988年,在其后的14年間開展了自營勘探和合作勒探,但未取得實質(zhì)性突破。2004年9月,老堡南1并勘探取得重大突破,在奧陶系獲日產(chǎn)700m3高產(chǎn)工業(yè)油流,試采22個月穩(wěn)定日產(chǎn)量200t以上。在此基礎(chǔ)上,通過近兩年半時間的整體勘探,冀東南堡油田共發(fā)現(xiàn)四↑含油構(gòu)造,基本落實三級油氣地質(zhì)儲量(當(dāng)量)10.2億t。其中探明儲量40507萬t,控制儲量29834萬!,預(yù)測儲量20217萬t,天然氣(溶解氣)地質(zhì)儲量1401億m3(折算油當(dāng)量11163萬t)。冀東南堡油田是一個整裝、優(yōu)質(zhì)、高效油田。儲量規(guī)模大,油層厚度大,油層物性好,油品質(zhì)量好,試采效果好,主要目的層埋深為1800~2800m。中國科學(xué)院院士、石油地質(zhì)與構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家賈承造認(rèn)為,冀東南堡油田發(fā)現(xiàn)后,隨著勤探工作的深入,還會有新的發(fā)現(xiàn),在未來一段時間必將帶來中石油冀東油田公司原油產(chǎn)量的快速上升中石油方面表示,新油田的發(fā)現(xiàn)對于落實國家關(guān)于石油工業(yè)“穩(wěn)定東部、發(fā)展西部”戰(zhàn)略方針,實現(xiàn)我國原油生產(chǎn)穩(wěn)定增長和可持續(xù)發(fā)展,增強我國能源安全供應(yīng)的保障能力具有重要意義。同時,也將有力地促進京津唐乃至環(huán)渤海灣地區(qū)經(jīng)濟社會的發(fā)展。■本刊斜源2007年,第3期-67-