氣化小油槍點(diǎn)火穩(wěn)燃技術(shù)在2 008 t/h鍋爐中的應(yīng)用

王天偉

(河北國華定洲發(fā)電有限責(zé)任公司， 河北 保定 071000)

隨著電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，火力發(fā)電企業(yè)對(duì)燃油的需求進(jìn)一步增大，因此減少電站鍋爐啟、停和低負(fù)荷助燃用油成為火力發(fā)電企業(yè)降本增效的重點(diǎn)。目前，利用氣化小油槍點(diǎn)火及穩(wěn)燃技術(shù)啟動(dòng)電站鍋爐是能夠真正實(shí)現(xiàn)大量節(jié)約鍋爐啟、停和低負(fù)荷穩(wěn)燃用油的有效手段。采用該技術(shù)啟動(dòng)電站鍋爐的方式是：首先點(diǎn)燃布置在主煤粉燃燒器中的小油槍，小油槍著火正常后啟動(dòng)磨煤機(jī)、給煤機(jī)，利用少量油燃燒所釋放的有限高熱直接為經(jīng)過該燃燒器的煤粉加熱，由燃燒的煤粉提升爐膛溫度，完成鍋爐的啟動(dòng)。氣化小油槍點(diǎn)火穩(wěn)燃技術(shù)的特點(diǎn)為點(diǎn)燃煤粉的能力強(qiáng)、對(duì)煤種的適用范圍廣，支持該技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、維護(hù)工作量小、初投資及維護(hù)費(fèi)用低、安全可靠、節(jié)油效果顯著。

1 設(shè)備概況

1.1 設(shè)備介紹

河北國華定洲發(fā)電有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱“定洲電廠”)一期2臺(tái)600 MW發(fā)電機(jī)組，1號(hào)鍋爐始建于2001年，2004年9月投產(chǎn)。該鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的600 MW亞臨界壓力、一次中間再熱、控制循環(huán)汽包爐。鍋爐采用擺動(dòng)燃燒器調(diào)溫，四角布置、切向燃燒、單爐膛、Π型露天布置，運(yùn)轉(zhuǎn)層以下采用緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼架結(jié)構(gòu)、平衡通風(fēng)。

鍋爐采用直流濃淡型噴燃器、正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配有6臺(tái)ZGM113中速磨煤機(jī)。5臺(tái)磨煤機(jī)可帶MCR負(fù)荷，1臺(tái)備用。每臺(tái)磨煤機(jī)出口由4根煤粉管接至一層煤粉噴嘴。最上層噴燃器噴口中心線標(biāo)高34.870 m，距分隔屏底距離20.130 m；最下層噴燃器噴口中心線標(biāo)高25.570 m，至冷灰斗轉(zhuǎn)角距離5.969 m。每角噴燃器風(fēng)箱中設(shè)有3層啟動(dòng)及助燃油槍。24只直流式燃燒器分6層布置于爐膛下部四角，煤粉和空氣從四角送入，在爐膛中呈切圓方式燃燒。

1.2 存在的問題

該鍋爐采用常規(guī)啟動(dòng)方式，即首先點(diǎn)燃布置在二次風(fēng)噴口中的大油槍，利用消耗大量燃油提升爐膛溫度，當(dāng)爐膛內(nèi)煙溫達(dá)到煤粉著火條件時(shí)，再啟動(dòng)磨煤機(jī)向爐內(nèi)投粉，完成鍋爐的啟動(dòng)。與采用氣化小油槍點(diǎn)火及穩(wěn)燃技術(shù)啟動(dòng)鍋爐相較，鍋爐每啟動(dòng)一次耗油量都較大，因?yàn)樾∮蜆尲訜岬膶?duì)象是經(jīng)過該主煤粉燃燒器中的煤粉，而大油槍的加熱對(duì)象是鍋爐爐膛，所需燃油量較大。目前，大油槍出力為2 000 kg/h，每次至少投入4～5支大油槍，在機(jī)組大修期間，機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)耗油大約500 t，1臺(tái)600 MW機(jī)組燃油量為1 000 t左右，成本較高。

2 氣化小油槍點(diǎn)火穩(wěn)燃裝置安裝

定洲電廠利用機(jī)組小修時(shí)間，在2 008 t/h鍋爐上改造安裝了氣化小油槍點(diǎn)火穩(wěn)燃裝置。安裝該裝置的目的是改造鍋爐四角B層主煤粉燃燒器(即磨煤機(jī)B對(duì)應(yīng)的燃燒器)和增設(shè)相應(yīng)的系統(tǒng)，包括壓縮空氣系統(tǒng)、油系統(tǒng)、高壓助燃風(fēng)系統(tǒng)、點(diǎn)火及熱控控制系統(tǒng)、火檢冷卻系統(tǒng)等。為保證鍋爐磨煤機(jī)能及時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行，在磨煤機(jī)進(jìn)風(fēng)的熱風(fēng)道上安裝了1臺(tái)蒸汽加熱器。

2.1 氣化小油槍層主煤粉燃燒器

針對(duì)定洲電廠2 008 t/h鍋爐的結(jié)構(gòu)特征和氣化小油槍點(diǎn)火的技術(shù)特點(diǎn)，將B層4組一次風(fēng)主煤粉燃燒器改造成可安裝氣化小油槍的相對(duì)濃縮型煤粉燃燒器，每一個(gè)煤粉燃燒器上安裝2支氣化小油槍，分級(jí)點(diǎn)燃、分級(jí)燃燒。這種設(shè)計(jì)消耗少量的燃油就可以達(dá)到鍋爐冷、熱態(tài)啟動(dòng)和低負(fù)荷穩(wěn)燃的目的。

2.2 氣化小油槍及高能點(diǎn)火器

氣化小油槍及點(diǎn)火槍安放在B層每個(gè)燃燒器中部的燃燒筒內(nèi)，固定后無需推進(jìn)、退出。其設(shè)計(jì)參數(shù)為：氣化小油槍油壓為0.5～0.7 MPa；單支氣化小油槍出力為50～80 kg/h；壓縮空氣壓力大于0.55 MPa；標(biāo)準(zhǔn)狀況下壓縮空氣流量約為0.6 m3/min；油槍高壓助燃風(fēng)風(fēng)壓約為1 kPa；油槍高壓助燃風(fēng)流量約為900 m3/h；氣化小油槍火焰中心溫度為1 500～1 800 ℃；高能點(diǎn)火器點(diǎn)火能量為 10 J，輸入直流電壓為220 V，火花頻率為20次/s。

2.3 氣化小油槍壓縮空氣系統(tǒng)

氣化小油槍所用壓縮空氣由鍋爐本體周圍的壓縮空氣母管某一處引出，通過截止閥、調(diào)整閥、過濾調(diào)壓器、逆止閥等接至穩(wěn)壓儲(chǔ)能罐上口，再由穩(wěn)壓儲(chǔ)能罐上口引至鍋爐B層燃燒器各角，經(jīng)過手動(dòng)球閥、電磁閥、分路手動(dòng)球閥、金屬軟管等接至氣化小油槍。

2.4 氣化小油槍油系統(tǒng)

氣化小油槍油系統(tǒng)由鍋爐前或鍋爐后主燃油系統(tǒng)管路某一處引出，通過截止閥、調(diào)整閥、氣動(dòng)液位保護(hù)閥、氣動(dòng)液位調(diào)整閥、雙路濾油器等引至穩(wěn)壓儲(chǔ)能罐，再由穩(wěn)壓儲(chǔ)能罐下出口引至鍋爐后墻各角，經(jīng)過手動(dòng)球閥、氣動(dòng)球閥、分路手動(dòng)球閥、金屬軟管等接至氣化小油槍。穩(wěn)壓蓄能罐上設(shè)有3個(gè)液位(低、高、高高)，“低”為進(jìn)油、“高”為停止進(jìn)油、“高高”為保護(hù)(切斷進(jìn)油)。減、穩(wěn)壓原理為：罐內(nèi)“低”和“高”液位之間的容積為50 L左右，由于罐上口與壓縮空氣相通，罐內(nèi)“低”液位需進(jìn)油時(shí)，氣動(dòng)液位調(diào)整閥打開，開始進(jìn)油。燃油由高壓(3.8 MPa左右)向低壓(0.6 MPa左右)流動(dòng)時(shí)，由于沿程阻力油罐進(jìn)油壓力略高于罐內(nèi)壓力，罐內(nèi)氣體受壓縮，利用壓縮空氣系統(tǒng)吸收這部份能量；當(dāng)罐內(nèi)油位達(dá)“高”液位時(shí)，“高”液位接點(diǎn)打開，指令關(guān)閉氣動(dòng)液位調(diào)整閥，停止進(jìn)油后罐內(nèi)維持壓縮空氣壓力，氣化小油槍點(diǎn)火用油時(shí)，壓縮空氣系統(tǒng)釋放部分能量，氣化小油槍達(dá)到穩(wěn)定的連續(xù)低壓供油狀態(tài)。

2.5 氣化小油槍高壓助燃風(fēng)系統(tǒng)

氣化小油槍點(diǎn)火后由高壓助燃風(fēng)提供燃燒所需氧量(油燃燒所需的二次風(fēng))，然后由鍋爐一次風(fēng)機(jī)出口引出，氣化小油槍投用時(shí)控制閥后風(fēng)壓為1 kPa左右，停用后維持閥后風(fēng)壓為0.6 kPa左右。

2.6 磨煤機(jī)暖風(fēng)系統(tǒng)

為保證鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，磨煤機(jī)入口風(fēng)溫滿足磨煤機(jī)干燥出力，在進(jìn)、制粉系統(tǒng)的熱風(fēng)道一側(cè)安裝了蒸汽加熱器，鍋爐啟動(dòng)初期投入加熱器。加熱器汽源來自機(jī)組輔汽聯(lián)箱，通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制輔汽流量。

2.7 氣化小油槍控制系統(tǒng)

在鍋爐FSSS主保護(hù)的管理之下，氣化小油槍點(diǎn)火系統(tǒng)是一套獨(dú)立的控制系統(tǒng)。在DCS中完成邏輯控制組態(tài)、CRT畫面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和操作。同時(shí)就地有一控制柜可以實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)控”與“就地”的切換，并可實(shí)現(xiàn)就地操作。當(dāng)鍋爐發(fā)生MFT時(shí)，切斷所有進(jìn)爐燃料，其中包括氣化小油槍系統(tǒng)的進(jìn)油氣動(dòng)液位調(diào)整閥和各分路油閥、氣閥。氣化小油槍的投用模式有冷態(tài)點(diǎn)火模式和助燃模式。鍋爐啟動(dòng)過程中采用冷態(tài)點(diǎn)火模式；機(jī)組正常運(yùn)行過程中當(dāng)負(fù)荷降至需投油助燃時(shí)采用助燃模式。鍋爐啟動(dòng)過程中，當(dāng)磨煤機(jī)投用2臺(tái)、切2臺(tái)時(shí)，出力、運(yùn)行均正常，需繼續(xù)升負(fù)荷時(shí)可將氣化小油槍運(yùn)行模式由冷態(tài)點(diǎn)火模式轉(zhuǎn)至助燃模式(或機(jī)組并網(wǎng)后自動(dòng)轉(zhuǎn)入助燃模式)。

3 設(shè)備調(diào)試及試運(yùn)行

3.1 調(diào)試內(nèi)容

a. 氣化小油槍氣、油等系統(tǒng)吹掃；

b. 氣化小油槍氣、油等系統(tǒng)打壓試驗(yàn)和查漏；

c. 氣化小油槍控制系統(tǒng)靜、動(dòng)態(tài)調(diào)試；

d. 氣化小油槍高壓助燃風(fēng)系統(tǒng)檢查和調(diào)試；

e. 暖風(fēng)器及系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試及暖管吹掃；

f. 氣化小油槍點(diǎn)火性能試驗(yàn)；

g. 鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)中氣化小油槍直接點(diǎn)燃煤粉試驗(yàn)。

3.2 試運(yùn)行情況

2008年10 月 13 日機(jī)組啟動(dòng)。

10：00投入暖風(fēng)器。

11：58 相繼投入鍋爐四角的氣化小油槍運(yùn)行，鍋爐點(diǎn)火。

12：10磨煤機(jī)出口溫度達(dá)70 ℃以上，投入12號(hào)磨煤機(jī)運(yùn)行,逐步增加和維持磨煤機(jī)出力至12 t/h。

13：30空氣預(yù)熱器出口風(fēng)溫度達(dá)150 ℃以上，暖風(fēng)器退出運(yùn)行。

16：15汽輪機(jī)沖至3 000轉(zhuǎn)，進(jìn)入汽輪機(jī)開機(jī)試驗(yàn)和發(fā)電機(jī)開機(jī)試驗(yàn)階段。

14日零點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)束。

6：21發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。

6：30當(dāng)12號(hào)磨煤機(jī)出力達(dá)30 t/h、爐膛出口煙氣溫度達(dá) 500 ℃時(shí), 增投13號(hào)磨煤機(jī)運(yùn)行。

11：42投入D層燃燒器對(duì)應(yīng)制粉系統(tǒng)運(yùn)行，負(fù)荷達(dá)到300 MW時(shí)撤去小油槍，鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)過程結(jié)束。采用氣化小油槍23.73 h,消耗燃油25.2 t。設(shè)備運(yùn)行正常，符合鍋爐升溫、升壓要求。停爐后對(duì)干灰?guī)?、除塵器灰斗、渣倉進(jìn)行檢查，無異常積灰、積渣。

4 節(jié)油效果

1號(hào)鍋爐小修結(jié)束后，機(jī)組啟動(dòng)時(shí)完全采用氣化小油槍直接點(diǎn)燃煤粉，總消耗燃油18.5 t。同等條件下，如采用大油槍點(diǎn)火方式總耗油應(yīng)為158 t。本次機(jī)組啟動(dòng)共節(jié)約燃油139.5 t，按每噸燃油7 800元計(jì)算，可節(jié)約費(fèi)用108萬元。

5 結(jié)束語

從氣化小油槍點(diǎn)火及穩(wěn)燃技術(shù)在定洲電廠2 008 t/h鍋爐上的應(yīng)用可以看出，利用該技術(shù)啟動(dòng)鍋爐，油壓波動(dòng)輕微、火焰穩(wěn)定、燃燼率高、點(diǎn)燃煤粉能力強(qiáng)、安全可靠；利用該技術(shù)冷態(tài)啟動(dòng)2 008 t/h鍋爐，升溫、升壓特性符合機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)特性曲線要求，節(jié)油效果顯著，節(jié)油率可達(dá)85%以上；投資回報(bào)快，檢修完工后的首次啟動(dòng)所節(jié)約的燃油就可回收全部項(xiàng)目投資，為其它火力發(fā)電企業(yè)同類型鍋爐的技術(shù)改造提供了借鑒。