無油啟動在大型火電機(jī)組整套啟動中的應(yīng)用

（新疆天富能源股份有限公司，石河子市，832000） 蔡曉紅

合盛自備電廠是裝機(jī)容量為2×330MW的汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐采用上海電氣集團(tuán)股份有限公司上海鍋爐廠產(chǎn)品，汽輪機(jī)采用上海電氣集團(tuán)股份有限公司上海汽輪機(jī)廠產(chǎn)品、發(fā)電機(jī)采用上海電氣集團(tuán)股份有限公司上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司的產(chǎn)品。鍋爐采用亞臨界自然循環(huán)汽包鍋爐、四角切圓燃燒，單爐膛∏形布置、一次中間再熱、平衡通風(fēng)，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、緊身封閉、固態(tài)排渣鍋爐。每臺鍋爐配置5臺中速磨煤機(jī)，4臺并聯(lián)運(yùn)行，1臺檢修備用。煙風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計采用兩臺50%容量的單吸雙支撐離心式風(fēng)機(jī)，利用進(jìn)口導(dǎo)葉來調(diào)節(jié)一次風(fēng)量，兩臺動葉可調(diào)軸流送風(fēng)機(jī)和兩臺動葉可調(diào)軸流引風(fēng)機(jī)平衡通風(fēng)，空氣預(yù)熱器為三分倉容克式，采用徑向密封自適應(yīng)調(diào)整降低空氣預(yù)熱器漏風(fēng)。#1鍋爐A層配有4支微油點(diǎn)火系統(tǒng)，每支微油槍容量80kg/H。

1 鍋爐燃油量

1.1 冷態(tài)點(diǎn)火所消耗的燃油量

燃油量=點(diǎn)火時間（大約8小時）×4支×80KG/H=2.56T，輕柴油按照當(dāng)前價格7 900元/T，冷態(tài)啟動一次大約需要燃油費(fèi)用：

7 900元/T×2.56T=20 224元

如果在點(diǎn)火過程中出現(xiàn)問題，耗油還會增加。

1.2 鍋爐吹管時所消耗的燃油量

一般情況下，新安裝的鍋爐要吹管80次左右，一次吹管時間大概需要20分鐘，加之前期的升溫升壓時間，總共需要約36小時左右，這筆耗費(fèi)也特別高。（36小時×4支×80KG/H×7 900元/T=91 008元）

1.3 穩(wěn)燃用油

由于該電廠是自備電廠，機(jī)組負(fù)荷相對較高，低負(fù)荷穩(wěn)燃用油可以忽略不計。

2 無火啟動

所謂“無火啟動”，是用外來蒸汽通過鍋爐原來設(shè)有的外來蒸汽加熱裝置，對在冷態(tài)待啟動的鍋爐進(jìn)行加熱，在不點(diǎn)火的情況下，使鍋爐升溫升壓，待其被加熱到一定程度，再改為點(diǎn)火啟動。

簡圖：

投入底部加熱的優(yōu)點(diǎn)：

（1）底部加熱投入后，汽包、水冷壁、聯(lián)箱等受熱均勻，熱應(yīng)力小，由于汽包壁溫差小，可以適當(dāng)加快升溫升壓速度；

（2）由于蒸汽推動爐水循環(huán)，點(diǎn)火后很快建立水循環(huán)；

（3）點(diǎn)火前產(chǎn)生了蒸汽，可以是過熱器充分預(yù)熱；

（4）點(diǎn)爐時，爐膛溫度較高，對前期的燃燒有利，減少了機(jī)械不完全燃燒熱損失；

（5）縮短了點(diǎn)火時間，節(jié)約廠用電和點(diǎn)火用油。合盛自備電廠#1鍋爐啟動蒸汽來自于該廠的啟動鍋爐。在鍋爐點(diǎn)火前4～5小時，將鍋爐底部加熱投入。待汽包壁溫達(dá)到120～150℃時，將底部加熱退出，開始點(diǎn)火。采用此種方法后，較以前點(diǎn)火縮短時間近2個小時，節(jié)省燃油600kg左右，并且節(jié)約了廠用電，節(jié)能降耗。

3 等離子點(diǎn)火

3.1 等離子點(diǎn)火原理

鍋爐等離子點(diǎn)火技術(shù)是一種新型鍋爐點(diǎn)火燃燒技術(shù)，它是通過電離空氣獲得溫度極高的等離子體，其啟弧原理為：首先設(shè)定輸出電流，當(dāng)陰極前進(jìn)同陽極接觸后，形成回路，由于整個系統(tǒng)具有抗短路的能力且電流恒定不變，當(dāng)陰極在電機(jī)拖動下緩緩離開陽極時，在陰極和陽極之間形成電弧。一定壓力的空氣通過電弧后，被電離為高溫空氣等離子體，利用高能等離子體射流加熱風(fēng)粉混合物直接點(diǎn)燃煤粉，從而在完全不需要任何燃油的情況下達(dá)到無油點(diǎn)火及穩(wěn)燃的目的，滿足鍋爐點(diǎn)火啟動需求。

3.2 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的組成

等離子發(fā)生器、電源柜及供電系統(tǒng)、燃燒器、輔助系統(tǒng)（由冷卻水、空氣的供給系統(tǒng)組成）、控制系統(tǒng)（由PLC、CRT、通訊接口和數(shù)據(jù)總線構(gòu)成）、風(fēng)粉系統(tǒng)（煤粉由磨煤機(jī)進(jìn)入一次風(fēng)管，由熱風(fēng)送入等離子燃燒器）。

3.3 等離子投運(yùn)

為保證等離子點(diǎn)火裝置及整個鍋爐的安全運(yùn)行，首先得從控制邏輯方面來完善對等離子點(diǎn)火裝置及整個鍋爐運(yùn)行中的保護(hù)功能。合盛電廠結(jié)合制粉系統(tǒng)和等離子裝置的安裝特點(diǎn)對鍋爐BMS控制邏輯方面做了如下修改。

（1）在BMS中增設(shè)A磨煤機(jī)“正常運(yùn)行模式”與“等離子運(yùn)行模式”兩種模式，并實(shí)現(xiàn)相互切換功能；

（2）在“正常運(yùn)行模式”下，A磨煤機(jī)維持原有的控制邏輯；

（3）在“等離子運(yùn)行模式”下，A磨煤機(jī)BMS啟動條件中增加等離子發(fā)生器工作正常信號，同時略去點(diǎn)火能量滿足的條件；

（4）A磨在“等離子運(yùn)行模式”下運(yùn)行時，任意兩個等離子裝置發(fā)生故障跳閘時，另兩個等離子裝置也聯(lián)鎖跳閘，并將信號送至BMS，聯(lián)跳A磨煤機(jī)；

（5）A磨在“等離子運(yùn)行模式”下運(yùn)行時，當(dāng)磨煤機(jī)保護(hù)跳閘時，將聯(lián)跳等離子點(diǎn)火裝置；

（6）鍋爐發(fā)生MFT時，聯(lián)鎖跳閘等離子點(diǎn)火裝置，并禁止等離子點(diǎn)火裝置啟動；邏輯上將A磨跳閘信號與鍋爐MFT兩個信號送至等離子控制器；

（7）除以上等離子裝置的跳閘條件外，當(dāng)發(fā)生以下任一條件，也將聯(lián)跳等離子裝置：等離子點(diǎn)火裝置通訊模件故障；等離子點(diǎn)火裝置冷卻水壓低；等離子點(diǎn)火裝置的整流柜故障；等離子點(diǎn)火裝置載體風(fēng)壓力低。

3.4 等離子點(diǎn)火裝置的操作程序

合盛電廠結(jié)合鍋爐制粉系統(tǒng)采用正壓直吹式中速磨，#2爐在A層燃燒器配置等離子點(diǎn)火裝置，在使用等離子裝置的點(diǎn)火過程中總結(jié)了以下操作步驟。

（1）在等離子裝置的準(zhǔn)備點(diǎn)火前，檢查鍋爐需具備以下6個條件：鍋爐汽包水位合適；風(fēng)煙系統(tǒng)已啟動并對爐膛，煙道吹掃結(jié)束，送風(fēng)量控制在30%左右；爐前燃油泄漏試驗(yàn)已合格；空預(yù)器蒸汽吹灰系統(tǒng)已連續(xù)投運(yùn)。

（2）啟動一次風(fēng)機(jī)，密封風(fēng)機(jī)，對A磨煤機(jī)建立最小通風(fēng)量（大于45t/h），投A磨等離子暖風(fēng)器，對A磨進(jìn)行暖磨，逐漸提高A磨出口溫度至70℃左右（不超過100℃）。

（3）全面檢查等離子燃燒器的各個子系統(tǒng)，確認(rèn)壓縮空氣（即載體風(fēng)壓力在8～10kPa），火檢冷卻風(fēng)（7～10kPa），等離子冷卻水壓（0.5～0.6MPa）

等參數(shù)正常。等離子發(fā)生器已送電且具備啟動條件后，投入A磨等離子運(yùn)行模式，將等離子發(fā)生器給定電流設(shè)置在300A，依次啟動A1-A4等離子發(fā)生器拉弧。

（4）檢查A磨具備啟動條件后，啟動A磨煤機(jī)。待A磨空轉(zhuǎn)正常后，以最小給煤量啟動給煤機(jī)，給煤量約15t/h。

（5）根據(jù)給煤量，適當(dāng)調(diào)整A磨煤機(jī)的一次風(fēng)量，確保A1-A4等離子燃燒器的一次風(fēng)速在18～22m/s左右。

（6）檢查A1-A4燃燒器噴口火焰明亮，整個爐膛燃燒穩(wěn)定，爐膛負(fù)壓波動不大。

（7）在等離子燃燒器投入0～30min內(nèi)，保持A層燃燒器二次風(fēng)控制擋板在40%開度左右，以提高初期燃燒效率。隨著爐膛溫度的升高，逐漸開大A層燃燒器二次風(fēng)控制擋板至全開。

（8）當(dāng)檢查各等離子燃燒器的燃燒穩(wěn)定后，再按鍋爐升溫升壓曲線要求逐漸增加A給煤量。隨著鍋爐燃燒加強(qiáng)，鍋爐蒸汽參數(shù)將不斷升高，再按參數(shù)要求執(zhí)行汽機(jī)沖轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，接帶負(fù)荷的操作。

（9）當(dāng)機(jī)組負(fù)荷達(dá)25%，鍋爐燃燒相對穩(wěn)定時，將A磨由“等離子運(yùn)行模式”切至“正常運(yùn)行模式”。

（10）當(dāng)機(jī)組負(fù)荷達(dá)150MW，鍋爐燃燒更加穩(wěn)定時，逐一退出等離子點(diǎn)火裝置，保持等離子冷卻水和壓縮空氣系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，將等離子裝置投入備用。

4 無油點(diǎn)火的收效

經(jīng)過合盛電廠采用無火啟動、等離子點(diǎn)火與其他相關(guān)機(jī)組的對比，年節(jié)約廠用電、燃油費(fèi)用近4萬余元。

5 結(jié)束語

通過采取以上措施，合盛電廠實(shí)現(xiàn)了鍋爐無火啟動、無油點(diǎn)火啟動以及低負(fù)荷下的無油穩(wěn)燃，節(jié)約了大量燃油、節(jié)省了廠用電，提高了鍋爐在啟停及低負(fù)荷下運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。