國外燃煤電站鍋爐調試技術難點及分析

劉海明，羅 凱，許 濤，黃中柏

(國網湖北省電力公司電力科學研究院，湖北 武漢 430077)

0 引言

隨著中國電站設備制造水平的提高，自上世紀八十年代以上海電氣、東方電氣、哈電集團為代表的國產發(fā)電設備開始走出國門，產品銷往東南亞、南亞、中東、南美洲、非洲等發(fā)展中國家的電力市場。隨著“一帶一路”國家戰(zhàn)略的深入，國內越來越多的設備制造和施工企業(yè)將走出國門，去開拓更廣闊的國際市場。

國網湖北省電力科學研究院作為國內最早走出去的調試單位，從1980年代先后承接了巴基斯坦、印度尼西亞、馬來西亞、伊朗、印度、越南、敘利亞、巴西等十多個國家的電站調試項目[1]。由于國外火電工程的技術規(guī)范、試驗標準、驗收程序等與國內工程有著很大的差異，國外火電工程調試過程中產生了許多新問題、新困難，項目進展不順利。本文通過印度尼西亞、越南、印度等十余臺機組的分系統(tǒng)及整套啟動調試工作經歷，分析了國外電站項目鍋爐調試的難點及風險，提出了規(guī)避風險的相關措施。

1 鍋爐調試過程中的技術難點及分析

1.1 鍋爐設計存在問題

設計煤種的性質是鍋爐設計的重要依據之一。設計煤種是鍋爐廠在設計時采用的煤種，鍋爐廠依據此數(shù)據進行鍋爐的初步設計和熱力計算，確定鍋爐的主要運行參數(shù)、性能數(shù)據和受熱面的結構形式和布置，這個煤種也是鍋爐投產后最常用的煤種。若國外煤種與國內典型煤種存在較大差異，鍋爐設計過程中對設計煤種的特性認識不足，將導致鍋爐在調試及試運過程中存在燃燒不穩(wěn)定、受熱面超溫、結焦、排煙溫度高等問題。

在越南某電廠W火焰鍋爐調試過程中，鍋爐在滿負荷下燃燒不穩(wěn)定，調試單位在經過多次燃燒調整后，仍需多只油槍助燃。后按鍋爐廠設計、調試人員的方案進行調整，鍋爐仍無法實現(xiàn)斷油運行。表1是越南國內同一鍋爐廠對兩臺鍋爐的設計數(shù)據。

從表1可見，越南某電廠燃煤的干燥無灰基揮發(fā)分、灰分、發(fā)熱量等指標皆比國內某電廠的煤質差，屬于極難燃燒的無煙煤，調試人員初步判斷鍋爐的熱負荷不足是鍋爐在滿負荷無法斷油的主要原因。后耗時半年經兩次改造，在爐膛增加了約600㎡的衛(wèi)燃帶，最終實現(xiàn)了滿負荷斷油并達到了設計的70%最低穩(wěn)燃負荷，鍋爐改造成功。

表1 同類型鍋爐設計數(shù)據對比Tab.1 Design data contrast between same type boilers

1.2 燃油系統(tǒng)存在的問題

隨著國內節(jié)能要求的提高和節(jié)能技術的發(fā)展，目前國內新建大容量電站鍋爐多采用等離子或微油油槍等點火方式。而出口國外的機組出于投資成本的考慮或業(yè)主的要求等原因，鍋爐點火基本仍采用傳統(tǒng)的三級點火方式：高能點火器點燃輕油，輕油點燃重油，然后點燃煤粉。輕油油槍采用機械霧化方式，重油油槍多采用蒸汽霧化方式。

重油因黏性大、流動性差、雜質多等原因易出現(xiàn)點火難、霧化不均勻、燃燒不穩(wěn)定等問題。印度某廠的重油油槍投運后，火焰呈柱狀，著火距離遠，燃燒不完全，火焰尾部甩出大量油滴，爐內彌漫黑煙。油槍對應的二次風擋板只能維持5%～10%的開度，若開大二次風擋板進行補風，著火距離變遠導致油槍熄火，油槍燃燒情況見圖1。調試人員根據燃燒調整的結果，建議油槍廠家對油槍進行改造，增大油槍霧化片的角度。改造后，霧化角度從80°增大到115°，重油燃燒效果改善明顯，重油霧化良好，燃燒距離縮短，可開大二次風擋板進行補風，促進燃油的完全燃燒。圖2為改造后重油油槍的燃燒情況。

圖1 調整前重油油槍燃燒情況Fig.1 HFO oil gun combustion condition before adjustment

圖2 調整后重油油槍燃燒情況Fig.2 HFO oil gun combustion condition after adjustment

油槍運行期間要保持空氣預熱器吹灰器連續(xù)運行，避免未燃盡的油氣在空氣預熱器蓄熱元件沉積而造成火災事故。另外有些國家因售油企業(yè)或業(yè)主監(jiān)管不嚴，購入的燃油存在以次充好甚至摻水等問題，要定期對入爐油質進行分析檢測，對油罐進行排水檢查。

1.3 冷態(tài)通風試驗

按國內調試導則[2]，鍋爐冷態(tài)通風試驗包含以下內容：1）風量測量裝置的標定；2）一次風的測量和調平試驗；3）風門擋板動作試驗；4）通風阻力特性試驗；5）燃燒器擺角位置的調整。印度尼西亞、越南、巴西、印度等國家目前沒有冷態(tài)試驗的相關規(guī)程或導則，國際上也沒有類似ASME的相關國際標準，這導致國外項目業(yè)主對于冷態(tài)試驗內容提出很多要求。試驗單位可以嘗試將國內標準向外方業(yè)主進行耐心解釋，說明冷態(tài)試驗的目的和內容，很多業(yè)主給予了理解和支持，但說服印方業(yè)主的難度很大。

某印度項目采用四角切圓燃燒方式的鍋爐，印方擔心爐膛出口水平煙道及尾部煙道存在氣流偏差而導致鍋爐受熱面出現(xiàn)磨損，于是要求調試人員在冷態(tài)試驗時對水平及尾部煙道多個截面（如圖3）測量煙氣流速，并要求各處風速偏差＜±15%；若偏差超出此范圍，則需布置擾流板對煙氣流速進行調整，直到風速偏差滿足要求。如果按業(yè)主要求進行試驗，若風速不滿足要求，將進行反復的測量和調整，試驗難度大。中方同鍋爐廠進行了溝通，由鍋爐廠發(fā)正式文件向業(yè)主解釋鍋爐在設計過程中控制風速偏差采取的措施以及在運行過程中調整煙溫偏差的方法，當前設計可確保鍋爐受熱面安全穩(wěn)定運行。經過多次解釋后，業(yè)主最終認可了中方冷態(tài)試驗。

1.4 燃煤煤質變化大

圖3 冷態(tài)試驗風速測量截面Fig.3 measuring sections of cold state test

如1.1節(jié)所述，鍋爐是基于設計煤種進行設計的。國外項目采購流程不嚴謹，因政局不穩(wěn)或自然災害等原因，業(yè)主采購的燃煤會與設計煤種存在很大差異。例如，某廠設計煤種是高灰分低熱值的印度煙煤，采用直吹式雙進雙出鋼球磨制粉系統(tǒng)。試運行后期因煤礦罷工，印度煤產量受影響，于是業(yè)主從印度尼西亞進口了高揮發(fā)分的印度尼西亞煤。調試單位多次取原煤樣進行分析，經計算，印度煤的煤粉爆炸性指數(shù)Kd[3]范圍在2.0～3.5，印度尼西亞煤的煤粉爆炸指數(shù)范圍在8.9～9.4，印度尼西亞煤屬于極易爆炸的煤種。從設備及人員安全角度出發(fā)，調試單位建議慎重使用印度尼西亞煤，可以嘗試按10%的比例逐步加量混燒印度尼西亞煤。對于調試單位的建議，總包和印方業(yè)主沒有引起重視，他們認為“是煤就能燒”。在試運行過程中，發(fā)生兩次制粉系統(tǒng)爆炸事故，因鋼球磨煤機煤粉存儲多，爆炸能量大，導致磨煤機出口粉管及燃燒器嚴重受損。

為保證機組試運期間的安全穩(wěn)定運行，調試單位需要求燃料供應部門定期提供入爐煤發(fā)熱量、水分、揮發(fā)分、灰分等分析報告，運行人員需及時根據煤質變化調整制粉系統(tǒng)、鍋爐運行參數(shù)。若煤質超出鍋爐設計煤種的范圍，建議進行摻燒試驗，通過試驗確定摻燒比例，切不可在未掌握燃煤特性的情況下，大范圍使用新煤種。

1.5 可靠性運行時間長

對于國內300 MW及以上的機組，連續(xù)滿負荷試運行考核的時間是168 h（7 d）[4]。國外項目機組可靠性運行的時間基本在項目總合同中約定，印度尼西亞項目大多為168 h；越南項目為360 h（15 d）或720 h（30 d）；印度項目為336 h（14 d）。國外項目的可靠性運行時間是國內的數(shù)倍，這對中方調試、運行和維護人員提出了更高的要求，中方各單位要協(xié)同配合，發(fā)現(xiàn)設備缺陷，及時處理。試運期間要加強對設備重要保護測點的監(jiān)視，出現(xiàn)異常及時進行邏輯強制并處理。對重要設備的事故按鈕設專人24 h進行監(jiān)護，防止閑雜人員誤動。

國內外對于機組進入商業(yè)運行的標準也存在差異。國內機組在完成滿負荷試運及相關的涉網試驗后可申請進入商業(yè)運行。在印度，機組只需完成3 d連續(xù)滿負荷試運并進行負荷變動試驗后即可申請商業(yè)運行許可。因此有印度業(yè)主要求中方先進行3 d滿負荷試運并進行負荷變動試驗，在取得商業(yè)許可后會故意延長中方的試運行工作，印方可以在試運期間獲得發(fā)電的收益。中方可以利用業(yè)主急于進行3 d滿負荷的心理，同印方進行相關技術方面的談判來保護中方利益。

2 結語

本文針對國外燃煤電站項目鍋爐調試過程中的主要技術難點和問題，從鍋爐設計、燃油系統(tǒng)、冷態(tài)試驗、燃料煤質、可靠性試驗等方面進行了分析，提出了解決問題的途徑和方法，希望能給國外電站項目調試人員提供參考和幫助。國外項目對調試人員要加強項目合同、國內外技術規(guī)范、試驗標準的學習，對于差異要同業(yè)主保持積極的溝通，以促進調試工作的順利開展。

[參考文獻]（References）

[1]朱賜英.海外火電工程調試管理特點淺析[J].湖北電力，2011，35（S2）：8-10.Zhu ciying,A brief analysis of management characteristics of oversea thermal power projects[J].Huber Electric Power,2011,35（S2）：8-10.

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[3]DL/T 466-2004電站磨煤機及制粉系統(tǒng)選型導則[S].北京：中國電力出版社，2005.DL/T 466-2004 Guide for type selection fro pulverizers and pulverizing systems of power station[S].Beijing：China Elec?tric Power Press,2005.

[4]DL/T 5437-2009火力發(fā)電建設工程啟動試運及驗收規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2009.DL/T 5437-2009 Code for fossil power construction project from the unit commissioning to completed acceptance[S].Bei?jing：China Electric Power Press,2009.