350MW“W”型火焰鍋爐的少閥節(jié)油啟動

宋立斌　田占軍　劉佳子

摘要：文章介紹了華能國際電力股份有限公司上安電廠350MW機(jī)組燃燒系統(tǒng)及啟動用油概況，針對350MW等級“W”型火焰鍋爐啟動過程燃油消耗量大的問題，結(jié)合機(jī)組的自身情況，進(jìn)行以煤代油少閥節(jié)油啟動可行性分析，提出在機(jī)組啟動過程中摻燒高揮發(fā)份煤種、減少磨組投運擺閥數(shù)量、實現(xiàn)提前投粉減少油槍投運量的啟動節(jié)油方案。

關(guān)鍵詞：“W”型火焰鍋爐；以煤代油；少閥節(jié)油啟動；高揮發(fā)份；煤粉濃度 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TK229 文章編號：1009-2374（2016）28-0075-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.038

1 概況

華能國際電力股份有限公司上安電廠（簡稱“上安電廠”）一期設(shè)計為兩臺350MW亞臨界“W”型火焰鍋爐，每臺鍋爐配備4臺MPS中速磨煤機(jī)，給煤機(jī)最小出力為15t/h，共20個噴燃器，配有20支油槍，單支油槍出力0.5t/h，設(shè)計煤種為25%陽泉無煙煤+75%壽陽貧煤。

由于未設(shè)計安裝等離子以及其他節(jié)油點火裝置，導(dǎo)致機(jī)組啟動過程中的燃油消耗量較大。機(jī)組正常情況下的冷態(tài)啟動燃油消耗量約為80噸，大修后的機(jī)組啟動燃油消耗量在120噸左右，大大增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

為進(jìn)一步降低燃油消耗，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，開始進(jìn)行以煤代油少閥節(jié)油啟動的嘗試，即在保證鍋爐設(shè)備安全的前提下，通過摻燒高揮發(fā)份煤種，減少磨組投運擺閥數(shù)量，將爐膛投粉時間提前，待燃燒穩(wěn)定后，逐漸減少油槍的運行，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約燃油的目的。

2 存在的主要問題

上安電廠一期鍋爐設(shè)計為“W”型火焰，噴燃器為非對稱布置。原設(shè)計在機(jī)組并網(wǎng)之前是不允許投入磨組運行的，只有在初始負(fù)荷暖機(jī)結(jié)束之后方可投運，主要存在如下五方面問題：（1）初期爐溫較低，煤粉燃燒不充分，會使火焰中心上移，造成大屏、低過出口等處大面積超溫；（2）一期爐型為我國引進(jìn)的第一批“W”型火焰汽包爐，下爐膛設(shè)計小、超溫余量低，投粉時，本身對爐膛的熱沖擊就較大，升溫升壓速率難以控制，鍋爐熱負(fù)荷與受熱部位蒸汽流量的不匹配，易造成鍋爐超溫；（3）本身配置的30%旁路，由于設(shè)備自身的特性，啟動初期只能達(dá)到30～50噸的蒸汽流量，旁路調(diào)閥稍開大些，就會造成旁路后溫度高，引起旁路跳閘，現(xiàn)場應(yīng)用中對鍋爐超溫?zé)o法起到很好的控制作用；（4）噴燃器為非對稱布置，投運噴燃器側(cè)與無噴燃器運行側(cè)鍋爐壁溫會出現(xiàn)很大偏差，最大時達(dá)200℃以上，容易造成鍋爐管材的拉裂；（5）鍋爐的穩(wěn)燃問題，初期煤粉不易燃盡，必須伴燒大量油槍，方能穩(wěn)定燃燒，如果燃燒工況不穩(wěn)定，存在鍋爐爆燃的風(fēng)險。

3 以煤代油啟動的可行性分析

要確保以煤代油啟動方案的順利實施，就必須把影響鍋爐安全運行的超溫、拉傷、穩(wěn)燃等問題徹底解決。

（1）優(yōu)化啟停操作：得到停機(jī)信息，及時安排煤倉拉空為啟動上煤做好準(zhǔn)備。使用高揮發(fā)份煤提高燃盡率及改善穩(wěn)燃狀況。減少擺閥投運數(shù)量，磨組啟動后，嚴(yán)格控制初期投粉量，盡量使鍋爐熱負(fù)荷與蒸汽流量相匹配。如果發(fā)生鍋爐壁溫臨近超溫的情況，應(yīng)及時停止磨組運行，待金屬溫度降至正常后再行啟磨；（2）引入壁溫不平衡度概念，防止熱偏差拉裂。冷態(tài)啟動時，鍋爐金屬基礎(chǔ)壁溫較低，投粉過早，容易造成金屬壁溫溫差大，因此可選擇待金屬溫度升高到一定值時再行啟磨，隨著金屬溫度與正常運行時壁溫的臨近，會使溫差得到很好的控制。另外，用噴燃器的定期輪換來減小熱量的分布不均，也可以防止鍋爐受熱不均及拉裂；（3）投粉初期派專人就地觀察爐內(nèi)燃燒情況，注意火檢和負(fù)壓的監(jiān)視，加強(qiáng)一次風(fēng)粉和二次風(fēng)的調(diào)整，盡可能提高燃燒強(qiáng)度及煤粉的燃盡率，確保投運噴燃器油槍的可靠運行。

綜上所述，基于對現(xiàn)有的系統(tǒng)方式和控制手段的改變，鍋爐啟動過程中提前投粉，進(jìn)而達(dá)到節(jié)油的目的。

4 具體的落實與實施

4.1 措施的制定和優(yōu)化

為確保工作中遇到的問題能夠得到及時解決，并為下一步少閥節(jié)油啟動工作的順利開展打下良好的基礎(chǔ)，有針對性地制定了如下措施：（1）機(jī)組停爐前將對稱兩臺磨組原煤倉拉空并吹罐20分鐘，為啟動時能夠摻燒高揮發(fā)份煤種創(chuàng)造有利條件；（2）燃料部門根據(jù)機(jī)組啟動安排，提前準(zhǔn)備好揮發(fā)份>35%的高揮發(fā)份煤種；（3）修改啟磨邏輯，改變以往擺閥全開啟磨的方式，允許少擺閥啟動，以便有效地控制進(jìn)入爐膛的煤粉量；（4）修改啟動用磨的聯(lián)鎖保護(hù)定值，如一次風(fēng)量低跳磨、給煤機(jī)最小出力（由15t/h改為9t/h）等；（5）一單元磨組擺閥設(shè)計為成組控制，無法進(jìn)行擺閥的單獨操作，對此利用檢修機(jī)會選擇一臺磨組進(jìn)行升級改造，增加擺閥單控功能，為以煤代油少閥啟動創(chuàng)造條件；（6）加強(qiáng)對火檢、負(fù)壓等鍋爐滅火保護(hù)裝置的巡視和維護(hù)，防止因設(shè)備故障導(dǎo)致的保護(hù)拒動或誤動；（7）完善競賽制度，優(yōu)化競賽規(guī)則，提高機(jī)組啟停節(jié)油的燃油獎懲力度，進(jìn)一步調(diào)動值班員積極性。

4.2 以煤代油少閥啟動的具體操作流程

（1）鍋爐上水結(jié)束后，通過提高除氧器溫度，對鍋爐進(jìn)行換水升溫，提升爐膛的金屬溫度至95℃；（2）冬季啟動前提前將二次風(fēng)暖風(fēng)器投入運行，控制暖風(fēng)器出口風(fēng)溫大于45℃；（3）鍋爐點火后，按規(guī)程要求升溫升壓，定期切換油槍，并就地查看各油槍霧化情況；（4）當(dāng)一次風(fēng)溫大于100℃時，啟動一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行暖磨，為提高暖磨速度可保持磨組出口擺閥在全開狀態(tài)，待啟磨前再行關(guān)閉。當(dāng)磨組出口風(fēng)溫達(dá)到70℃并維持10分鐘后暖磨結(jié)束；（5）檢查磨煤機(jī)具備投運條件，確認(rèn)熱控邏輯允許“兩閥啟磨”（兩個擺閥在開位的狀態(tài)下允許磨組啟動），投粉初期內(nèi)側(cè)噴燃器優(yōu)先、投粉后期外側(cè)噴燃器優(yōu)先；（6）投粉條件：確認(rèn)并記錄磨組混合后一次風(fēng)溫滿足投粉需要，該溫度主要用于燃煤氣化潛熱，要求不低于120℃，并且汽包壓力必須達(dá)到1.5MPa后再行啟磨，此時屏過處基礎(chǔ)壁溫較高，可有效控制啟磨后的金屬壁溫溫差，避免對管壁材質(zhì)的拉傷；（7）暖磨結(jié)束后，保持啟動磨組兩個擺閥開啟，啟動磨煤機(jī)及給煤機(jī)，控制磨組出口溫度在50℃～70℃之間，煤量為10t/h，單個粉管風(fēng)量為8～10t/h；（8）確認(rèn)已投粉的噴燃器油槍燃燒良好，逐漸開大一次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板，增加磨組出力。噴燃器投粉后在180s內(nèi)應(yīng)燃燒良好，否則立即關(guān)擺閥斷粉，并注意消除空預(yù)器、底渣系統(tǒng)積粉隱患。

4.3 試驗過程中出現(xiàn)的問題及運行注意事項

在試驗初期，由于尚屬摸索階段經(jīng)驗不足，相繼發(fā)生了磨組粉管著火、增投擺閥時爐膛壓力突升（負(fù)壓最高升至1300Pa）等不安全事件，分析原因為煤粉管風(fēng)速低，磨組出口溫度、增投擺閥控制方面存在問題。對此，專業(yè)人員認(rèn)真進(jìn)行分析總結(jié)，結(jié)合設(shè)備實際情況進(jìn)一步制定和完善了防范措施，使上述問題得到了有效控制：（1）由于燃用高揮發(fā)份煤種，為防止制粉系統(tǒng)著火，嚴(yán)格控制磨組出口溫度≤70℃；（2）投粉前確認(rèn)磨煤機(jī)消防蒸汽、給煤機(jī)消防水、鍋爐消防系統(tǒng)備用良好；（3）第一次投粉通知機(jī)務(wù)到達(dá)現(xiàn)場，確保啟磨后磨組各部、粉管、噴燃器層發(fā)生漏粉能夠第一時間發(fā)現(xiàn)并得到解決，加強(qiáng)現(xiàn)場的巡視力度；（4）投粉初期必須有專人就地觀察燃燒器的煤粉燃燒情況，記錄各噴燃器投粉至點燃的時間。注意觀察火焰的燃燒情況、調(diào)整一次風(fēng)粉流量、二次風(fēng)擋板開度，提高點火初期煤粉燃盡率；（5）依據(jù)燃燒狀況，及時減少非投粉噴燃器油槍，但投粉噴燃器油槍必須保證可靠投入，油槍故障應(yīng)及時進(jìn)行擺閥切換，將相對應(yīng)的擺閥退出運行；（6）啟動過程中升溫升壓速率禁止超越規(guī)程范圍，過熱器（屏過）金屬溫度不平衡≤100℃，投粉后視燃燒情況可以逐漸減少油槍運行；（7）限制噴燃器投運數(shù)量（2～3閥），以增加煤粉濃度保證煤粉穩(wěn)定著火；（8）金屬壁溫：投粉后，視壁溫情況可采用定期磨組倒換、限制噴燃器數(shù)量、燃燒器定期輪換、適時減少油槍、開大旁路系統(tǒng)、開局部疏水增加蒸汽流量等運行手段控制鍋爐各部壁溫分布均勻變化，嚴(yán)禁壁溫超越規(guī)程范圍，調(diào)整無效及時停粉、停磨；（9）煤粉爆燃：啟動過程中，隨著升溫升壓需求，增投擺閥時必須保證其對應(yīng)油槍燃燒良好，啟磨初期由于煤粉濃度較低可以自由切換噴燃器，但當(dāng)鍋爐壓力高于3MPa、磨組單粉管出力超過5t/h時或機(jī)組并網(wǎng)后的擺閥開啟必須注意防止鍋爐爆燃，可以用增投油槍，同時減少磨組出力或用正常擺閥開啟方式重新啟磨等手段，防止鍋爐爆燃。

5 以煤代油啟動的效果評估

上安電廠一期機(jī)組執(zhí)行以煤代油啟動后，經(jīng)過多次驗證，整個啟動過程，鍋爐燃燒工況穩(wěn)定，超溫情況得到有效控制，金屬壁溫溫差均能控制在規(guī)定范圍之內(nèi)，保證了設(shè)備的安全運行。

目前，一期機(jī)組冷態(tài)啟動用油量基本能控制在30噸左右，機(jī)組冷態(tài)啟動節(jié)油率達(dá)到50%以上，預(yù)計全年能減少啟動燃油300噸以上，節(jié)約生產(chǎn)成本約200萬元，節(jié)油效果非常顯著。在同類型機(jī)組上具有一定的借鑒意義，可以推廣使用。

（責(zé)任編輯：王 波）