我國600MW“W”型鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整

李良華 魏麗蓉

（1.廣西桂能科技發(fā)展有限公司 廣西南寧 530007 2.廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西南寧 530007）

我國600MW“W”型鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整

李良華1魏麗蓉2

（1.廣西桂能科技發(fā)展有限公司 廣西南寧 530007 2.廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西南寧 530007）

在當(dāng)今社會以及工業(yè)提倡節(jié)能減排的形勢下，要求電廠必須提高鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性、降低輔機功耗、減少污染物排放，所以對電站鍋爐燃燒調(diào)整試驗的優(yōu)化提出了新的要求。本文主要概括了我國600MW“W”爐型現(xiàn)狀，分析在運行過程中所遇見的安全運行問題、鍋爐結(jié)焦問題和經(jīng)濟性問題，并對這些問題提出了合理的調(diào)整方案。

“W”型鍋爐；燃燒；優(yōu)化調(diào)整

1 引言

隨著我國社會的發(fā)展，能源問題的日益突出。提高火電機組的運行效率、實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，越來越受到各國的重視。電廠優(yōu)化運行的目的是以現(xiàn)有設(shè)備為基礎(chǔ)，采用當(dāng)今現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段，盡可能提高機組效率，節(jié)能降耗。燃燒優(yōu)化控制是以先進的控制技術(shù)燃燒優(yōu)化為前提，可以給電廠實時提供關(guān)于優(yōu)化運行的工況，保證機組安全且經(jīng)濟地運行。

新投產(chǎn)的超臨界以及超超臨界鍋爐由于它的參數(shù)高，而且爐膛的尺寸大，容易出現(xiàn)爐膛火焰充滿度不好，受熱面受熱不均勻等問題，從而導(dǎo)致鍋爐出現(xiàn)受熱面爆管、水冷壁高溫腐蝕、爐膛內(nèi)結(jié)渣、運行的經(jīng)濟性不高、污染物排放嚴(yán)重等問題。因此更應(yīng)該注意進行燃燒方式的調(diào)整試驗，以期獲得最佳的運行方式。因此可以認(rèn)為，超臨界、超超臨界煤粉鍋爐中燃燒調(diào)整的試驗?zāi)康?，就是為了尋找鍋爐最佳燃燒方式并轉(zhuǎn)化成為熱工自動控制系統(tǒng)。

2 我國600MW“W”爐型現(xiàn)狀

在國內(nèi)第一臺設(shè)計制造出的600MW超臨界W型鍋爐，就是關(guān)于超臨界壓力的變壓運行，而且是帶內(nèi)置式的汽水分離器以及有再循環(huán)泵的啟動系統(tǒng)式的直流鍋爐，中間再熱，單式爐膛，π型的布置，采用平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣方式，全鋼架，全懸吊的結(jié)構(gòu)，露天的布置。采用的是無煙煤W型火焰的燃燒方式，在前后拱上總共布置24組狹縫式的燃燒器，6臺雙進雙出的磨煤機直接吹式的制粉系統(tǒng)。它的主要的特點如下所示：

采用超臨界的變壓運行的直流鍋爐，П型的布置，并且尾部是雙煙通道，采用直流狹縫式的燃燒器與分級送風(fēng)式的燃燒系統(tǒng)，以及W型火焰的燃燒方式；爐膛當(dāng)中的水冷壁是采用一種低質(zhì)量的流速改進型的內(nèi)螺紋管并且垂直管圈的形式，還設(shè)有了中間混合集箱，由該集箱來實現(xiàn)關(guān)于水冷壁在上爐膛和下爐膛之間的過渡，而且在水冷壁的系統(tǒng)中還設(shè)有壓力平衡的管道；鍋爐啟動系統(tǒng)設(shè)內(nèi)置式的汽水分離器并且?guī)в袪t水再循環(huán)泵，在啟動的過程當(dāng)中可以用來回收工質(zhì)；過熱器可用三級的布置，再熱器可用兩級的布置；過熱汽溫的調(diào)溫方式是煤水的比再加兩級的噴水，再熱汽溫的調(diào)溫方式是煙氣調(diào)節(jié)擋板，而且再熱器的入口管道必須要設(shè)置事故緊急噴水；尾部煙道出口布置兩臺三分倉容克式空氣預(yù)熱器。

在我國燃油緊缺的情況下，火電廠鍋爐機組燃油日趨緊張。尤其是在近年來煤炭市場進場導(dǎo)致煤種多變和煤質(zhì)低劣，同時機組調(diào)峰次數(shù)增加的情況下，燃燒用油已成為火電廠一筆很大的成本支出。由于W型火焰鍋爐在無煙煤方面具有穩(wěn)定性好、燃燒完全的優(yōu)越性，W型火焰鍋爐在我國得到了迅速發(fā)展。微油點火技術(shù)是近年來發(fā)展起來的節(jié)油燃燒技術(shù)，在600MW超臨界W爐上得以實施驗證，新機組啟動期間總節(jié)油效果明顯，節(jié)油率與煤質(zhì)、機組啟動狀態(tài)有關(guān)聯(lián)。

某電廠為兩臺660MW超臨界燃煤汽輪發(fā)電機組，鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的660MW燃煤發(fā)電鍋爐，鍋爐型號：DG2141/25.4-II12，為超臨界參數(shù)直流鍋爐，W型火焰燃燒，一次再熱，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣，露天布置，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，尾部雙煙道，π型直流鍋爐。同步安裝脫硫、脫硝裝置。

鍋爐變壓運行，采用定-滑-定或定-滑運行方式。在定-滑-定方式運行時，變壓運行的范圍按35～90%BMCR，定壓運行的范圍按0～35%BMCR和90～100%BMCR。燃用設(shè)計煤種時，其不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷為40%BMCR，以下是在運行過程中所遇見的問題。

2.1 安全運行問題

微油點火系統(tǒng)的技術(shù)方案設(shè)計綜合考慮包括節(jié)油率、機組安全性、鍋爐性能、系統(tǒng)能耗、安裝布置、投資回收期等各個方面，不單憑其中一個指標(biāo)進行設(shè)計。改造方案設(shè)計遵循以下原則：微油點火系統(tǒng)必須保證機組運行安全性；微油點火系統(tǒng)不能使鍋爐性能受到明顯影響；系統(tǒng)及其附屬配套所帶來的能耗須在可接受范圍內(nèi)；安裝布置合理，對原有系統(tǒng)的改變不宜過大；投資回收期不能過長。技術(shù)要求如下：

（1）微油點火系統(tǒng)應(yīng)有良好的可控性能，合理的運行操作方式及就地啟停、調(diào)試和正常及事故情況下必需的檢測、控制調(diào)節(jié)及保護等措施，以確保設(shè)備的安全經(jīng)濟運行；

（2）微油煤粉燃燒器與原燃燒系統(tǒng)接口尺寸基本保持一致，不影響與水冷壁處的連接；

（3）針對微油點火系統(tǒng)的設(shè)計煤質(zhì)，設(shè)計出合適的煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)，保證燃燒器不發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象。使用微油煤粉燃燒器后，不加劇爐內(nèi)結(jié)渣、不影響汽溫、不增加飛灰可燃物，不增加NOx排放；

（4）微油點火系統(tǒng)在使用過程中確保機組安全，滿足鍋爐吹管、冷態(tài)啟動及機組升溫升壓的要求。同時滿足鍋爐啟動過程中膨脹要求；

（5）微油煤粉燃燒器充分考慮耐磨損、耐燒損問題；

（6）微油點火系統(tǒng)安裝后，應(yīng)不影響鍋爐正常運行參數(shù)的調(diào)整；

（7）所采用設(shè)備采用符合國家最新標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

2.2 鍋爐結(jié)焦的問題

鍋爐結(jié)焦，是指煤粉爐爐膛中，熔融的灰渣不斷粘結(jié)、積聚在受熱面上的現(xiàn)象，粘結(jié)物硬度大、密度大。影響結(jié)焦的幾個主要因素有：鍋爐結(jié)構(gòu)、煤質(zhì)特性、爐膛溫度、受熱面氣體氛圍、爐內(nèi)空氣動力場分布情況。

（1）鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，爐膛容積或截面熱負(fù)荷過大，爐膛溫度高，越容易結(jié)焦。

（2）煤熱值越高，灰分越高，灰熔點越低，灰越容易達到軟化和熔融狀態(tài)，越容易結(jié)焦。

（3）燃燒區(qū)域爐膛溫度越高，超過灰熔點溫度，灰越容易達到軟化和熔融狀態(tài)，越容易結(jié)焦。

（4）在局部缺氧情況下，受熱面附近呈還原性氣氛，導(dǎo)致灰中高熔點的Fe2O3被還原成低熔點的FeO，使灰熔點降低，越容易結(jié)焦。

（5）爐內(nèi)空氣動力場分布不好，有火焰或煙氣沖刷接觸爐膛受熱面，灰粘結(jié)在其上面而結(jié)焦，爐內(nèi)的渦流區(qū)或氣流死區(qū)是結(jié)焦易產(chǎn)生的部位。如果沒有火焰或煙氣沖刷，即使灰粒已達熔融狀態(tài)，由于不與爐膛受熱面接觸也不會粘結(jié)在其上面而產(chǎn)生結(jié)焦。

2.3 經(jīng)濟性問題

電廠投入微油點火改造費用如下：微油點火裝置單爐設(shè)備費300萬元，材料安裝費50萬元。總投資350萬元。公司按單爐年冷、熱啟停各兩次，微油點火節(jié)油率30%計，年節(jié)油180t，折合人民幣140萬元。該電廠把B、E磨煤機對應(yīng)的燃燒器設(shè)計為微油點火燃燒器，可用于冷態(tài)點火及低負(fù)荷穩(wěn)燃使用，A、F磨煤機對應(yīng)的燃燒器設(shè)計為輔油燃燒器，用于低負(fù)荷穩(wěn)燃使用。節(jié)油點火系統(tǒng)在調(diào)試期間冷態(tài)點火和穩(wěn)燃過程中得到了廣泛應(yīng)用，點火過程一次性成功，燃燒過程穩(wěn)定可靠，節(jié)油效果明顯，滿足技術(shù)協(xié)議的節(jié)油率及燃燒器性能等技術(shù)參數(shù)指標(biāo)要求。其中1#爐在2012年改造完成后鍋爐已啟動15次停14次，但最終總油耗僅為2280t。該電廠實際使用微油點火技術(shù)后，通過實踐微油槍的優(yōu)化運行，在大油槍協(xié)助下，實現(xiàn)了無煙煤鍋爐在冷態(tài)啟動過程中直接投粉啟動，鍋爐負(fù)荷在150～200MW期間，完全具備撤輔助油槍的條件，只保留微油槍即可，如在啟動時加以燃燒優(yōu)化調(diào)整，撤輔助油槍的鍋爐負(fù)荷還可以進一步降低。節(jié)油點火系統(tǒng)節(jié)油率達到39.16%。

3 小結(jié)

本文分析總結(jié)了某電廠600MW機組W型火焰鍋爐采用微油點火技術(shù)降低燃油消耗的技術(shù)，采用后大幅度降低了鍋爐油耗，提高了機組運行的經(jīng)濟性。通過對某電廠600MW機組W鍋爐微油點火技術(shù)的研究，提出了微油槍點火在某電廠600MW機組W鍋爐上的應(yīng)用實例，同時結(jié)合實驗數(shù)據(jù)對小油槍點火及穩(wěn)燃裝置節(jié)油效果進行了分析，最后介紹了微油點火裝置優(yōu)點，在不影響主燃燒器正常運行下，節(jié)油效果明顯，經(jīng)濟效益可觀。而且哈鍋引進技術(shù)設(shè)計制造的600MW超臨界W鍋爐技術(shù)已應(yīng)用在華電鎮(zhèn)雄電廠，并且1#鍋爐已經(jīng)順利投產(chǎn)發(fā)電，運行穩(wěn)定各項參數(shù)達到設(shè)計值。該機組的順利投產(chǎn)證明了我國已經(jīng)具備了設(shè)計生產(chǎn)600MW超臨界W鍋爐的能力，該技術(shù)必將被廣泛應(yīng)用在高效燃用無煙煤的大容量高參數(shù)火電機組中，為進一步優(yōu)化我國火電機組燃煤結(jié)構(gòu)做出貢獻。

[1]周梁樹.600MW機組W型火焰鍋爐節(jié)油技術(shù)分析[J].科技與生活，2012（1）：43～44.

[2]郁翔.鍋爐節(jié)油燃燒技術(shù)的應(yīng)用狀況分析[J].技術(shù)交流與應(yīng)用，2012（8）：66～68.

[3]王建偉.600MW機組W火焰鍋爐“偏燒”問題分析[J].技術(shù)交流，2010（6）：20～21.

TM621.2

A

1004-7344（2016）14-0234-02

2016-4-2

李良華（1990-），男，漢族，廣西桂平人，助理工程師，大專，主要承擔(dān)大、中型火電機組的燃燒調(diào)整、熱力特性試驗和輔機各項試驗課題，承擔(dān)新建電廠投產(chǎn)前的啟動調(diào)整和試運行工作。

魏麗蓉（1977-），女，漢族，湖南隆回人，高級工程師，碩士，長期從事電力生產(chǎn)相關(guān)的教學(xué)與科研工作。