微油點(diǎn)火技術(shù)在綏中880MW超臨界機(jī)組直流鍋爐上的應(yīng)用

孫　偉　寧獻(xiàn)武　王　巖

（1華電電力科學(xué)研究院東北分院遼寧沈陽1101792綏中發(fā)電有限責(zé)任公司遼寧綏中125222 3中國能源建設(shè)集團(tuán)遼寧電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司遼寧沈陽110179）

微油點(diǎn)火技術(shù)在綏中880MW超臨界機(jī)組直流鍋爐上的應(yīng)用

孫偉1寧獻(xiàn)武2王巖3

（1華電電力科學(xué)研究院東北分院遼寧沈陽1101792綏中發(fā)電有限責(zé)任公司遼寧綏中125222 3中國能源建設(shè)集團(tuán)遼寧電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司遼寧沈陽110179）

本文闡述了神華國華綏中發(fā)電有限責(zé)任公司880MW超臨界機(jī)組微油點(diǎn)火技術(shù)的特點(diǎn)，并介紹了微油點(diǎn)火系統(tǒng)的啟動(dòng)試驗(yàn)過程，以及啟動(dòng)過程中出現(xiàn)的問題及解決方案。

超臨界；直流鍋爐；微油點(diǎn)火

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤炭、石油不可再生資源日益緊張，原油價(jià)格不斷上漲，火力發(fā)電燃油愈來愈受到限制，節(jié)約點(diǎn)火用油意義重大[1]。為了減少原油消耗，電站鍋爐均采用新技術(shù)進(jìn)行節(jié)油工作，發(fā)展高效、節(jié)能的鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火技術(shù)非常重要。

目前電廠鍋爐應(yīng)用較多的節(jié)油技術(shù)有等離子及微油點(diǎn)火2種[2]，微油點(diǎn)火技術(shù)因煤種適應(yīng)性好、設(shè)備簡單可靠和維護(hù)量較小等優(yōu)點(diǎn)已普遍被電廠采用。在超臨界機(jī)組直流鍋爐各個(gè)系統(tǒng)中，微油點(diǎn)火系統(tǒng)是至關(guān)重要系統(tǒng)。掌握好微油點(diǎn)火技術(shù)特點(diǎn)在保證鍋爐乃至整個(gè)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行、縮短機(jī)組啟動(dòng)過程以及節(jié)省燃油消耗等方面具有重大經(jīng)濟(jì)意義。本文介紹了神華國華綏中發(fā)電有限責(zé)任公司880MW超臨界機(jī)組直流鍋爐微油點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用。

1　綏中880MW超臨界機(jī)組微油點(diǎn)火技術(shù)改造的背景

1.1項(xiàng)目簡介

綏中發(fā)電有限責(zé)任公司1號(hào)、2號(hào)機(jī)組節(jié)能減排優(yōu)化升級(jí)改造工程，兩臺(tái)鍋爐均為俄羅斯塔干羅格鍋爐廠生產(chǎn)的超臨界壓力一次中間再熱直流鍋爐，鍋爐以燃燒神華混煤為主，并摻燒褐煤（寶日希勒煤和勝利煤）、準(zhǔn)格爾煤、石炭煤。在機(jī)組改造期間，鍋爐增設(shè)了微油點(diǎn)火系統(tǒng)。

1.2燃燒系統(tǒng)

鍋爐燃燒系統(tǒng)由東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司進(jìn)行改造。改造的主要項(xiàng)目如下：（1）采用東方鍋爐自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的高效低氮DBC-OPCC型燃燒器。（2）采用全爐膛深度分級(jí)燃燒技術(shù)，布置燃盡風(fēng)和還原風(fēng)系統(tǒng)。（3）為防止前后墻高溫腐蝕，在燃燒器區(qū)域靠前后墻位置布置貼壁風(fēng)系統(tǒng)。（4）下層12只燃燒器采用微油點(diǎn)火燃燒器。

1.3制粉系統(tǒng)

制粉系統(tǒng)為正壓直吹式制粉系統(tǒng)，原有的8臺(tái)MBC-260型平盤中速磨煤機(jī)，保留6臺(tái)，拆除2臺(tái)。增加2臺(tái)長春發(fā)電設(shè)備有限責(zé)任公司生產(chǎn)的MPS中速磨煤機(jī)，與微油點(diǎn)火燃燒器相對(duì)應(yīng)。原有給煤機(jī)全部拆除，增加8臺(tái)沈陽施道克公司生產(chǎn)的稱重式計(jì)量給煤機(jī)。每臺(tái)磨煤機(jī)出口由六根煤粉管接至爐膛側(cè)墻的煤粉噴嘴，運(yùn)行時(shí)投入七層，另一層備用。

1.4燃用煤質(zhì)的元素分析表

表1　改造煤質(zhì)特性分析表

2　微油點(diǎn)火系統(tǒng)的工作原理

2.1產(chǎn)品介紹

鍋爐采用微油點(diǎn)火方式，將側(cè)墻最下層原有的12只煤粉燃燒器改造成每只燃燒器裝有1只微油油槍的微油煤粉燃燒器。微油點(diǎn)火系統(tǒng)主要包括以下子系統(tǒng)：微油煤粉燃燒器、燃油系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、助燃風(fēng)系統(tǒng)、火檢及冷卻風(fēng)系統(tǒng)、壁溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和冷爐制粉系統(tǒng)。

2.2微油煤粉燃燒器及其工作原理

微油煤粉燃燒器既具有鍋爐啟、停及鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃功能，又具有主燃燒器功能。微油煤粉燃燒器充分考慮了設(shè)備的防磨防燒損；在燃燒器的后端，一次風(fēng)彎管、微油油槍燃燒筒組件、濃縮環(huán)等部件均采用耐磨材料，以防止磨損現(xiàn)象發(fā)生；在燃燒器的前端、中心燃燒筒等部件均采用耐熱鑄鋼的材料。

微油煤粉燃燒器主要由煤粉濃縮裝置和中心燃燒筒組成。微油煤粉燃燒器采用了成熟的分級(jí)點(diǎn)火、氣膜冷卻技術(shù)。通過合理的布置各濃縮環(huán)位置，提高進(jìn)入中心燃燒筒內(nèi)的濃相煤粉氣流濃度，然后油火焰將中心筒內(nèi)的濃相煤粉氣流點(diǎn)燃。稀相煤粉氣流從中心燃燒筒及燃燒器內(nèi)壁之間的環(huán)形通道進(jìn)入燃燒器前端，起到了冷卻中心筒及燃燒器的作用，稀相煤粉氣流由中心筒內(nèi)的煤粉火焰點(diǎn)燃，最終實(shí)現(xiàn)利用少量燃油直接點(diǎn)燃全部煤粉、節(jié)約燃油的目的。微油煤粉燃燒器工作原理示意圖見圖1。

圖1　微油煤粉燃燒器工作原理示意圖

2.3微油油槍

微油油槍結(jié)構(gòu)見圖2所示，微油油槍包括油槍、點(diǎn)火槍、穩(wěn)燃罩等。根據(jù)電廠燃煤特點(diǎn)，油槍設(shè)計(jì)油壓0.8 MPa～1.5MPa，單只油槍出力120 kg/h。

圖2　微油油槍結(jié)構(gòu)

微油油槍固定安裝在微油煤粉燃燒器上，無需進(jìn)退裝置，油槍的結(jié)構(gòu)簡單便于拆卸，能夠快速清理油槍及更換配件。

微油油槍采用壓縮空氣霧化，油槍特點(diǎn)是火焰溫度高，剛性好，燃燒效率高，能量密度大。

微油油槍利用壓縮空氣的高速射流將燃料油擠壓、撕裂、破碎，通過油槍噴嘴產(chǎn)生的超細(xì)油霧被高能點(diǎn)火器引燃，通過噴嘴霧化后在極短的時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)氣化。燃燒過程類似于氣化狀態(tài)下的均相反應(yīng)，可以大大提高燃油火焰溫度，并急劇縮短燃燒時(shí)間。氣化后的火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，中心溫度可達(dá)1500℃～2000℃。

2.4燃油系統(tǒng)

燃油系統(tǒng)是指將燃油在供、回油母管與微油油槍之間輸送的管路系統(tǒng)，包括從供油母管輸送至微油油槍前端的供油管路和將部分燃油送至回油母管的回油管路。

燃油系統(tǒng)的作用是為微油油槍提供油質(zhì)清潔、壓力穩(wěn)定的燃油。燃油系統(tǒng)的供油選自爐前燃油母管，從原輕油系統(tǒng)接出微油系統(tǒng)專用的油管路，再通過金屬軟管引至油槍?；赜凸苈返淖饔檬窃谟蜆尮ぷ骱驼{(diào)節(jié)過程中將未進(jìn)入油槍的燃油送回到電廠的回油管道上。

2.5壓縮空氣系統(tǒng)

壓縮空氣系統(tǒng)的作用是為油槍提供清潔、壓力穩(wěn)定的霧化及吹掃用壓縮空氣。壓縮空氣管路從鍋爐儀用壓縮空氣母管接出。

壓縮空氣設(shè)計(jì)壓力0.5 MPa～0.6MPa，單只微油油槍用氣量0.2Nm3/min。

2.6助燃風(fēng)系統(tǒng)

助燃風(fēng)系統(tǒng)主要滿足微油油槍點(diǎn)火及穩(wěn)定燃燒時(shí)風(fēng)量的要求，在微油油槍不投運(yùn)時(shí)，需維持助燃風(fēng)投運(yùn)進(jìn)行吹掃和冷卻燃燒筒。微油助燃風(fēng)取自鍋爐冷一次風(fēng)母管，溫度為常溫，助燃風(fēng)壓力高于1500Pa，最大用量900m3/h。

2.7火檢及冷卻風(fēng)系統(tǒng)

每只微油油槍上安裝一支火檢，用于監(jiān)測(cè)微油油槍的著火情況。

火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)主要為火檢提供冷卻及吹掃風(fēng)，由原火檢冷卻風(fēng)管道接入，單只火檢探頭冷卻風(fēng)風(fēng)量25.5m3/h，冷卻風(fēng)風(fēng)壓不小于3000Pa。根據(jù)火檢系統(tǒng)監(jiān)測(cè)情況，確保微油油槍著火正常后再投入煤粉，以保證點(diǎn)火過程的安全、穩(wěn)定及煤粉著火后燃燒效果良好。

2.8壁溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

由于微油煤粉燃燒器是一種內(nèi)燃式燃燒器，為防止燃燒器內(nèi)部壁面超溫，保證燃燒器安全、正常運(yùn)行，在微油煤粉燃燒器內(nèi)設(shè)壁溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

每只微油煤粉燃燒器上安裝1套K分度雙支熱電偶，由爐外熱電偶導(dǎo)管插入燃燒器。熱電偶的測(cè)溫范圍為0℃～800℃，燃燒器壁溫控制在650℃以內(nèi)。

2.9冷爐制粉系統(tǒng)

由于鍋爐采用直吹式制粉系統(tǒng)，鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，無制粉用的熱風(fēng)。為盡快制取合格的煤粉送入鍋爐和減少燃油燃燒、降低生產(chǎn)成本，裝設(shè)冷爐制粉系統(tǒng)以解決磨煤機(jī)制粉所需熱風(fēng)的來源問題。

冷爐制粉系統(tǒng)是一套制取熱風(fēng)的換熱裝置，在鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)提供滿足磨煤機(jī)啟動(dòng)要求的熱風(fēng)以干燥煤粉以及確保磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度高于水氣露點(diǎn)以防水氣凝結(jié)而造成煤粉結(jié)塊。當(dāng)空氣預(yù)熱器出口風(fēng)溫滿足磨煤機(jī)制粉要求時(shí)，冷爐制粉系統(tǒng)即可停止運(yùn)行。

換熱裝置布置在鍋爐一側(cè)熱風(fēng)母管的旁路風(fēng)道上，利用輔助蒸汽加熱一次風(fēng)。換熱裝置設(shè)計(jì)參數(shù)：輔助蒸汽壓力1.0MPa，輔助蒸汽溫度300℃，加熱一次風(fēng)風(fēng)量32kg/s，入口一次風(fēng)風(fēng)溫-10℃，出口一次風(fēng)風(fēng)溫150℃～160℃。

3　微油點(diǎn)火系統(tǒng)控制邏輯修改情況

為保證微油點(diǎn)火系統(tǒng)投運(yùn)后不會(huì)造成鍋爐爆燃和其他不安全事件，結(jié)合微油點(diǎn)火系統(tǒng)的改造情況，對(duì)鍋爐邏輯進(jìn)行了部分修改。

3.1微油煤粉燃燒器對(duì)應(yīng)磨煤機(jī)啟動(dòng)條件的修改

在1號(hào)磨煤機(jī)和5號(hào)磨煤機(jī)啟動(dòng)條件的點(diǎn)火能量滿足條件中，增加了“磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的所有微油油槍點(diǎn)火全部成功，或有3臺(tái)及3臺(tái)以上給煤機(jī)運(yùn)行超過10min，或轉(zhuǎn)向室煙溫度大于400℃且一次風(fēng)溫度大于180℃”。

3.2微油煤粉燃燒器對(duì)應(yīng)磨煤機(jī)保護(hù)跳閘條件的修改

在1號(hào)磨煤機(jī)和5號(hào)磨煤機(jī)的保護(hù)跳閘條件中，增加了“在微油點(diǎn)火模式下，對(duì)應(yīng)給煤機(jī)運(yùn)行180s且任意1只微油煤粉燃燒器無火檢延時(shí)30s，或?qū)?yīng)給煤機(jī)運(yùn)行180s且任意2只微油煤粉燃燒器無火檢延時(shí)10s”。

3.3微油油槍保護(hù)跳閘條件的修改

為避免鍋爐微油點(diǎn)火過程中因點(diǎn)火失敗頻繁吹掃導(dǎo)致爐膛溫度下降，同時(shí)為避免微油煤粉燃燒器因缺少冷卻風(fēng)導(dǎo)致燃燒器燒損，在微油油槍保護(hù)跳閘條件中，增加了磨煤機(jī)一次風(fēng)流量低則對(duì)應(yīng)微油油槍跳閘和磨煤機(jī)出口門關(guān)閉則對(duì)應(yīng)微油油槍跳閘。

4　微油點(diǎn)火系統(tǒng)試驗(yàn)

4.1冷態(tài)試驗(yàn)

4.1.1微油油槍的定位

在鍋爐冷態(tài)下，借助于爐內(nèi)升降平臺(tái)，按照廠家提供的圖紙進(jìn)行微油油槍定位。微油油槍圖紙見圖3。

圖3　微油油槍圖紙

4.1.2微油燃燒器內(nèi)、外二次風(fēng)門調(diào)節(jié)裝置及助燃風(fēng)風(fēng)門擋板定位

在鍋爐冷態(tài)下，按照廠家提供的資料進(jìn)行微油燃燒器內(nèi)、外二次風(fēng)門調(diào)節(jié)裝置及助燃風(fēng)風(fēng)門擋板定位，結(jié)果詳見表2。

表2　微油燃燒器內(nèi)、外二次風(fēng)門調(diào)節(jié)裝置及助燃風(fēng)風(fēng)門擋板定位表

4.1.3微油燃燒器對(duì)應(yīng)粉管的一次風(fēng)風(fēng)速調(diào)平試驗(yàn)

在鍋爐冷態(tài)下，進(jìn)行了微油燃燒器對(duì)應(yīng)粉管的一次風(fēng)風(fēng)速調(diào)平試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3和表4。

表3　1～6號(hào)微油燃燒器對(duì)應(yīng)粉管的一次風(fēng)風(fēng)速調(diào)平試驗(yàn)結(jié)果

表4　25～30號(hào)微油燃燒器對(duì)應(yīng)粉管的一次風(fēng)風(fēng)速調(diào)平試驗(yàn)結(jié)果

4.2微油點(diǎn)火啟動(dòng)情況

2014年8月25日，2號(hào)鍋爐首次微油點(diǎn)火投粉，2號(hào)機(jī)組整套開始啟動(dòng)試運(yùn)。

6:10依次啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)和密封風(fēng)機(jī)，進(jìn)行爐膛吹掃。

7:00爐前燃油母管油壓3.88MPa，微油母管油壓1.5MPa，微油二次風(fēng)風(fēng)壓0.5kPa，助燃風(fēng)風(fēng)壓1.0kPa，依次投入25～30號(hào)微油油槍、1～6號(hào)微油油槍。

9:40投入1號(hào)磨煤機(jī)冷爐制粉系統(tǒng)暖磨。

10:00啟動(dòng)1號(hào)磨煤機(jī)，給煤量15.1t/h，一次風(fēng)量75.0t/h，磨煤機(jī)入口一次風(fēng)溫140℃，磨煤機(jī)出口風(fēng)溫72.0℃，磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)數(shù)49.4r/min。

16:20投入5號(hào)磨煤機(jī)冷爐制粉系統(tǒng)暖磨。

16:43啟動(dòng)5號(hào)磨煤機(jī)，給煤量12.2t/h，一次風(fēng)量86.7t/h，磨煤機(jī)入口一次風(fēng)溫135.6℃，磨煤機(jī)出口風(fēng)溫68.8℃，磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)數(shù)61.5r/min。

通過就地人孔門觀察，微油燃燒器及磨煤機(jī)投入期間，微油燃燒狀況良好，火焰呈金黃色，火焰尾部無黑煙生成。

2號(hào)機(jī)組并網(wǎng)前微油燃燒器和制粉系統(tǒng)投運(yùn)情況見圖4和圖5。

在整套啟動(dòng)過程中，2號(hào)機(jī)組共啟動(dòng)3次。第1次啟動(dòng)消耗燃煤4639.0t，消耗除鹽水1685.0t，消耗燃油114.7t；第2次啟動(dòng)消耗燃煤25601.0t，消耗除鹽水1371.9t，消耗燃油79.7t；第3次啟動(dòng)消耗燃煤85761.7t，消耗除鹽水6489.1t，消耗燃油22.8t。由于前2次啟動(dòng)在低負(fù)荷進(jìn)行了較多試驗(yàn)、燃油消耗量較大，第3次啟動(dòng)與正常啟動(dòng)耗油接近，而改造前機(jī)組啟動(dòng)1次燃油消耗量在200t以上，可見微油系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用大大節(jié)省了燃油的消耗量。

圖4　微油燃燒器

圖5　制粉系統(tǒng)總貌

4.3微油點(diǎn)火投運(yùn)過程存在的問題及對(duì)策

在微油油槍初期試點(diǎn)火及機(jī)組帶負(fù)荷試運(yùn)過程中發(fā)現(xiàn)一些問題，并對(duì)問題的原因進(jìn)行分析并處理，微油投運(yùn)效果比較滿意。

4.3.1在微油油槍試點(diǎn)火期間，微油油槍多次點(diǎn)火失敗。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查并分析原因，發(fā)現(xiàn)鍋爐微油油槍控制閥距微油油槍較遠(yuǎn)，因而燃油管道系統(tǒng)充油時(shí)間較長。在確保設(shè)備安全和微油油槍順利點(diǎn)火的前提下，與設(shè)備廠家進(jìn)行探討后，將微油油槍控制邏輯中點(diǎn)火失敗的判斷時(shí)間由15s改為25s。邏輯更改后微油油槍都能正常點(diǎn)火。

4.3.2在機(jī)組整套啟動(dòng)試運(yùn)期間，手動(dòng)停止1號(hào)、5號(hào)磨煤機(jī)時(shí)，需關(guān)小熱一次風(fēng)、開大冷一次風(fēng)進(jìn)行磨煤機(jī)通風(fēng)，此時(shí)易觸發(fā)一次風(fēng)風(fēng)量低跳閘條件而引起微油油槍跳閘。當(dāng)微油油槍跳閘后，運(yùn)行人員需再手動(dòng)投入油槍，從而增加了運(yùn)行人員操作量。在與電廠和廠家人員探討后，將一次風(fēng)風(fēng)量低跳閘微油油槍的定值由65t/h降至30t/h。

4.3.3在機(jī)組帶負(fù)荷試運(yùn)期間，發(fā)現(xiàn)火檢冷卻風(fēng)風(fēng)壓低，因而微油油槍火檢檢測(cè)器探頭積灰嚴(yán)重、影響微油火檢正常運(yùn)行。與設(shè)備廠家查看現(xiàn)場(chǎng)后，決定將微油油槍火焰檢測(cè)器插入深度減少100mm，緩解了火焰檢測(cè)器的積灰程度。此方法不能從根本上解決積灰問題，必需進(jìn)行性能試驗(yàn)以確定火檢冷卻風(fēng)機(jī)出力是否能滿足運(yùn)行要求。

5　結(jié)語

通過各方全力配合，綏中電廠微油點(diǎn)火技術(shù)取得成功，為電廠節(jié)省了大量燃油消耗，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。微油點(diǎn)火技術(shù)可以滿足綏中電廠點(diǎn)火初期升溫升壓的需要，能達(dá)到啟動(dòng)期間節(jié)油的目的。

[1]沈明德,顏?zhàn)Ｃ?熊凱,周巧明.微油點(diǎn)火穩(wěn)燃技術(shù)在600MW超臨界機(jī)組上的應(yīng)用.廣東電力,2008（1）:66-69.

[2]金非,孫文華,趙恒斌.微油點(diǎn)火技術(shù)在直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐上的應(yīng)用.中國電力,2009（9）:38-41.

孫偉（1975—），男，碩士，高級(jí)工程師，主要從事火力發(fā)電廠鍋爐試驗(yàn)工作。