淺談電站鍋爐改善鍋爐啟動(dòng)著火環(huán)境節(jié)能技術(shù)

王金龍 趙 磊 武瑞香 王 賢

（華能榆社發(fā)電有限責(zé)任公司）

0 引言

當(dāng)今我國工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)ΡＷo(hù)環(huán)境資源、提高能源利用率、推進(jìn)節(jié)能減排提出更高標(biāo)準(zhǔn)要求。本文就火電廠鍋爐啟動(dòng)能耗大的影響因素進(jìn)行全面分析，同時(shí)提出以改善鍋爐燃燒環(huán)境理論為基礎(chǔ)的鍋爐啟動(dòng)節(jié)能技術(shù)。

1 電站鍋爐啟動(dòng)階段能耗現(xiàn)狀

我國電站鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火多采用油點(diǎn)火方式及無油（等離子）點(diǎn)火方式。

油點(diǎn)火方式在能耗、成本及環(huán)保方面現(xiàn)狀：①我國電站鍋爐啟動(dòng)階段由于燃油成本因素導(dǎo)致啟動(dòng)費(fèi)用偏高，以300MW機(jī)組配套的鍋爐為例，冷態(tài)啟動(dòng)耗油在35～60t；溫態(tài)啟動(dòng)耗油在20～30t；熱態(tài)啟動(dòng)耗油在10～15t；極熱態(tài)啟動(dòng)耗油在5～10t。電站鍋爐啟動(dòng)階段燃油成本約占機(jī)組啟動(dòng)成本的1/3～1/2。②我國電站鍋爐啟動(dòng)階段中存在燃油燃燒不充分現(xiàn)象，這不符合環(huán)保節(jié)能要求。③我國電站鍋爐啟動(dòng)階段油燃燒器投運(yùn)時(shí)間較長，冷態(tài)啟動(dòng)鍋爐投油在8～10h，溫態(tài)啟動(dòng)鍋爐投油在5～8h。由于投油階段過長造成電除塵等環(huán)保設(shè)備不能及早投入。

無油（等離子）點(diǎn)火啟動(dòng)方式在能耗、成本及環(huán)保方面現(xiàn)狀：①等離子點(diǎn)火裝置中陰、陽極頭有一定的使用壽命，陰極頭使用壽命在14～16h之間，陽極頭使用壽命≤1000h。該點(diǎn)火方式會(huì)產(chǎn)生一定的電站耗品、耗材成本及人工檢修成本。②無油（等離子）點(diǎn)火啟動(dòng)方式對(duì)使用煤種的揮發(fā)分、發(fā)熱量、水分有嚴(yán)格要求?，F(xiàn)場(chǎng)如遇到故障引起非停后電站鍋爐再次啟動(dòng)，原煤倉存煤的品質(zhì)將直接影響到無油（等離子）點(diǎn)火裝置的投運(yùn)效果。③采用無油（等離子）點(diǎn)火方式，在啟動(dòng)初期爐膛內(nèi)部未完全燃燒煤粉濃度偏大容易引發(fā)煤粉爆燃現(xiàn)象。④采用無油（等離子）點(diǎn)火方式，容易造成脫硫吸收塔內(nèi)的石膏污染，經(jīng)過對(duì)脫硫系統(tǒng)副產(chǎn)品石膏比對(duì)觀察，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)階段石膏顏色為黑灰色，監(jiān)測(cè)化驗(yàn)石膏指標(biāo)不能達(dá)到用戶的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 現(xiàn)有電站鍋爐啟動(dòng)中存在能耗、環(huán)保、安全方面問題分析

電站鍋爐啟動(dòng)采用油點(diǎn)火方式，在冷態(tài)啟動(dòng)初期，燃油燃燒不完全現(xiàn)象比較嚴(yán)重，同時(shí)伴有鍋爐煙囪冒黑煙特征。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)比分析得出燃油燃燒不完全原因是：電站鍋爐爐膛溫度過低、熱二次風(fēng)溫過低引起。結(jié)論依據(jù)為：電站鍋爐燃油多采用輕質(zhì)柴油，輕質(zhì)柴油的燃點(diǎn)在220℃。冷態(tài)鍋爐夏季啟動(dòng)爐膛溫度在20～40℃，冷態(tài)鍋爐冬季啟動(dòng)爐膛溫度-20～10℃。由于爐膛溫度過低無法為燃油燃燒提供足夠著火熱能，導(dǎo)致燃油燃燒不完全。冷態(tài)、溫態(tài)鍋爐啟動(dòng)初期熱二次風(fēng)溫＜120℃，無法為燃油燃燒提供足夠的著火熱能。

鍋爐啟動(dòng)采用無油（等離子）點(diǎn)火方式，在冷態(tài)啟動(dòng)點(diǎn)火初期，煤粉經(jīng)過等離子點(diǎn)火裝置的并不能達(dá)到完全燃燒，由于爐膛、熱一次風(fēng)、熱二次風(fēng)溫度太低，未燃燒或燃燼的煤粉在爐膛中吸收不到足夠的著火熱能，導(dǎo)致煤粉出現(xiàn)未燃燒或未燃盡現(xiàn)象。對(duì)內(nèi)蒙古某臺(tái)300MW采用等離子點(diǎn)火方式電站鍋爐的飛灰含碳量進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)階段飛灰含碳量是正常運(yùn)行的20～37倍，煤粉不完全燃燒不但造成能耗增加、環(huán)境污染、脫硫吸收塔石膏品質(zhì)下降，還會(huì)引起電站鍋爐尾部煙道、空氣預(yù)熱器、電除塵發(fā)生二次燃燒以及爐膛煤粉爆燃等不安全事件發(fā)生。

3 電站鍋爐改善啟動(dòng)著火環(huán)境節(jié)能技術(shù)原理及具體組成系統(tǒng)功能介紹

電站鍋爐改善啟動(dòng)著火環(huán)境節(jié)能技術(shù)核心思想是：①通過提高鍋爐爐膛、熱一次風(fēng)、熱二次風(fēng)溫度，確保燃料在鍋爐爐膛內(nèi)部燃燒時(shí)能吸收到足夠的著火熱能，以保證燃料的完全燃燒。②通過精確配煤方法提高鍋爐適應(yīng)啟動(dòng)初期工況的能力。

3.1 增加高壓輔汽聯(lián)箱作為電站鍋爐底部加熱汽源技術(shù)

設(shè)計(jì)思路依據(jù)為：電站鍋爐啟動(dòng)準(zhǔn)備階段，現(xiàn)有技術(shù)為鍋爐底部加熱汽源選用低壓輔汽聯(lián)箱，低壓輔汽聯(lián)箱蒸汽參數(shù)：壓力：0.6～0.8MPa、溫度：320～350℃?，F(xiàn)有系統(tǒng)存在問題是：當(dāng)前大型電站鍋爐高度均＞55m，在鍋爐啟動(dòng)準(zhǔn)備階段輔汽聯(lián)箱用戶較多，輔汽聯(lián)箱壓力較低，有時(shí)輔汽聯(lián)箱壓力＜0.6MPa，根據(jù)水柱靜壓原理，現(xiàn)有系統(tǒng)無法將鍋爐內(nèi)工質(zhì)溫度提升到90℃以上，達(dá)不到有效提高鍋爐水溫度的目的。

高壓輔汽聯(lián)箱作為電站鍋爐底部加熱汽源技術(shù)介紹：在相鄰兩臺(tái)鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)增設(shè)高壓輔汽聯(lián)箱，高壓輔汽聯(lián)箱蒸汽參數(shù)可設(shè)定為壓力：1.0～1.5MPa、溫度：320～350℃。高壓輔汽聯(lián)箱汽源為相鄰兩臺(tái)機(jī)組的冷再蒸汽，高壓輔汽聯(lián)箱的用戶包括：鍋爐底部加熱、汽動(dòng)給水泵拖動(dòng)汽源等。通過將鍋爐底部加熱汽源由低壓輔汽聯(lián)箱改為高壓輔汽聯(lián)箱供汽，可以有效提高電站鍋爐啟動(dòng)準(zhǔn)備階段爐水溫度及壓力。以山西省某電廠為例，原先采用低壓輔汽作為爐底加熱汽源，鍋爐水溫只能提升至70℃，技改后采用冷再供鍋爐底部加熱，鍋爐水溫最高提升到120℃、汽包壓力達(dá)到0.1MPa。通過該項(xiàng)技改，啟動(dòng)過程中節(jié)省了鍋爐起壓前耗油成本。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)耗油數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)節(jié)約燃油8～12t。采用高壓輔汽聯(lián)箱蒸汽供鍋爐底部加熱技術(shù)，可以有效提升爐膛及熱一次風(fēng)、熱二次風(fēng)溫度在60～100℃，這樣有效改善了燃料燃燒環(huán)境。

3.2 增加相鄰鍋爐熱一次風(fēng)、熱二次風(fēng)聯(lián)絡(luò)風(fēng)管供啟動(dòng)鍋爐的首投磨組暖磨及投運(yùn)

設(shè)計(jì)思路依據(jù)為：鍋爐一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)都有一定的出力富裕量，完全可以滿足啟動(dòng)鍋爐首投磨組的風(fēng)量需求。鄰爐在運(yùn)行中熱一次風(fēng)、熱二次風(fēng)溫＞310℃，該溫度遠(yuǎn)高于柴油燃點(diǎn)220℃并接近大部分煤種燃點(diǎn)?？梢詾槭淄赌ソM煤、油燃燒器燃料提供足夠著火熱能，因此在相鄰的兩臺(tái)鍋爐熱一次風(fēng)、熱二次風(fēng)管之間增加聯(lián)絡(luò)風(fēng)管供啟動(dòng)鍋爐的首投磨組使用，并增加聯(lián)絡(luò)風(fēng)管相關(guān)風(fēng)門擋板以確保聯(lián)絡(luò)風(fēng)量的調(diào)節(jié)及系統(tǒng)可靠隔離之用。

3.3 精確配煤技術(shù)改善鍋爐啟動(dòng)中煤粉燃燒工況

精確配煤技術(shù)核心：其配煤方法是原煤倉+給煤機(jī)動(dòng)態(tài)精確配煤技術(shù)。具體實(shí)施方案是：將現(xiàn)有原煤倉分成A、B兩個(gè)分倉。輸煤皮帶來煤通過兩向式換向擋板根據(jù)配煤要求進(jìn)入不同煤種的A、B兩個(gè)分倉。A、B兩個(gè)分倉分別對(duì)應(yīng)A、B兩個(gè)給煤機(jī)，A、B兩個(gè)給煤機(jī)又同時(shí)向一臺(tái)磨煤機(jī)供煤。配煤工作是通過調(diào)整A、B兩個(gè)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速，來改變A、B兩臺(tái)給煤機(jī)不同煤種的給煤量，在運(yùn)行中迅速改變進(jìn)入磨煤機(jī)煤種配煤比例，實(shí)現(xiàn)依據(jù)鍋爐工況及燃燒特性等要求快速精確配煤的工作流程。將每臺(tái)磨煤機(jī)燃煤發(fā)熱量相關(guān)參數(shù)由固定值變?yōu)榭勺冋{(diào)節(jié)值。

精確配煤技術(shù)的配煤原則：每臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的A、B兩個(gè)分倉，A、B兩個(gè)倉按照配煤要求分別儲(chǔ)放不同煤種的原煤。底層磨組及次底層磨組為穩(wěn)燃層，穩(wěn)燃層煤倉以煤種穩(wěn)燃特性進(jìn)行儲(chǔ)煤配煤。中間層磨組煤倉以硫份、發(fā)熱量進(jìn)行儲(chǔ)煤配煤，頂層磨組煤倉以熱值進(jìn)行儲(chǔ)煤配煤。

精確配煤技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：①精確配煤技術(shù)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際制定相應(yīng)的配煤方案和負(fù)荷配煤曲線。這樣可以達(dá)到簡化煤種摻配流程，方便鍋爐運(yùn)行調(diào)整。將原有配煤“人工+機(jī)械配煤”方式改變?yōu)椤皺C(jī)械+邏輯自動(dòng)配煤”方式，提高配煤的精確度、靈敏度，實(shí)現(xiàn)配煤流程的自動(dòng)化。②適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)峰能力增強(qiáng)，特別是配煤動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度增加?？梢詫?shí)現(xiàn)根據(jù)鍋爐不同燃燒工況迅速調(diào)整煤種配煤指標(biāo)。擴(kuò)展了鍋爐煤種的使用范圍，滿足鍋爐中、低負(fù)荷大量摻燒高硫煤，中間負(fù)荷大量摻燒低熱值煤，適度摻燒煤矸石的經(jīng)濟(jì)配煤的要求。提高了劣質(zhì)煤種、高硫煤、煤矸石的利用率，有效降低發(fā)電燃料成本。

4 與現(xiàn)有技術(shù)效果對(duì)比

1）高壓輔汽聯(lián)箱作為電站鍋爐底部加熱汽源實(shí)施后，可以在鍋爐啟動(dòng)準(zhǔn)備階段將鍋爐水溫度提升到150～180℃、鍋爐汽包壓力提升至0.3～0.6MPa，經(jīng)過計(jì)算在冷態(tài)啟動(dòng)階段節(jié)約燃油消耗8～10t?？s短啟動(dòng)時(shí)間2～3h。

2）增加相鄰鍋爐熱一次風(fēng)、熱二次風(fēng)聯(lián)絡(luò)供首投磨組技術(shù)方案實(shí)施后，鍋爐啟動(dòng)階段可以實(shí)現(xiàn)盡早投入磨組運(yùn)行。將磨組投運(yùn)時(shí)間提前1～1.5h，經(jīng)過計(jì)算可以節(jié)約燃油消耗5～8t。

3）精確配煤技術(shù)可以縮短啟動(dòng)階段投油助燃、穩(wěn)燃時(shí)間，該階段投油時(shí)間減少0.5h以上，節(jié)約燃油消耗4～6t。

5 結(jié)束語

總而言之，當(dāng)前火力發(fā)電企業(yè)在鍋爐啟動(dòng)階段存在能耗偏大問題。這與當(dāng)前國家提出節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)存在一定差距。通過本文的技術(shù)推廣希望能夠提升各火電企業(yè)在啟動(dòng)階段中節(jié)油、節(jié)能、環(huán)保技術(shù)水平。