墻式鍋爐冷態(tài)開機(jī)節(jié)油技術(shù)研究與應(yīng)用

李守磊，孫冠軍，徐亞南，吳繁言，張 瑾

(華能日照電廠，山東 日照 276800)

在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，燃煤機(jī)組的作用逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)峰調(diào)頻為主，大型燃煤機(jī)組啟停調(diào)峰已成為常態(tài)[1]。隨著機(jī)組啟停次數(shù)增加，鍋爐啟動點(diǎn)火用油成為電廠的重要運(yùn)行成本。因此，如何在保證機(jī)組平穩(wěn)啟動的前提下，節(jié)省點(diǎn)火用油成為當(dāng)前電廠節(jié)能降耗的重要途徑之一[2-3]。文獻(xiàn)[4]提出某電廠為解決火電機(jī)組存在風(fēng)道燃燒器可用性差、機(jī)組啟動油耗高等技術(shù)問題，通過引入鄰爐的熱一次風(fēng)為制粉系統(tǒng)提供啟動初期的熱量，改造后機(jī)組運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定，滿足啟動節(jié)油需求，節(jié)能效果顯著。但該試驗(yàn)需對原有機(jī)組進(jìn)行改造，且會增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。文獻(xiàn)[5]提出將煤粉燃燒器改造為雙強(qiáng)微油煤粉燃燒器，并對相應(yīng)輔助系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，試驗(yàn)證明，該系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益顯著提升，但在機(jī)組啟動時出現(xiàn)的微油煤粉燃燒器壁溫超溫、點(diǎn)火不成功的問題仍需解決。

為了降低機(jī)組開機(jī)燃油消耗，同時保證鍋爐的安全運(yùn)行，電廠開展了冷態(tài)開機(jī)前啟動磨煤機(jī)節(jié)油技術(shù)的研究[6-9]。該研究是建立在理論研究可行性的基礎(chǔ)上，保證鍋爐安全運(yùn)行的前提下，在機(jī)組開機(jī)過程尋找提前啟動磨煤機(jī)運(yùn)行的條件并改變磨煤機(jī)運(yùn)行方式，即僅投運(yùn)該磨中間2臺燃燒器來減少油槍投運(yùn)時間和投運(yùn)數(shù)量，從而降低燃油消耗。

1 機(jī)組冷態(tài)開機(jī)方式

本次試驗(yàn)為某電廠一期2×350 MW機(jī)組，配套鍋爐由美國F&W公司設(shè)計，西班牙GDV公司制造。鍋爐為亞臨界參數(shù)、單汽包、自然循環(huán)、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣，鍋爐本體為Π型布置，無水平煙道。燃燒器型式為前墻布置、可調(diào)旋流式噴燃器(CF)，一共有16臺，布置于前墻，分4排，每排4臺。每臺燃燒器配備1支油槍。配備4臺中速磨煤機(jī)對應(yīng)4層燃燒器。

按照鍋爐廠家及運(yùn)行技術(shù)規(guī)范規(guī)定，機(jī)組冷態(tài)開機(jī)采用投油點(diǎn)火方式，并通過不斷增投油槍增加燃料量來提高汽水參數(shù)，待主汽壓升至3 MPa，熱一次風(fēng)溫>160 ℃，主汽流量>35 kg/s，方可啟動首臺磨煤機(jī)運(yùn)行，并保持該磨煤機(jī)4臺燃燒器運(yùn)行，對應(yīng)的4支油槍需投運(yùn)穩(wěn)燃，撤出多余的油槍。實(shí)際運(yùn)行中，已經(jīng)采用了一定方法進(jìn)行節(jié)油，但是受到規(guī)程和理論限制，在開機(jī)過程中不得不投用一定的助燃油，一次冷態(tài)開機(jī)用油量為55～70 t，近2年，一期機(jī)組冷態(tài)開機(jī)平均12次，導(dǎo)致每年僅一期機(jī)組冷態(tài)開機(jī)就消耗大量燃油，一期機(jī)組2號爐歷次冷態(tài)開機(jī)用油量如圖1所示。

圖1 一期機(jī)組2號爐歷次冷態(tài)開機(jī)用油量

2 技術(shù)方案

該技術(shù)尋找機(jī)組開機(jī)過程提前啟動磨煤機(jī)運(yùn)行的條件，并通過改變磨煤機(jī)運(yùn)行方式，即僅投運(yùn)該磨中間2臺燃燒器來減少油槍投運(yùn)時間和投運(yùn)數(shù)量，從而降低燃油消耗。具體原理如下。

a.打破現(xiàn)有技術(shù)規(guī)范對機(jī)組冷態(tài)開機(jī)啟動首臺磨煤機(jī)運(yùn)行條件的技術(shù)限制。尋找合適時機(jī)，確定參數(shù)控制節(jié)點(diǎn)，在確保磨煤機(jī)干燥出力的前提下，提前啟動磨煤機(jī)運(yùn)行，通過用燃煤替代燃油，實(shí)現(xiàn)總體燃料量平穩(wěn)狀態(tài)。

b.改變現(xiàn)有的磨煤機(jī)運(yùn)行方式。改變磨煤機(jī)運(yùn)行需要開啟相應(yīng)4臺燃燒器的常規(guī)運(yùn)行方式，通過關(guān)閉外側(cè)2臺燃燒器，僅投運(yùn)內(nèi)側(cè)2臺燃燒器的方式，提高燃燒器的煤粉濃度，在確保燃燒穩(wěn)定的同時，減少油槍投入數(shù)量，即僅保留內(nèi)側(cè)2臺燃燒器的油槍進(jìn)行助燃，退出其他多余油槍。一期鍋爐燃燒器如圖2所示。

圖2 一期鍋爐燃燒器

3 改造后冷態(tài)開機(jī)試驗(yàn)

3.1 入爐煤質(zhì)情況

入爐煤為內(nèi)蒙古煙煤與俄羅斯、印尼褐煤混摻，其Mt為18%,Vdaf為40%，Qnet,ar為20 MJ/kg，St,ad為0.6%。

3.2 試驗(yàn)過程

04:01，鍋爐投油點(diǎn)火成功。

05:56，在投油槍有4支，熱二次風(fēng)溫度達(dá)85 ℃，啟動2A、2B一次風(fēng)機(jī)，3臺密封風(fēng)機(jī)。對磨煤機(jī)進(jìn)行暖磨操作。

06:15，根據(jù)升溫升壓情況，增投第5支油槍(C1油槍)。

07:19，根據(jù)升溫升壓情況，增投第6支油槍(C3油槍)。

07:41，暖磨結(jié)束，D磨煤機(jī)出口溫度為63 ℃，啟動2D磨煤機(jī)。

機(jī)組冷態(tài)啟動主蒸汽溫度及D磨煤機(jī)煤量如圖3所示。

圖3 機(jī)組冷態(tài)啟動主蒸汽溫度及D磨煤機(jī)煤量

3.3 試驗(yàn)危險點(diǎn)實(shí)際情況

危險點(diǎn)1：開D1、D4磨煤機(jī)出口粉管氣動門時煤粉爆燃，可能導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)振蕩不穩(wěn)。實(shí)際操作過程中，負(fù)壓實(shí)際波動在±0.3 kPa，波動幅度為0.6 kPa，引風(fēng)機(jī)負(fù)壓調(diào)整正常，鍋爐燃燒穩(wěn)定。該危險點(diǎn)可控。

危險點(diǎn)2：提前啟動磨煤機(jī)導(dǎo)致其干燥出力不足，磨煤機(jī)電流異常。操作過程中，磨煤機(jī)入口風(fēng)溫為110 ℃，啟動磨煤機(jī)后其出口溫度最低降至43 ℃，就地檢查磨煤機(jī)出力正常。該危險點(diǎn)可控。

本次試驗(yàn)驗(yàn)證了該技術(shù)路線的可行性，對其風(fēng)險進(jìn)行了評估，有效突破現(xiàn)有規(guī)程的限制，通過提前啟動磨煤機(jī)及改變磨煤機(jī)運(yùn)行方式以達(dá)到節(jié)油目的。實(shí)現(xiàn)了機(jī)組開機(jī)時，由原來需陸續(xù)投入8支油槍方可啟動磨煤機(jī)變?yōu)殛懤m(xù)投入6支油槍，并可提前90 min啟動磨煤機(jī)運(yùn)行；啟動磨煤機(jī)運(yùn)行后，由試驗(yàn)前仍需4支油槍助燃變?yōu)?支油槍助燃，隨后通過增加煤量繼續(xù)升溫升壓來提高汽水參數(shù)。

4 結(jié)語

該節(jié)油技術(shù)能夠有效突破現(xiàn)有規(guī)程的限制，可通過提前啟動磨煤機(jī)及改變磨煤機(jī)運(yùn)行方式以達(dá)到節(jié)油目的。在試驗(yàn)完成后編制運(yùn)行措施，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組冷態(tài)開機(jī)提前啟動磨煤機(jī)及節(jié)油目的，通過此創(chuàng)新技術(shù)，機(jī)組冷態(tài)開機(jī)一次可節(jié)約燃油20 t以上，降低用油量30%以上，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。