劉建國

摘 要： 發(fā)電廠機(jī)組啟動(dòng)初期，主要通過燃燒柴油點(diǎn)燃油槍啟動(dòng)，這需要燃燒大量的柴油.由于柴油的價(jià)格遠(yuǎn)高于煤的價(jià)格，為了在機(jī)組啟停過程和正常運(yùn)行中盡量節(jié)省用油，減少燃油消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，分析了某電廠自建廠以來在節(jié)油燃燒方面的諸多技術(shù)改進(jìn).前期利用鍋爐余汽提供霧化自汽進(jìn)行啟動(dòng)，省去啟動(dòng)鍋爐的點(diǎn)火運(yùn)行以節(jié)油；后期采用微油點(diǎn)火方式提前投用煤粉，從而實(shí)現(xiàn)以煤代油，達(dá)到節(jié)油燃燒的目的.改進(jìn)后的經(jīng)濟(jì)性分析表明，節(jié)油技術(shù)為電廠節(jié)約了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益.

關(guān)鍵詞：300 MW機(jī)組； 節(jié)油； 微油點(diǎn)火

中圖分類號(hào)： TK 229.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

現(xiàn)代社會(huì)燃煤發(fā)電廠機(jī)組啟動(dòng)初期，主要通過燃燒柴油點(diǎn)燃油槍啟動(dòng)，尤其是機(jī)組從檢修狀態(tài)下冷態(tài)啟動(dòng)，需要燃燒大量的柴油.由于柴油的價(jià)格遠(yuǎn)高于煤的價(jià)格，因此在大型電廠機(jī)組啟停過程和正常運(yùn)行中應(yīng)盡量節(jié)省用油，從而減少燃油消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益[1-4].某電廠在機(jī)組投產(chǎn)后一直在作節(jié)油的努力，并從節(jié)油技術(shù)方面進(jìn)行了摸索、改進(jìn)，做了很多工作，取得了很好的效果.本文對某電廠自建廠以來節(jié)油燃燒方面的技術(shù)改進(jìn)措施進(jìn)行了歸納和總結(jié)，并對改進(jìn)前后的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了比較.

1 節(jié)能改造方案

某電廠1號(hào)機(jī)組所配鍋爐是由上海鍋爐廠設(shè)計(jì)制造的，有2臺(tái)三分倉空預(yù)器，配置了脫硫、脫硝設(shè)備，鍋爐型式為亞臨界壓力中間一次再熱控制循環(huán)鍋爐，擺動(dòng)式燃燒器，四角切圓燃燒，平衡通風(fēng).配置了5臺(tái)磨煤機(jī)和5臺(tái)給煤機(jī)，2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)，正壓直吹式制粉系統(tǒng).燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)，不投油穩(wěn)燃最低負(fù)荷為BMCR（汽機(jī)超壓5%，主汽閥全開時(shí)所需的鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量）的35%.原設(shè)計(jì)有AB/BC/DE 3層共12根大油槍.油槍為WS-2F型蒸汽霧化油槍，油種為0號(hào)輕柴油，制造廠為美國COEN公司.表1為1號(hào)鍋爐大油槍參數(shù).

1.1 提前投煤粉，減少燃油使用

某電廠鍋爐機(jī)組在冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，從鍋爐點(diǎn)火到汽輪機(jī)掛閘并沖轉(zhuǎn)、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)到最終鍋爐斷油前的時(shí)間很長，特別是在機(jī)組檢修后.為了滿足汽輪機(jī)超速試驗(yàn)的要求（某電廠超速試驗(yàn)的條件是要求30 MW低負(fù)荷運(yùn)行暖機(jī)4 h），要求投用4根大油槍并提高燃油量，從而使蒸汽參數(shù)滿足機(jī)組低負(fù)荷暖機(jī)時(shí)的要求.因低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間長，燃油用量較大，某電廠規(guī)程作出規(guī)定：機(jī)組負(fù)荷在30 MW時(shí)，當(dāng)被空預(yù)器加熱的鍋爐二次風(fēng)出口風(fēng)溫大于177℃時(shí)，可啟動(dòng)鍋爐的一次風(fēng)機(jī)，并啟動(dòng)密封風(fēng)機(jī)，從而投運(yùn)第一層制粉系統(tǒng)的磨煤機(jī)進(jìn)行暖磨.但在實(shí)際啟動(dòng)過程中，鍋爐的參數(shù)已滿足了要求，可升溫升壓，從而提高機(jī)組的負(fù)荷.但此時(shí)磨煤機(jī)的暖磨過程還沒有結(jié)束，只能采用加大油量的方式或維持燃油量不變延長時(shí)間的方式滿足機(jī)組啟動(dòng)需要.經(jīng)綜合分析，造成此現(xiàn)象的原因主要是機(jī)組啟動(dòng)初期，排煙煙氣溫度較低，鍋爐的一、二次風(fēng)經(jīng)空預(yù)器加熱后，風(fēng)溫上升較慢，而此時(shí)的磨煤機(jī)為全冷態(tài)，從一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后到啟動(dòng)磨煤機(jī)約需40 min.某電廠經(jīng)分析后將規(guī)程修改為：只要當(dāng)空預(yù)器二次風(fēng)出口風(fēng)溫大于100℃時(shí)即可啟動(dòng)一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)，啟動(dòng)相應(yīng)的密封風(fēng)機(jī)后，再啟動(dòng)磨煤機(jī)從而進(jìn)行暖磨工作；當(dāng)空預(yù)器二次風(fēng)出口風(fēng)溫大于177℃，而且給煤機(jī)啟動(dòng)條件也已滿足時(shí)，即可啟動(dòng)制粉系統(tǒng).這縮短了磨煤機(jī)的暖磨時(shí)間，也節(jié)省了制粉系統(tǒng)的投運(yùn)時(shí)間.規(guī)程修改后，某電廠1號(hào)機(jī)組在大修后的啟動(dòng)中進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn).當(dāng)空預(yù)器出口二次風(fēng)溫大于100℃，即啟動(dòng)一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)和密封風(fēng)機(jī)，然后進(jìn)行磨煤機(jī)暖磨.當(dāng)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)至3 000 r·min-1，準(zhǔn)備發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)，此時(shí)制粉系統(tǒng)啟動(dòng)條件已滿足.當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)后，就可投入一層制粉系統(tǒng)，投用3根大油槍，油量為5 t·h-1左右，最低煤量為11 t·h-1，進(jìn)行4 h的30 MW低負(fù)荷暖機(jī).此時(shí)因?yàn)橛邢噜弻尤加蜆尩幕鹧嬷С?，DCS畫面火檢信號(hào)和現(xiàn)場檢查，鍋爐煤粉著火情況良好.

某電廠在進(jìn)行上述技術(shù)改進(jìn)后，取得了很好的節(jié)油效果.后來又作了進(jìn)一步的改進(jìn)，引進(jìn)了微油點(diǎn)火燃燒系統(tǒng).表2為微油點(diǎn)火相關(guān)參數(shù)，油種為0號(hào)輕柴油.微油點(diǎn)火燃燒系統(tǒng)是由安裝在制粉系統(tǒng)A層4個(gè)燃燒器上的微油氣化油槍點(diǎn)燃煤粉，實(shí)現(xiàn)鍋爐的微油點(diǎn)火啟動(dòng).該系統(tǒng)在事故情況下也可進(jìn)行鍋爐助燃.冷爐啟動(dòng)時(shí)投入“微油模式”，將磨煤機(jī)A入口風(fēng)溫加熱（通過磨煤機(jī)A入口一次風(fēng)道上的暖風(fēng)器加熱磨煤機(jī)A入口一次風(fēng)，暖風(fēng)器汽源來自輔汽）暖磨，使磨煤機(jī)A出口溫度達(dá)到規(guī)定溫度后，即可啟動(dòng)制粉系統(tǒng)A投入煤粉燃燒.在暖風(fēng)器一次風(fēng)母管上安裝有電動(dòng)調(diào)節(jié)門，用于啟動(dòng)時(shí)調(diào)節(jié)磨煤機(jī)A一次風(fēng)量，正常運(yùn)行時(shí)該門處于關(guān)閉位置.

規(guī)程修改為：

磨煤機(jī)A啟動(dòng)方式分“正常方式”和“微油點(diǎn)火方式”兩種，在“正常方式”下，磨煤機(jī)A保留原來控制邏輯不變；在“微油點(diǎn)火方式”下，邏輯修改為：

（1） “微油點(diǎn)火方式”下允許啟動(dòng)磨煤機(jī)A條件：① 磨煤機(jī)A “點(diǎn)火支持有效”增加 “微油點(diǎn)火4支油槍投運(yùn)正常”；② 其它“正常方式”下磨煤機(jī)A啟動(dòng)允許條件均滿足.

（2） 允許投微油點(diǎn)火的條件：① 鍋爐吹掃已完成，主燃料跳閘（MFT）已復(fù)置；② 爐前油進(jìn)油總門和輕油快關(guān)閥已開啟；③ 磨煤機(jī)一次風(fēng)量大于47 t·h-1；④ 供油母管壓力大于2.5 MPa；⑤ 啟動(dòng)助燃風(fēng)機(jī).

啟動(dòng)機(jī)組時(shí)，原規(guī)程中規(guī)定的“空預(yù)器出口二次風(fēng)溫大于100℃后即可啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)”也取消.只要啟動(dòng)吸、送風(fēng)機(jī)后即可啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)，磨煤機(jī)A切至“微油點(diǎn)火方式”后投運(yùn)微油油槍，即可啟動(dòng)制粉系統(tǒng)A，從而以煤代油，節(jié)省了燃油.

通過此次改進(jìn)，不僅可提前投用煤粉，而且在一定程度上以煤代油.提前投用煤粉還可使鍋爐的煙氣量增加，煙氣的溫度上升更快，通過空預(yù)器的加熱間接提高了二次風(fēng)的風(fēng)溫，使鍋爐爐膛溫度更快地提高，有利于進(jìn)一步加強(qiáng)煤粉著火的穩(wěn)定性.改進(jìn)后煙氣量大，可使鍋爐的主汽溫很快上升，減少啟動(dòng)時(shí)間.

1.2 利用零化自汽，省去啟動(dòng)鍋爐

某電廠一期共2臺(tái)機(jī)組，以前當(dāng)全廠停電后，需投用啟動(dòng)鍋爐以提供油槍的霧化汽，但啟動(dòng)鍋爐從啟動(dòng)到可提供油槍霧化汽需3 h左右.2001年初電廠提出節(jié)油措施，即利用本體吹灰蒸汽進(jìn)行油槍霧化（霧化自汽）.鍋爐在正常運(yùn)行時(shí)，該霧化自汽閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，對鍋爐的吹灰系統(tǒng)沒有任何影響；當(dāng)鍋爐跳閘，且無相鄰機(jī)組供汽時(shí)，只要開啟該鍋爐本體吹灰蒸汽總門，經(jīng)暖管充壓，便可利用鍋爐的霧化自汽汽源進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，提供鍋爐油槍燃燒所需的霧化汽.經(jīng)此改進(jìn)后可節(jié)省啟動(dòng)鍋爐的燃油，且啟動(dòng)時(shí)間大為縮短.

在系統(tǒng)改進(jìn)前，2000年10月，某電廠在只有1臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)該機(jī)組發(fā)生跳閘，跳閘后立即進(jìn)行啟動(dòng)鍋爐的點(diǎn)火.約3 h后，啟動(dòng)鍋爐的蒸汽參數(shù)可滿足油槍霧化的需要，然后主機(jī)鍋爐進(jìn)行點(diǎn)火升溫升壓.約 l h后鍋爐的蒸汽參數(shù)達(dá)到汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)條件.機(jī)組跳閘后約5 h，機(jī)組方重新并網(wǎng).而在系統(tǒng)改進(jìn)后，2001年5月，某電廠在只有1臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)該機(jī)組發(fā)生跳閘.在無需啟動(dòng)鍋爐的情況下，通過取用霧化自汽的汽源，機(jī)組跳閘后約l5 min鍋爐點(diǎn)火，30 min后即可滿足汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)條件，機(jī)組跳閘后約l h，機(jī)組就順利并網(wǎng).對比兩次啟動(dòng)：鍋爐本體大油槍燃油少用了近30 min，節(jié)省了3 t燃油；啟動(dòng)鍋爐未投運(yùn)節(jié)省了燃油9 t左右，而且發(fā)電機(jī)提前了4 h并網(wǎng)，減少了電量損失.后因電廠二期機(jī)組投用，通過輔汽使一、二期的汽源連通，故啟動(dòng)鍋爐已失去意義，現(xiàn)已將其拆除.在微油點(diǎn)火系統(tǒng)實(shí)施后因微油油槍為機(jī)械霧化，故霧化自汽已基本不用.

1.3 取消DE層油槍

電廠鍋爐原來設(shè)計(jì)有 3 層共 12根大油槍，供鍋爐啟動(dòng)需要，正常運(yùn)行時(shí)也可為每層相應(yīng)煤層提供油槍支持.

（1） 啟動(dòng)時(shí)

從基建階段到機(jī)組正常運(yùn)行后一年多，經(jīng)過機(jī)組多次啟停操作發(fā)現(xiàn)，多數(shù)情況下只使用3～4根大抽槍，DE層大油槍基本不使用.

（2）運(yùn)行中

原設(shè)計(jì)中在投運(yùn)制粉系統(tǒng)D時(shí)，需投用DE層 的3根大油槍.電廠在不投用DE層任何油槍的情況下，在B、C層制粉系統(tǒng)煤量大于16 t·h-1后，直接投運(yùn)制粉系統(tǒng)D.經(jīng)現(xiàn)場觀察火孔發(fā)現(xiàn)，D層煤粉著火迅速，燃燒良好、穩(wěn)定，爐膛負(fù)壓波動(dòng)不大，無爐膛爆燃現(xiàn)象.

經(jīng)考慮，某電廠修改了條件，即：當(dāng)鍋爐蒸汽流量大于600 t·h-1時(shí)，不管有無相鄰層火焰支持，制粉系統(tǒng)均可直接投運(yùn).

經(jīng)過上述邏輯修改后的兩年中，電廠歷經(jīng)兩次機(jī)組檢修啟停、機(jī)組數(shù)次調(diào)停、幾百次磨煤機(jī)啟停，兩臺(tái)鍋爐的燃燒都很穩(wěn)定.正常運(yùn)行中燃燒工況也很穩(wěn)定，D層燃燒情況良好.而因?yàn)橛蠥B層和BC層2層油槍作為A層和B層、C層燃燒器的穩(wěn)燃油槍，DE層大油槍從未投用.因此，2001年底將DE層大油槍全部拆除.DE層大油槍的拆除一方面可將其作為其它層大油槍的備用；另一方面也減少了油槍的日常設(shè)備維護(hù)工作，降低了維護(hù)費(fèi)用.

2 改進(jìn)后的經(jīng)濟(jì)性分析

采取了上述幾項(xiàng)節(jié)油技術(shù)后，某電廠的用油量顯著下降.

（1） 2000年底修改規(guī)程，2001年初使用霧化自汽.2000年全年2臺(tái)機(jī)組啟停19次，共用油約1 998 t；2001年，2臺(tái)機(jī)組啟停19次，共用油約558 t.按2001年柴油價(jià)格3 000元·t-1計(jì)算，節(jié)省人民幣432萬元.

（2） 2001年底將DE層大油槍全部拆除.2001年，2臺(tái)機(jī)組實(shí)際啟停19次，共用油約558 t；2002年，2臺(tái)機(jī)組全年啟停10次，共用油約245 t.為便于對比，假設(shè)2001年也啟停10次，則用油為293.68 t.按2002年柴油價(jià)格3 000元·t-1計(jì)算，節(jié)省人民幣約14.7萬元.

（3） 2號(hào)機(jī)組于2008年實(shí)施微油改造.改造前的2006年2號(hào)機(jī)組冷態(tài)啟停1次用油127.68 t，2號(hào)機(jī)2010年冷態(tài)啟停1次用油34 t.按2010年柴油價(jià)格6 260元·t-1計(jì)算，單臺(tái)機(jī)組即可節(jié)省人民幣58.6萬元.

3 結(jié) 論

從改進(jìn)后的經(jīng)濟(jì)性分析得知，經(jīng)過技術(shù)與管理層面的一系列探索和改進(jìn)，尤其是投用微油槍并投用煤粉，提前投用最下層的制粉系統(tǒng)，節(jié)省了大量的柴油，取得了良好經(jīng)濟(jì)效益，為電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行作出了貢獻(xiàn).

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