宋立斌　田占軍　劉佳子

摘要：文章介紹了華能國(guó)際電力股份有限公司上安電廠350MW機(jī)組燃燒系統(tǒng)及啟動(dòng)用油概況，針對(duì)350MW等級(jí)“W”型火焰鍋爐啟動(dòng)過程燃油消耗量大的問題，結(jié)合機(jī)組的自身情況，進(jìn)行以煤代油少閥節(jié)油啟動(dòng)可行性分析，提出在機(jī)組啟動(dòng)過程中摻燒高揮發(fā)份煤種、減少磨組投運(yùn)擺閥數(shù)量、實(shí)現(xiàn)提前投粉減少油槍投運(yùn)量的啟動(dòng)節(jié)油方案。

關(guān)鍵詞：“W”型火焰鍋爐；以煤代油；少閥節(jié)油啟動(dòng)；高揮發(fā)份；煤粉濃度 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TK229 文章編號(hào)：1009-2374（2016）28-0075-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.038

1 概況

華能國(guó)際電力股份有限公司上安電廠（簡(jiǎn)稱“上安電廠”）一期設(shè)計(jì)為兩臺(tái)350MW亞臨界“W”型火焰鍋爐，每臺(tái)鍋爐配備4臺(tái)MPS中速磨煤機(jī)，給煤機(jī)最小出力為15t/h，共20個(gè)噴燃器，配有20支油槍，單支油槍出力0.5t/h，設(shè)計(jì)煤種為25%陽泉無煙煤+75%壽陽貧煤。

由于未設(shè)計(jì)安裝等離子以及其他節(jié)油點(diǎn)火裝置，導(dǎo)致機(jī)組啟動(dòng)過程中的燃油消耗量較大。機(jī)組正常情況下的冷態(tài)啟動(dòng)燃油消耗量約為80噸，大修后的機(jī)組啟動(dòng)燃油消耗量在120噸左右，大大增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

為進(jìn)一步降低燃油消耗，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，開始進(jìn)行以煤代油少閥節(jié)油啟動(dòng)的嘗試，即在保證鍋爐設(shè)備安全的前提下，通過摻燒高揮發(fā)份煤種，減少磨組投運(yùn)擺閥數(shù)量，將爐膛投粉時(shí)間提前，待燃燒穩(wěn)定后，逐漸減少油槍的運(yùn)行，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約燃油的目的。

2 存在的主要問題

上安電廠一期鍋爐設(shè)計(jì)為“W”型火焰，噴燃器為非對(duì)稱布置。原設(shè)計(jì)在機(jī)組并網(wǎng)之前是不允許投入磨組運(yùn)行的，只有在初始負(fù)荷暖機(jī)結(jié)束之后方可投運(yùn)，主要存在如下五方面問題：（1）初期爐溫較低，煤粉燃燒不充分，會(huì)使火焰中心上移，造成大屏、低過出口等處大面積超溫；（2）一期爐型為我國(guó)引進(jìn)的第一批“W”型火焰汽包爐，下爐膛設(shè)計(jì)小、超溫余量低，投粉時(shí)，本身對(duì)爐膛的熱沖擊就較大，升溫升壓速率難以控制，鍋爐熱負(fù)荷與受熱部位蒸汽流量的不匹配，易造成鍋爐超溫；（3）本身配置的30%旁路，由于設(shè)備自身的特性，啟動(dòng)初期只能達(dá)到30～50噸的蒸汽流量，旁路調(diào)閥稍開大些，就會(huì)造成旁路后溫度高，引起旁路跳閘，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中對(duì)鍋爐超溫?zé)o法起到很好的控制作用；（4）噴燃器為非對(duì)稱布置，投運(yùn)噴燃器側(cè)與無噴燃器運(yùn)行側(cè)鍋爐壁溫會(huì)出現(xiàn)很大偏差，最大時(shí)達(dá)200℃以上，容易造成鍋爐管材的拉裂；（5）鍋爐的穩(wěn)燃問題，初期煤粉不易燃盡，必須伴燒大量油槍，方能穩(wěn)定燃燒，如果燃燒工況不穩(wěn)定，存在鍋爐爆燃的風(fēng)險(xiǎn)。

3 以煤代油啟動(dòng)的可行性分析

要確保以煤代油啟動(dòng)方案的順利實(shí)施，就必須把影響鍋爐安全運(yùn)行的超溫、拉傷、穩(wěn)燃等問題徹底解決。

（1）優(yōu)化啟停操作：得到停機(jī)信息，及時(shí)安排煤倉(cāng)拉空為啟動(dòng)上煤做好準(zhǔn)備。使用高揮發(fā)份煤提高燃盡率及改善穩(wěn)燃狀況。減少擺閥投運(yùn)數(shù)量，磨組啟動(dòng)后，嚴(yán)格控制初期投粉量，盡量使鍋爐熱負(fù)荷與蒸汽流量相匹配。如果發(fā)生鍋爐壁溫臨近超溫的情況，應(yīng)及時(shí)停止磨組運(yùn)行，待金屬溫度降至正常后再行啟磨；（2）引入壁溫不平衡度概念，防止熱偏差拉裂。冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，鍋爐金屬基礎(chǔ)壁溫較低，投粉過早，容易造成金屬壁溫溫差大，因此可選擇待金屬溫度升高到一定值時(shí)再行啟磨，隨著金屬溫度與正常運(yùn)行時(shí)壁溫的臨近，會(huì)使溫差得到很好的控制。另外，用噴燃器的定期輪換來減小熱量的分布不均，也可以防止鍋爐受熱不均及拉裂；（3）投粉初期派專人就地觀察爐內(nèi)燃燒情況，注意火檢和負(fù)壓的監(jiān)視，加強(qiáng)一次風(fēng)粉和二次風(fēng)的調(diào)整，盡可能提高燃燒強(qiáng)度及煤粉的燃盡率，確保投運(yùn)噴燃器油槍的可靠運(yùn)行。

綜上所述，基于對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)方式和控制手段的改變，鍋爐啟動(dòng)過程中提前投粉，進(jìn)而達(dá)到節(jié)油的目的。

4 具體的落實(shí)與實(shí)施

4.1 措施的制定和優(yōu)化

為確保工作中遇到的問題能夠得到及時(shí)解決，并為下一步少閥節(jié)油啟動(dòng)工作的順利開展打下良好的基礎(chǔ)，有針對(duì)性地制定了如下措施：（1）機(jī)組停爐前將對(duì)稱兩臺(tái)磨組原煤倉(cāng)拉空并吹罐20分鐘，為啟動(dòng)時(shí)能夠摻燒高揮發(fā)份煤種創(chuàng)造有利條件；（2）燃料部門根據(jù)機(jī)組啟動(dòng)安排，提前準(zhǔn)備好揮發(fā)份>35%的高揮發(fā)份煤種；（3）修改啟磨邏輯，改變以往擺閥全開啟磨的方式，允許少擺閥啟動(dòng)，以便有效地控制進(jìn)入爐膛的煤粉量；（4）修改啟動(dòng)用磨的聯(lián)鎖保護(hù)定值，如一次風(fēng)量低跳磨、給煤機(jī)最小出力（由15t/h改為9t/h）等；（5）一單元磨組擺閥設(shè)計(jì)為成組控制，無法進(jìn)行擺閥的單獨(dú)操作，對(duì)此利用檢修機(jī)會(huì)選擇一臺(tái)磨組進(jìn)行升級(jí)改造，增加擺閥單控功能，為以煤代油少閥啟動(dòng)創(chuàng)造條件；（6）加強(qiáng)對(duì)火檢、負(fù)壓等鍋爐滅火保護(hù)裝置的巡視和維護(hù)，防止因設(shè)備故障導(dǎo)致的保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)；（7）完善競(jìng)賽制度，優(yōu)化競(jìng)賽規(guī)則，提高機(jī)組啟停節(jié)油的燃油獎(jiǎng)懲力度，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)值班員積極性。

4.2 以煤代油少閥啟動(dòng)的具體操作流程

（1）鍋爐上水結(jié)束后，通過提高除氧器溫度，對(duì)鍋爐進(jìn)行換水升溫，提升爐膛的金屬溫度至95℃；（2）冬季啟動(dòng)前提前將二次風(fēng)暖風(fēng)器投入運(yùn)行，控制暖風(fēng)器出口風(fēng)溫大于45℃；（3）鍋爐點(diǎn)火后，按規(guī)程要求升溫升壓，定期切換油槍，并就地查看各油槍霧化情況；（4）當(dāng)一次風(fēng)溫大于100℃時(shí)，啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行暖磨，為提高暖磨速度可保持磨組出口擺閥在全開狀態(tài)，待啟磨前再行關(guān)閉。當(dāng)磨組出口風(fēng)溫達(dá)到70℃并維持10分鐘后暖磨結(jié)束；（5）檢查磨煤機(jī)具備投運(yùn)條件，確認(rèn)熱控邏輯允許“兩閥啟磨”（兩個(gè)擺閥在開位的狀態(tài)下允許磨組啟動(dòng)），投粉初期內(nèi)側(cè)噴燃器優(yōu)先、投粉后期外側(cè)噴燃器優(yōu)先；（6）投粉條件：確認(rèn)并記錄磨組混合后一次風(fēng)溫滿足投粉需要，該溫度主要用于燃煤氣化潛熱，要求不低于120℃，并且汽包壓力必須達(dá)到1.5MPa后再行啟磨，此時(shí)屏過處基礎(chǔ)壁溫較高，可有效控制啟磨后的金屬壁溫溫差，避免對(duì)管壁材質(zhì)的拉傷；（7）暖磨結(jié)束后，保持啟動(dòng)磨組兩個(gè)擺閥開啟，啟動(dòng)磨煤機(jī)及給煤機(jī)，控制磨組出口溫度在50℃～70℃之間，煤量為10t/h，單個(gè)粉管風(fēng)量為8～10t/h；（8）確認(rèn)已投粉的噴燃器油槍燃燒良好，逐漸開大一次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板，增加磨組出力。噴燃器投粉后在180s內(nèi)應(yīng)燃燒良好，否則立即關(guān)擺閥斷粉，并注意消除空預(yù)器、底渣系統(tǒng)積粉隱患。

4.3 試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題及運(yùn)行注意事項(xiàng)

在試驗(yàn)初期，由于尚屬摸索階段經(jīng)驗(yàn)不足，相繼發(fā)生了磨組粉管著火、增投擺閥時(shí)爐膛壓力突升（負(fù)壓最高升至1300Pa）等不安全事件，分析原因?yàn)槊悍酃茱L(fēng)速低，磨組出口溫度、增投擺閥控制方面存在問題。對(duì)此，專業(yè)人員認(rèn)真進(jìn)行分析總結(jié)，結(jié)合設(shè)備實(shí)際情況進(jìn)一步制定和完善了防范措施，使上述問題得到了有效控制：（1）由于燃用高揮發(fā)份煤種，為防止制粉系統(tǒng)著火，嚴(yán)格控制磨組出口溫度≤70℃；（2）投粉前確認(rèn)磨煤機(jī)消防蒸汽、給煤機(jī)消防水、鍋爐消防系統(tǒng)備用良好；（3）第一次投粉通知機(jī)務(wù)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，確保啟磨后磨組各部、粉管、噴燃器層發(fā)生漏粉能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并得到解決，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的巡視力度；（4）投粉初期必須有專人就地觀察燃燒器的煤粉燃燒情況，記錄各噴燃器投粉至點(diǎn)燃的時(shí)間。注意觀察火焰的燃燒情況、調(diào)整一次風(fēng)粉流量、二次風(fēng)擋板開度，提高點(diǎn)火初期煤粉燃盡率；（5）依據(jù)燃燒狀況，及時(shí)減少非投粉噴燃器油槍，但投粉噴燃器油槍必須保證可靠投入，油槍故障應(yīng)及時(shí)進(jìn)行擺閥切換，將相對(duì)應(yīng)的擺閥退出運(yùn)行；（6）啟動(dòng)過程中升溫升壓速率禁止超越規(guī)程范圍，過熱器（屏過）金屬溫度不平衡≤100℃，投粉后視燃燒情況可以逐漸減少油槍運(yùn)行；（7）限制噴燃器投運(yùn)數(shù)量（2～3閥），以增加煤粉濃度保證煤粉穩(wěn)定著火；（8）金屬壁溫：投粉后，視壁溫情況可采用定期磨組倒換、限制噴燃器數(shù)量、燃燒器定期輪換、適時(shí)減少油槍、開大旁路系統(tǒng)、開局部疏水增加蒸汽流量等運(yùn)行手段控制鍋爐各部壁溫分布均勻變化，嚴(yán)禁壁溫超越規(guī)程范圍，調(diào)整無效及時(shí)停粉、停磨；（9）煤粉爆燃：?jiǎn)?dòng)過程中，隨著升溫升壓需求，增投擺閥時(shí)必須保證其對(duì)應(yīng)油槍燃燒良好，啟磨初期由于煤粉濃度較低可以自由切換噴燃器，但當(dāng)鍋爐壓力高于3MPa、磨組單粉管出力超過5t/h時(shí)或機(jī)組并網(wǎng)后的擺閥開啟必須注意防止鍋爐爆燃，可以用增投油槍，同時(shí)減少磨組出力或用正常擺閥開啟方式重新啟磨等手段，防止鍋爐爆燃。

5 以煤代油啟動(dòng)的效果評(píng)估

上安電廠一期機(jī)組執(zhí)行以煤代油啟動(dòng)后，經(jīng)過多次驗(yàn)證，整個(gè)啟動(dòng)過程，鍋爐燃燒工況穩(wěn)定，超溫情況得到有效控制，金屬壁溫溫差均能控制在規(guī)定范圍之內(nèi)，保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。

目前，一期機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)用油量基本能控制在30噸左右，機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)節(jié)油率達(dá)到50%以上，預(yù)計(jì)全年能減少啟動(dòng)燃油300噸以上，節(jié)約生產(chǎn)成本約200萬元，節(jié)油效果非常顯著。在同類型機(jī)組上具有一定的借鑒意義，可以推廣使用。

（責(zé)任編輯：王 波）