無油啟動在大型火電機組整套啟動中的應用

（新疆天富能源股份有限公司，石河子市，832000） 蔡曉紅

合盛自備電廠是裝機容量為2×330MW的汽輪發電機組，鍋爐采用上海電氣集團股份有限公司上海鍋爐廠產品，汽輪機采用上海電氣集團股份有限公司上海汽輪機廠產品、發電機采用上海電氣集團股份有限公司上海汽輪發電機有限公司的產品。鍋爐采用亞臨界自然循環汽包鍋爐、四角切圓燃燒，單爐膛∏形布置、一次中間再熱、平衡通風，全鋼架懸吊結構、緊身封閉、固態排渣鍋爐。每臺鍋爐配置5臺中速磨煤機，4臺并聯運行，1臺檢修備用。煙風系統設計采用兩臺50%容量的單吸雙支撐離心式風機，利用進口導葉來調節一次風量，兩臺動葉可調軸流送風機和兩臺動葉可調軸流引風機平衡通風，空氣預熱器為三分倉容克式，采用徑向密封自適應調整降低空氣預熱器漏風。#1鍋爐A層配有4支微油點火系統，每支微油槍容量80kg/H。

1 鍋爐燃油量

1.1 冷態點火所消耗的燃油量

燃油量=點火時間（大約8小時）×4支×80KG/H=2.56T，輕柴油按照當前價格7 900元/T，冷態啟動一次大約需要燃油費用：

7 900元/T×2.56T=20 224元

如果在點火過程中出現問題，耗油還會增加。

1.2 鍋爐吹管時所消耗的燃油量

一般情況下，新安裝的鍋爐要吹管80次左右，一次吹管時間大概需要20分鐘，加之前期的升溫升壓時間，總共需要約36小時左右，這筆耗費也特別高。（36小時×4支×80KG/H×7 900元/T=91 008元）

1.3 穩燃用油

由于該電廠是自備電廠，機組負荷相對較高，低負荷穩燃用油可以忽略不計。

2 無火啟動

所謂“無火啟動”，是用外來蒸汽通過鍋爐原來設有的外來蒸汽加熱裝置，對在冷態待啟動的鍋爐進行加熱，在不點火的情況下，使鍋爐升溫升壓，待其被加熱到一定程度，再改為點火啟動。

簡圖：

投入底部加熱的優點：

（1）底部加熱投入后，汽包、水冷壁、聯箱等受熱均勻，熱應力小，由于汽包壁溫差小，可以適當加快升溫升壓速度；

（2）由于蒸汽推動爐水循環，點火后很快建立水循環；

（3）點火前產生了蒸汽，可以是過熱器充分預熱；

（4）點爐時，爐膛溫度較高，對前期的燃燒有利，減少了機械不完全燃燒熱損失；

（5）縮短了點火時間，節約廠用電和點火用油。合盛自備電廠#1鍋爐啟動蒸汽來自于該廠的啟動鍋爐。在鍋爐點火前4～5小時，將鍋爐底部加熱投入。待汽包壁溫達到120～150℃時，將底部加熱退出，開始點火。采用此種方法后，較以前點火縮短時間近2個小時，節省燃油600kg左右，并且節約了廠用電，節能降耗。

3 等離子點火

3.1 等離子點火原理

鍋爐等離子點火技術是一種新型鍋爐點火燃燒技術，它是通過電離空氣獲得溫度極高的等離子體，其啟弧原理為：首先設定輸出電流，當陰極前進同陽極接觸后，形成回路，由于整個系統具有抗短路的能力且電流恒定不變，當陰極在電機拖動下緩緩離開陽極時，在陰極和陽極之間形成電弧。一定壓力的空氣通過電弧后，被電離為高溫空氣等離子體，利用高能等離子體射流加熱風粉混合物直接點燃煤粉，從而在完全不需要任何燃油的情況下達到無油點火及穩燃的目的，滿足鍋爐點火啟動需求。

3.2 等離子點火系統的組成

等離子發生器、電源柜及供電系統、燃燒器、輔助系統（由冷卻水、空氣的供給系統組成）、控制系統（由PLC、CRT、通訊接口和數據總線構成）、風粉系統（煤粉由磨煤機進入一次風管，由熱風送入等離子燃燒器）。

3.3 等離子投運

為保證等離子點火裝置及整個鍋爐的安全運行，首先得從控制邏輯方面來完善對等離子點火裝置及整個鍋爐運行中的保護功能。合盛電廠結合制粉系統和等離子裝置的安裝特點對鍋爐BMS控制邏輯方面做了如下修改。

（1）在BMS中增設A磨煤機“正常運行模式”與“等離子運行模式”兩種模式，并實現相互切換功能；

（2）在“正常運行模式”下，A磨煤機維持原有的控制邏輯；

（3）在“等離子運行模式”下，A磨煤機BMS啟動條件中增加等離子發生器工作正常信號，同時略去點火能量滿足的條件；

（4）A磨在“等離子運行模式”下運行時，任意兩個等離子裝置發生故障跳閘時，另兩個等離子裝置也聯鎖跳閘，并將信號送至BMS，聯跳A磨煤機；

（5）A磨在“等離子運行模式”下運行時，當磨煤機保護跳閘時，將聯跳等離子點火裝置；

（6）鍋爐發生MFT時，聯鎖跳閘等離子點火裝置，并禁止等離子點火裝置啟動；邏輯上將A磨跳閘信號與鍋爐MFT兩個信號送至等離子控制器；

（7）除以上等離子裝置的跳閘條件外，當發生以下任一條件，也將聯跳等離子裝置：等離子點火裝置通訊模件故障；等離子點火裝置冷卻水壓低；等離子點火裝置的整流柜故障；等離子點火裝置載體風壓力低。

3.4 等離子點火裝置的操作程序

合盛電廠結合鍋爐制粉系統采用正壓直吹式中速磨，#2爐在A層燃燒器配置等離子點火裝置，在使用等離子裝置的點火過程中總結了以下操作步驟。

（1）在等離子裝置的準備點火前，檢查鍋爐需具備以下6個條件：鍋爐汽包水位合適；風煙系統已啟動并對爐膛，煙道吹掃結束，送風量控制在30%左右；爐前燃油泄漏試驗已合格；空預器蒸汽吹灰系統已連續投運。

（2）啟動一次風機，密封風機，對A磨煤機建立最小通風量（大于45t/h），投A磨等離子暖風器，對A磨進行暖磨，逐漸提高A磨出口溫度至70℃左右（不超過100℃）。

（3）全面檢查等離子燃燒器的各個子系統，確認壓縮空氣（即載體風壓力在8～10kPa），火檢冷卻風（7～10kPa），等離子冷卻水壓（0.5～0.6MPa）

等參數正常。等離子發生器已送電且具備啟動條件后，投入A磨等離子運行模式，將等離子發生器給定電流設置在300A，依次啟動A1-A4等離子發生器拉弧。

（4）檢查A磨具備啟動條件后，啟動A磨煤機。待A磨空轉正常后，以最小給煤量啟動給煤機，給煤量約15t/h。

（5）根據給煤量，適當調整A磨煤機的一次風量，確保A1-A4等離子燃燒器的一次風速在18～22m/s左右。

（6）檢查A1-A4燃燒器噴口火焰明亮，整個爐膛燃燒穩定，爐膛負壓波動不大。

（7）在等離子燃燒器投入0～30min內，保持A層燃燒器二次風控制擋板在40%開度左右，以提高初期燃燒效率。隨著爐膛溫度的升高，逐漸開大A層燃燒器二次風控制擋板至全開。

（8）當檢查各等離子燃燒器的燃燒穩定后，再按鍋爐升溫升壓曲線要求逐漸增加A給煤量。隨著鍋爐燃燒加強，鍋爐蒸汽參數將不斷升高，再按參數要求執行汽機沖轉，發電機并網，接帶負荷的操作。

（9）當機組負荷達25%，鍋爐燃燒相對穩定時，將A磨由“等離子運行模式”切至“正常運行模式”。

（10）當機組負荷達150MW，鍋爐燃燒更加穩定時，逐一退出等離子點火裝置，保持等離子冷卻水和壓縮空氣系統繼續運行，將等離子裝置投入備用。

4 無油點火的收效

經過合盛電廠采用無火啟動、等離子點火與其他相關機組的對比，年節約廠用電、燃油費用近4萬余元。

5 結束語

通過采取以上措施，合盛電廠實現了鍋爐無火啟動、無油點火啟動以及低負荷下的無油穩燃，節約了大量燃油、節省了廠用電，提高了鍋爐在啟停及低負荷下運行的經濟性。