350MW“W”型火焰鍋爐的少閥節油啟動

宋立斌　田占軍　劉佳子

摘要：文章介紹了華能國際電力股份有限公司上安電廠350MW機組燃燒系統及啟動用油概況，針對350MW等級“W”型火焰鍋爐啟動過程燃油消耗量大的問題，結合機組的自身情況，進行以煤代油少閥節油啟動可行性分析，提出在機組啟動過程中摻燒高揮發份煤種、減少磨組投運擺閥數量、實現提前投粉減少油槍投運量的啟動節油方案。

關鍵詞：“W”型火焰鍋爐；以煤代油；少閥節油啟動；高揮發份；煤粉濃度 文獻標識碼：A

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

1 概況

華能國際電力股份有限公司上安電廠（簡稱“上安電廠”）一期設計為兩臺350MW亞臨界“W”型火焰鍋爐，每臺鍋爐配備4臺MPS中速磨煤機，給煤機最小出力為15t/h，共20個噴燃器，配有20支油槍，單支油槍出力0.5t/h，設計煤種為25%陽泉無煙煤+75%壽陽貧煤。

由于未設計安裝等離子以及其他節油點火裝置，導致機組啟動過程中的燃油消耗量較大。機組正常情況下的冷態啟動燃油消耗量約為80噸，大修后的機組啟動燃油消耗量在120噸左右，大大增加了企業的生產成本。

為進一步降低燃油消耗，提升企業經濟效益，開始進行以煤代油少閥節油啟動的嘗試，即在保證鍋爐設備安全的前提下，通過摻燒高揮發份煤種，減少磨組投運擺閥數量，將爐膛投粉時間提前，待燃燒穩定后，逐漸減少油槍的運行，進而達到節約燃油的目的。

2 存在的主要問題

上安電廠一期鍋爐設計為“W”型火焰，噴燃器為非對稱布置。原設計在機組并網之前是不允許投入磨組運行的，只有在初始負荷暖機結束之后方可投運，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）一期爐型為我國引進的第一批“W”型火焰汽包爐，下爐膛設計小、超溫余量低，投粉時，本身對爐膛的熱沖擊就較大，升溫升壓速率難以控制，鍋爐熱負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，由于設備自身的特性，啟動初期只能達到30～50噸的蒸汽流量，旁路調閥稍開大些，就會造成旁路后溫度高，引起旁路跳閘，現場應用中對鍋爐超溫無法起到很好的控制作用；（4）噴燃器為非對稱布置，投運噴燃器側與無噴燃器運行側鍋爐壁溫會出現很大偏差，最大時達200℃以上，容易造成鍋爐管材的拉裂；（5）鍋爐的穩燃問題，初期煤粉不易燃盡，必須伴燒大量油槍，方能穩定燃燒，如果燃燒工況不穩定，存在鍋爐爆燃的風險。

3 以煤代油啟動的可行性分析

要確保以煤代油啟動方案的順利實施，就必須把影響鍋爐安全運行的超溫、拉傷、穩燃等問題徹底解決。

（1）優化啟停操作：得到停機信息，及時安排煤倉拉空為啟動上煤做好準備。使用高揮發份煤提高燃盡率及改善穩燃狀況。減少擺閥投運數量，磨組啟動后，嚴格控制初期投粉量，盡量使鍋爐熱負荷與蒸汽流量相匹配。如果發生鍋爐壁溫臨近超溫的情況，應及時停止磨組運行，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。冷態啟動時，鍋爐金屬基礎壁溫較低，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再行啟磨，隨著金屬溫度與正常運行時壁溫的臨近，會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燃燒情況，注意火檢和負壓的監視，加強一次風粉和二次風的調整，盡可能提高燃燒強度及煤粉的燃盡率，確保投運噴燃器油槍的可靠運行。

綜上所述，基于對現有的系統方式和控制手段的改變，鍋爐啟動過程中提前投粉，進而達到節油的目的。

4 具體的落實與實施

4.1 措施的制定和優化

為確保工作中遇到的問題能夠得到及時解決，并為下一步少閥節油啟動工作的順利開展打下良好的基礎，有針對性地制定了如下措施：（1）機組停爐前將對稱兩臺磨組原煤倉拉空并吹罐20分鐘，為啟動時能夠摻燒高揮發份煤種創造有利條件；（2）燃料部門根據機組啟動安排，提前準備好揮發份>35%的高揮發份煤種；（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，以便有效地控制進入爐膛的煤粉量；（4）修改啟動用磨的聯鎖保護定值，如一次風量低跳磨、給煤機最小出力（由15t/h改為9t/h）等；（5）一單元磨組擺閥設計為成組控制，無法進行擺閥的單獨操作，對此利用檢修機會選擇一臺磨組進行升級改造，增加擺閥單控功能，為以煤代油少閥啟動創造條件；（6）加強對火檢、負壓等鍋爐滅火保護裝置的巡視和維護，防止因設備故障導致的保護拒動或誤動；（7）完善競賽制度，優化競賽規則，提高機組啟停節油的燃油獎懲力度，進一步調動值班員積極性。

4.2 以煤代油少閥啟動的具體操作流程

（1）鍋爐上水結束后，通過提高除氧器溫度，對鍋爐進行換水升溫，提升爐膛的金屬溫度至95℃；（2）冬季啟動前提前將二次風暖風器投入運行，控制暖風器出口風溫大于45℃；（3）鍋爐點火后，按規程要求升溫升壓，定期切換油槍，并就地查看各油槍霧化情況；（4）當一次風溫大于100℃時，啟動一次風機進行暖磨，為提高暖磨速度可保持磨組出口擺閥在全開狀態，待啟磨前再行關閉。當磨組出口風溫達到70℃并維持10分鐘后暖磨結束；（5）檢查磨煤機具備投運條件，確認熱控邏輯允許“兩閥啟磨”（兩個擺閥在開位的狀態下允許磨組啟動），投粉初期內側噴燃器優先、投粉后期外側噴燃器優先；（6）投粉條件：確認并記錄磨組混合后一次風溫滿足投粉需要，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到1.5MPa后再行啟磨，此時屏過處基礎壁溫較高，可有效控制啟磨后的金屬壁溫溫差，避免對管壁材質的拉傷；（7）暖磨結束后，保持啟動磨組兩個擺閥開啟，啟動磨煤機及給煤機，控制磨組出口溫度在50℃～70℃之間，煤量為10t/h，單個粉管風量為8～10t/h；（8）確認已投粉的噴燃器油槍燃燒良好，逐漸開大一次風調節擋板，增加磨組出力。噴燃器投粉后在180s內應燃燒良好，否則立即關擺閥斷粉，并注意消除空預器、底渣系統積粉隱患。

4.3 試驗過程中出現的問題及運行注意事項

在試驗初期，由于尚屬摸索階段經驗不足，相繼發生了磨組粉管著火、增投擺閥時爐膛壓力突升（負壓最高升至1300Pa）等不安全事件，分析原因為煤粉管風速低，磨組出口溫度、增投擺閥控制方面存在問題。對此，專業人員認真進行分析總結，結合設備實際情況進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）由于燃用高揮發份煤種，為防止制粉系統著火，嚴格控制磨組出口溫度≤70℃；（2）投粉前確認磨煤機消防蒸汽、給煤機消防水、鍋爐消防系統備用良好；（3）第一次投粉通知機務到達現場，確保啟磨后磨組各部、粉管、噴燃器層發生漏粉能夠第一時間發現并得到解決，加強現場的巡視力度；（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燃的時間。注意觀察火焰的燃燒情況、調整一次風粉流量、二次風擋板開度，提高點火初期煤粉燃盡率；（5）依據燃燒狀況，及時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，油槍故障應及時進行擺閥切換，將相對應的擺閥退出運行；（6）啟動過程中升溫升壓速率禁止超越規程范圍，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行；（7）限制噴燃器投運數量（2～3閥），以增加煤粉濃度保證煤粉穩定著火；（8）金屬壁溫：投粉后，視壁溫情況可采用定期磨組倒換、限制噴燃器數量、燃燒器定期輪換、適時減少油槍、開大旁路系統、開局部疏水增加蒸汽流量等運行手段控制鍋爐各部壁溫分布均勻變化，嚴禁壁溫超越規程范圍，調整無效及時停粉、停磨；（9）煤粉爆燃：啟動過程中，隨著升溫升壓需求，增投擺閥時必須保證其對應油槍燃燒良好，啟磨初期由于煤粉濃度較低可以自由切換噴燃器，但當鍋爐壓力高于3MPa、磨組單粉管出力超過5t/h時或機組并網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 以煤代油啟動的效果評估

上安電廠一期機組執行以煤代油啟動后，經過多次驗證，整個啟動過程，鍋爐燃燒工況穩定，超溫情況得到有效控制，金屬壁溫溫差均能控制在規定范圍之內，保證了設備的安全運行。

目前，一期機組冷態啟動用油量基本能控制在30噸左右，機組冷態啟動節油率達到50%以上，預計全年能減少啟動燃油300噸以上，節約生產成本約200萬元，節油效果非常顯著。在同類型機組上具有一定的借鑒意義，可以推廣使用。

（責任編輯：王 波）