越南亞臨界W型火焰鍋爐重油系統(tǒng)調(diào)試

張曉龍 沈利 徐小瓊

摘 要：越南大型火力發(fā)電工程廣泛應(yīng)用重油系統(tǒng)，我國(guó)普遍采用輕質(zhì)油系統(tǒng)，兩者調(diào)試方法不同。以越南某亞臨界W型火焰煤粉鍋爐的重油系統(tǒng)為研究對(duì)象，將重油系統(tǒng)分為卸油儲(chǔ)油系統(tǒng)、泵送系統(tǒng)和蒸汽伴熱系統(tǒng)，分析各系統(tǒng)的特點(diǎn)和調(diào)試關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：越南電廠(chǎng)；W型火焰鍋爐；重油系統(tǒng)；調(diào)試

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.177

越南正處于電力建設(shè)高速發(fā)展期，目前新建和在役的大型火力發(fā)電廠(chǎng)均采用適燒越南無(wú)煙煤的W型火焰煤粉鍋爐，并利用越南自產(chǎn)重油作為鍋爐點(diǎn)火和低負(fù)荷穩(wěn)燃的燃料。這種W型火焰煤粉鍋爐加重油的燃燒系統(tǒng)，經(jīng)調(diào)研，在我國(guó)的大型電廠(chǎng)中并沒(méi)有可參照的實(shí)例，我國(guó)大型發(fā)電廠(chǎng)W型火焰煤粉鍋爐燃油系統(tǒng)都是燒輕質(zhì)柴油。對(duì)于許多國(guó)內(nèi)電力設(shè)備廠(chǎng)商和技術(shù)服務(wù)公司而言，由于無(wú)可借鑒經(jīng)驗(yàn)，在越南從事海外調(diào)試過(guò)程中，重油系統(tǒng)調(diào)試具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。

越南某電廠(chǎng)為2×600MW亞臨界機(jī)組，兩臺(tái)2028t/h鍋爐采用W型火焰燃燒方式，配備一套重油系統(tǒng)作為兩機(jī)組的公用燃油系統(tǒng)。重油系統(tǒng)關(guān)系到鍋爐的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，也是鍋爐調(diào)試驗(yàn)收試驗(yàn)的關(guān)鍵組成部分，鍋爐首次點(diǎn)火試驗(yàn)、重油槍最大出力試驗(yàn)、鍋爐初次斷油試驗(yàn)和純無(wú)煙煤最低負(fù)荷穩(wěn)燃試驗(yàn)都需要重油系統(tǒng)的可靠支持。重油系統(tǒng)包括卸油儲(chǔ)油系統(tǒng)、泵送系統(tǒng)和蒸汽伴熱系統(tǒng)，本文介紹該重油系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中的主要方法和關(guān)鍵問(wèn)題。

1 重油特性

采用滿(mǎn)足越南標(biāo)準(zhǔn)TCVN 6239-2002要求的No.2B燃油，油質(zhì)的特性數(shù)據(jù)如表1所示。重油的硫分、雜質(zhì)、灰分、殘?zhí)俊⑦\(yùn)動(dòng)粘度、凝固點(diǎn)和閃點(diǎn)全部高于輕質(zhì)油。高硫分使重油燃燒產(chǎn)生的煙氣中含SO3濃度大，煙氣酸露點(diǎn)高，易造成鍋爐尾部受熱面低溫腐蝕。重油雜質(zhì)中一般含有氧、氮、氯非金屬元素和鐵、鎳、釩、銅、鉀、鈉等金屬元素，其中的釩和鈉含量較高，使重油灰對(duì)鍋爐高溫受熱面具有腐蝕性[1]。重油的灰分和殘?zhí)窟h(yuǎn)高于輕質(zhì)油，燃盡性能相對(duì)較差，易引起尾部受熱面積灰，在電除塵投運(yùn)前導(dǎo)致煙囪冒黑煙。重油的運(yùn)動(dòng)粘度大，稠性高，流動(dòng)性差，環(huán)境溫度下很難流動(dòng)，同時(shí)重油的凝固點(diǎn)高，在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)溫度下降，低至凝固點(diǎn)后將停止流動(dòng)。燃油的表面空間總會(huì)積聚著蒸發(fā)的油蒸汽，油蒸汽與空氣的混合物在接觸到火焰時(shí)發(fā)生瞬時(shí)閃光現(xiàn)象，發(fā)生該現(xiàn)象的最低溫度成為閃點(diǎn)。重油中輕質(zhì)餾分少，其閃點(diǎn)高于輕質(zhì)油，閃點(diǎn)越高越安全，但在鍋爐中也越難點(diǎn)火[2]。

2 卸油儲(chǔ)油系統(tǒng)調(diào)試

2.1 卸油儲(chǔ)油系統(tǒng)管線(xiàn)流程

重油利用油罐車(chē)運(yùn)至廠(chǎng)內(nèi)并卸入卸油罐，卸油罐內(nèi)的重油可根據(jù)實(shí)際需要向下游三個(gè)儲(chǔ)油罐充油。卸油泵共兩臺(tái)，一投一備，其吸入口和出口分別安裝粗過(guò)濾器和細(xì)過(guò)濾器，用于除去油中雜質(zhì)。三個(gè)儲(chǔ)油罐并聯(lián)設(shè)置，出油口通過(guò)母管聯(lián)通，各儲(chǔ)油罐可同時(shí)投運(yùn)也可獨(dú)立供油。重油從儲(chǔ)油罐送出，至泵送系統(tǒng)，向鍋爐供油。來(lái)自鍋爐回油和泵送系統(tǒng)重油泵（供油泵或循環(huán)泵）再循環(huán)回油匯合后，流回至儲(chǔ)油罐。儲(chǔ)油罐體底部裝蒸汽加熱盤(pán)管，罐前設(shè)置冷卻器。重油流出儲(chǔ)油罐前被蒸汽加熱盤(pán)管加熱至60℃，提高流動(dòng)性，流回儲(chǔ)油罐前被油冷卻器冷卻降溫，防止儲(chǔ)油罐意外升溫。

2.2 卸油儲(chǔ)油系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)參數(shù)

卸油儲(chǔ)油系統(tǒng)的設(shè)備主要包括卸油罐、卸油泵、儲(chǔ)油罐、蒸汽加熱盤(pán)管和油冷卻器。卸油罐和儲(chǔ)油罐的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。兩臺(tái)卸油泵采用螺桿泵，輸送60℃重油的能力為50 m3/h，啟動(dòng)卸油泵前需對(duì)吸入管道進(jìn)行灌油排氣，并開(kāi)啟泵出口截止閥和電動(dòng)隔離閥，禁止螺桿泵空載啟動(dòng)和無(wú)介質(zhì)運(yùn)行。蒸汽加熱盤(pán)管設(shè)計(jì)能力在3小時(shí)內(nèi)將卸油罐內(nèi)重油加熱至60℃，24小時(shí)內(nèi)將儲(chǔ)油罐內(nèi)重油加熱至60℃。

2.3 卸油儲(chǔ)油系統(tǒng)火災(zāi)事故的預(yù)控

由于蒸汽加熱的存在，所以罐體外部具有保溫設(shè)計(jì)，提高加熱效率。在油罐處于備用時(shí)，保溫層起到防止太陽(yáng)暴曬使油溫意外攀升的作用。油罐的頂部設(shè)計(jì)有排氣裝置，能夠?qū)⒂凸迌?nèi)聚積在頂部的熱空氣排出，保證油罐的壓力平衡和熱量不會(huì)聚積。重油罐內(nèi)上部和下部設(shè)有溫度元件，供DCS監(jiān)視油罐溫度。運(yùn)行操作員應(yīng)監(jiān)視罐內(nèi)油溫不超過(guò)66℃，防止溫度達(dá)到閃點(diǎn)而引發(fā)火災(zāi)事故。油罐頂部設(shè)計(jì)有火焰消滅器，油罐體四周設(shè)計(jì)有消防水噴淋裝置，預(yù)防罐內(nèi)火災(zāi)事故發(fā)生。

鍋爐回油溫度可達(dá)到120℃，當(dāng)冷卻水流量不足或溫度高時(shí)，回油無(wú)法得到充分冷卻即進(jìn)入儲(chǔ)油罐，因保溫作用油溫難以下降，高溫回油更易蒸發(fā)并積聚在油罐上方，同時(shí)油氣溫度升高非常容易引發(fā)火災(zāi)事故。因此，油冷卻器必須有足量的冷卻水流量以保證將回油冷卻至66℃以下。

3 泵送系統(tǒng)調(diào)試

3.1 投運(yùn)前管線(xiàn)油循環(huán)

重油含有固態(tài)外來(lái)雜質(zhì)（見(jiàn)表1，≤0.15%），主要是泥沙、鐵銹、瀝青、殘?jiān)挥凸苈穬?nèi)部同樣存在鐵銹、焊渣、泥沙等雜物。這些雜質(zhì)顆粒大小不一，容易堵塞管道上的儀表引出管，如果被重油攜帶送至油槍?zhuān)€會(huì)造成油槍霧化片堵塞。在重油系統(tǒng)正式投用之前，必須對(duì)泵送系統(tǒng)和燃油系統(tǒng)進(jìn)行油管路打油循環(huán)，利用裝設(shè)在管路上的濾網(wǎng)，清除油中和管路內(nèi)部的機(jī)械雜質(zhì)。重油系統(tǒng)管道復(fù)雜，覆蓋的施工區(qū)域非常廣，打油循環(huán)可分兩段先后進(jìn)行，縮小管路進(jìn)油范圍，便于管道或設(shè)備漏點(diǎn)的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。

第一段油循環(huán)管路如圖2所示，按重油流向?yàn)椋簝?chǔ)油罐—粗過(guò)濾網(wǎng)—重油泵（供油泵或循環(huán)泵）—泵出口再循環(huán)—儲(chǔ)油罐。供油泵設(shè)計(jì)流量50 m3/h，壓頭179.1 m，循環(huán)泵設(shè)計(jì)流量15 m3/h，壓頭176.8 m。供油泵提供爐前重油所需的壓力，循環(huán)泵在鍋爐斷油時(shí)保持重油系統(tǒng)熱備用。油循環(huán)是利用泵入口粗濾網(wǎng)攔截油中的固態(tài)雜質(zhì)，現(xiàn)場(chǎng)工程師加強(qiáng)管線(xiàn)和設(shè)備巡視，設(shè)專(zhuān)人對(duì)粗過(guò)濾網(wǎng)兩側(cè)壓力差進(jìn)行監(jiān)視，并負(fù)責(zé)定時(shí)清洗更換濾網(wǎng)，直到拆洗濾網(wǎng)時(shí)無(wú)可見(jiàn)雜質(zhì)為止。

第二段油循環(huán)管路如圖3所示：儲(chǔ)油罐—泵入口粗過(guò)濾網(wǎng)—重油泵—油加熱器—加熱器出口細(xì)過(guò)濾網(wǎng)—爐前供油管道—前后墻供油母管—爐前回油管道—回油減壓閥--油冷卻器—回油至儲(chǔ)油罐。第二段為長(zhǎng)距離油循環(huán)，管路涉及面非常大，油循環(huán)過(guò)程中沿管線(xiàn)應(yīng)指定多人24小時(shí)巡視。打油循環(huán)階段，重油流經(jīng)前后墻供油母管，而未噴入爐膛燃燒，所以不要求重油的溫度和壓力達(dá)到點(diǎn)火條件。重油溫度滿(mǎn)足流動(dòng)要求即可，在流經(jīng)油冷卻器時(shí)，冷卻水可不投用。

3.2 油循環(huán)過(guò)程中預(yù)防重油滲漏的技術(shù)措施

重油泵應(yīng)全開(kāi)出口再循環(huán)閥啟動(dòng)，檢查油泵運(yùn)行狀況正常，再逐漸關(guān)小出口再循環(huán)閥開(kāi)度，增大通往油加熱器的流量，使全部油管路逐段充油。充油過(guò)程中，逐一打開(kāi)排氣閥檢查重油所流經(jīng)管段，若排氣閥有重油連續(xù)冒出，則該管段已充油，應(yīng)對(duì)已充油的管段加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)查漏，重點(diǎn)檢查閥門(mén)、法蘭、取源部件、排水閥、排污閥和設(shè)備管道接頭處有無(wú)滲漏。系統(tǒng)管道及部件必須多次查漏，隨著重油溫度升高，流動(dòng)性增強(qiáng)，可能會(huì)有更多的泄露點(diǎn)暴露出來(lái)。油溫低時(shí)未發(fā)生滲漏的部位，并不能保證在油溫升高時(shí)不發(fā)生滲漏。

3.3 調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)對(duì)重油滲漏的處理方法

重油大量泄露，將對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，如圖4所示，若漏油處理不及時(shí)，導(dǎo)致流入地下疏水溝或排污坑，將造成地下水環(huán)境、土壤和海洋污染等更加嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境破壞問(wèn)題。調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)重油滲漏應(yīng)視泄露量大小進(jìn)行處理。少量可控滲漏時(shí)，泄漏點(diǎn)采取擰緊加固或堵塞密封的方法；大量泄露時(shí)，必須立即停運(yùn)油泵，關(guān)閉泄露點(diǎn)的進(jìn)油管路上的隔離閥，防止泄露繼續(xù)擴(kuò)大。油循環(huán)區(qū)域必須提前配置黃沙和油桶，使用油桶盛接滴落的重油，并鋪灑黃沙覆蓋吸收地面的重油。利用黃沙清理重油后，地面留下的重油油漬，可采用重油清洗劑清洗，再用清水大量沖洗，最后用拖布擦干，保持運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)干凈。

4 蒸汽伴熱系統(tǒng)調(diào)試

重油系統(tǒng)采用單管伴熱，如圖5所示。伴熱管與重油管道及閥門(mén)設(shè)備緊密纏繞，保溫層外面包裹，加強(qiáng)傳熱效果。蒸汽與重油獨(dú)立流動(dòng)，避免蒸汽對(duì)油管管壁的直接沖刷，即使重油泄露也不會(huì)進(jìn)入伴熱管路。這種結(jié)構(gòu)形式檢修方便，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高。

伴熱蒸汽來(lái)自啟動(dòng)鍋爐過(guò)熱蒸汽母管，伴熱蒸汽的流量、溫度和壓力由啟動(dòng)鍋爐過(guò)熱蒸汽調(diào)節(jié)閥控制。伴熱蒸汽參數(shù)需經(jīng)過(guò)調(diào)試確定，一旦確定，在以后的重油系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中可不調(diào)整。伴熱蒸汽參數(shù)的確定，應(yīng)該同時(shí)考慮油槍入口處重油溫度要求、重油加熱器的設(shè)計(jì)工況和重油管道的散熱量，如圖6所示。重油儲(chǔ)油罐底部加熱盤(pán)管自動(dòng)控制油罐出口油溫，不隨系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化，基本維持60℃。重油加熱器在設(shè)計(jì)工況運(yùn)行時(shí)，加熱器出口油溫可達(dá)160℃。加熱器出口輸送至鍋爐油槍過(guò)程中，若無(wú)蒸汽伴熱，重油在油槍入口處的溫度降低至約80℃。重油在油槍入口處設(shè)計(jì)粘度為16.5mm2/s，對(duì)應(yīng)重油溫度為110℃，在鍋爐實(shí)際運(yùn)行中，控制油槍入口處重油溫度110℃～130℃范圍內(nèi)，可滿(mǎn)足重油霧化和燃燒對(duì)粘度的要求。因此，需采用蒸汽伴熱補(bǔ)償重油輸送過(guò)程的散熱損失，使油槍入口處重油溫度滿(mǎn)足要求。蒸汽伴熱的傳熱量，應(yīng)足以使重油在油槍入口處由80℃提升至130℃。蒸汽伴熱的參數(shù)確定之后不再調(diào)整，所以，鍋爐運(yùn)行中，油槍入口處重油溫度通過(guò)重油加熱器在集控室遠(yuǎn)程控制。在重油管道全程伴熱情況下，降低重油加熱器出口溫度，可同步降低油槍入口處相同溫度。控制重油加熱器出口溫度為140℃，則油槍入口處溫度為110℃，符合運(yùn)行要求。

重油凝固點(diǎn)為24℃，在重油系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，管內(nèi)殘留重油凝固，影響閥門(mén)開(kāi)關(guān)和螺桿泵啟動(dòng)，因此蒸汽伴熱系統(tǒng)必須提前于重油系統(tǒng)投入運(yùn)行，使凝固的重油具備流動(dòng)性。伴熱系統(tǒng)投運(yùn)應(yīng)先疏水和暖管防止水錘。蒸汽母管、蒸汽分配聯(lián)箱、所有伴熱支管上的疏水閥應(yīng)全部打開(kāi)排水，然后小流量蒸汽通入伴熱系統(tǒng)進(jìn)行暖管至疏水閥全部為蒸汽吹出。暖管完成后，調(diào)整啟動(dòng)鍋爐來(lái)的蒸汽參數(shù)，使伴熱蒸汽參數(shù)達(dá)到調(diào)試所確定的狀態(tài)。當(dāng)伴熱蒸汽失去時(shí)，應(yīng)立即停運(yùn)重油系統(tǒng)，退出鍋爐油槍。

5 結(jié)論

重油系統(tǒng)調(diào)試可分為卸油儲(chǔ)油系統(tǒng)、泵送系統(tǒng)和蒸汽伴熱系統(tǒng)進(jìn)行。卸油儲(chǔ)油系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中應(yīng)充分理解重油油質(zhì)特性，嚴(yán)格監(jiān)視控制油罐溫度，預(yù)防油罐火災(zāi)發(fā)生。泵送系統(tǒng)管道輸送距離長(zhǎng)，設(shè)備、閥門(mén)和管件部件多，應(yīng)詳細(xì)制定調(diào)試方案，分段調(diào)試，做好重油滲漏的預(yù)防和現(xiàn)場(chǎng)處理。蒸汽伴熱系統(tǒng)的伴熱傳熱量應(yīng)經(jīng)調(diào)試確定，蒸汽伴熱應(yīng)提前投運(yùn)并注意投運(yùn)的順序和方法，防止水錘。

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作者簡(jiǎn)介：張曉龍（1986-），男，廣東潮州人，碩士，工程師，從事鍋爐燃燒調(diào)整與基建調(diào)試。