600MW超臨界W型火焰鍋爐冷態啟動節油研究

華電國際電力股份有限公司奉節發電廠 張 帆 宋文海

W火焰鍋爐設計為無煙煤，因無煙煤揮發分低，不易點燃，冷態啟動升溫升壓過程中，溫度偏高、壓力偏低，在提升壓力的過程中需增投多支大油槍，導致油耗過高。通過分析實踐，摸索出了一套降低W 火焰鍋爐啟動油耗的方案，主要通過合理安排機組啟停、微爆油槍改造、冷爐啟磨系統采用風道燃燒器方式、提高設備可靠性、采用高揮發分煤啟動等，可將機組啟動油耗降低到較低水平，并在實踐中得的了較好的節油效果，對國內相同類型機組具有借鑒指導意義。

1 鍋爐概況及鍋爐冷態啟動油耗高的原因分析

奉節發電廠鍋爐采用東方鍋爐（集團）股份有限公司制造的型號為DG-1852/25.31-Ⅱ8型鍋爐，其主要技術特征為超臨界參數、W 型火焰燃燒、垂直管圈水冷壁變壓直流鍋爐。設計燃用無煙煤，采用雙進雙出鋼球磨煤機正壓冷一次風直吹式制粉系統。鍋爐點火及助燃油為#0輕柴油。每只煤粉燃燒器配一支油槍，用于點火、暖爐和低負荷穩燃，全爐共24只，單只油槍出力為1600kg/h[1]。每次機組冷態啟動油耗高達100多噸，大量的燃油消耗增加了生產成本。

鍋爐冷態啟動油耗高的原因分析如下：重慶電網容量小，導致機組啟、停頻繁，我廠傳統的機械霧化油槍出力過大，導致油耗大；機械霧化油槍霧化效果差，經常發生點不著火，運行可靠性差；鍋爐燃用無煙煤在負荷低于45%額定負荷時就要投油助燃，油槍出力大、導致油耗大；我廠在機組冷態啟動過程中，因無煙煤揮發分低，不易點燃，每次啟動升溫升壓過程中，溫度偏高、壓力偏低，造成投粉時間滯后，升溫升壓緩慢，在提升壓力的過程中必須增投多支大油槍，導致啟動時間長，撤油時間滯后，開機油耗高。

2 鍋爐冷態啟動節油措施

2.1 合理安排機組啟停

積極協調電網，想方設法減少機組啟、停次數。鍋爐點火啟動前，做好檢查和充分的準備工作，在確認具備啟動條件后方可點火，避免不必要的啟停，浪費燃油。

2.2 微爆油槍改造

改造油槍，降低油槍耗油量。將我廠B/E 磨大油槍改為微爆油槍，對應單只油槍出力500kg/h 和800kg/h，根據煤質情況進行更換霧化片，增強鍋爐點火的調節性能。微爆油槍與我廠使用的傳統機械霧化大油槍比較：霧化效果好/燃燒效率高/節油；微爆油槍出力可調，增強鍋爐點火的調節性能。

2.3 冷爐啟磨系統采用風道燃燒器方式

對于直吹式制粉系統，存在冷態啟動時由于熱風溫度不夠、不能干燥制粉的問題，我廠利用風道燃燒器加熱系統加熱風道內風溫的方式來解決這個問題。在兩側空預器出口熱一次風母管上各安裝一套風道燃燒器系統，它也相應包括燃油及吹掃系統、油配風系統、油燃燒器、風道保護系統等。

我廠的兩臺鍋爐B/E 磨煤機各配備一套少油系統，每臺鍋爐各配備兩套風道燃燒器系統，每支少油油槍、風道燃燒器油槍出力均為150kg/h。少油油槍投運后可代替部分出力500kg/h 的微爆油槍。同時，風道燃燒器投運后可在10分鐘內將熱一次風溫度加熱到200℃，滿足啟磨要求，縮短烘爐、升溫升壓時間。由于利用風道燃燒器加熱一次風，使一次風溫度達到啟磨要求的溫度，進行冷爐啟磨制粉，達到冷爐初期即可投用煤粉從而進一步節約燃油的目的。

2.4 提高設備可靠性

每次停機前對機組的所有存在的缺陷進行匯總，確保機組停運后，維護部對缺陷進行全面細致的處理；加強設備維護保養，確保設備健康狀況。特別是風道燃燒器、B/E 磨微爆油槍的健康狀況，保證隨時可用。做好鍋爐點火前的各項試驗工作，提前做好鍋爐的風門擋板開關試驗，油槍霧化片的清理檢查，盡早發現問題，發現的缺陷必須在點火前予以消除；維護人員要保證機組各種顯示、記錄表計一次正常好用。盡量不因表計不準，電動門、調節門動作不正常，各種保護誤動而造成停爐停機，增加耗油量。

2.5 采用高揮發分煤啟動

啟動用高揮發分煤，可以實現升溫升壓過程中提前投粉，大大降低了啟動用油量。

2.5.1 相關改造

為了適應機組高揮發分煤啟動，我廠進行了以下改造：對燃用高揮發分煤的B（E）磨煤機加裝防爆門；邏輯優化：對B（E）磨煤機出口混合溫度高高跳閘條件，跳閘值增加“無煙煤/高揮發分煤選投按鈕”，磨煤機燃用高揮發分煤時選“高揮發分煤跳閘值（90℃）”，燃燒無煙煤時選“無煙煤跳閘值（130℃）”，有效防止因燃用高揮發分煤時煤粉爆炸風險；對B（E）磨燃燒器乏氣風管，增加壁溫測點并遠程至DCS 顯示，同時增加聲光報警，提醒運行人員發現燃燒器溫度高，及時調整及聯系相關人員處理，有效避免燃用高揮發分煤導致燃燒器燒損。

2.5.2 采用高揮發分煤啟動的準備工作

機組停用前，為保證啟機時能使用到高揮發分煤，在機組正常運行中，燃運人員隨時保持B（E）原煤倉煤位在低料位，值長接到停機命令后立即安排燃運不得向B（E）原煤倉上煤，并安排運行人員加大B（E）磨出力，將B（E）原煤倉燒空并將磨煤機抽空，為下一步高揮發分煤啟動提供有力保障。

表1 正常時燃用入爐無煙煤和啟動用高揮發分煤質對比

機組啟動前，即將B（E）磨燒高揮發分煤的磨煤機對應油槍霧化片改小：由800kg/h 改為500kg/h，并將所有油槍全面清理干凈，確保油槍正常使用。啟動前通知燃運將對應原煤倉上高揮發分煤，以便提前投粉，以達到減少鍋爐啟動油耗量的目的。特別注意防止上錯煤種，在機組啟動過程中，只有B（E）磨(對應的噴燃器)燃用高揮發分煤，其它燃燒器燃用原有設計煤種。

做好鍋爐點火前的各項試驗工作，油槍霧化片的清理檢查，盡早發現問題，提前予以消除。啟動前，盡早進行油循環，注意清洗濾網，在確保濾網干凈的前提下才允許點火，以防止油槍堵塞和霧化不良；安排好人員進行敲煤。防止因斷煤使磨煤機被迫停運達不到節油的目的；根據開機需要，準備充分的運行人員。安排設備檢修人員待命，及時消除啟動過程中存在的缺陷。相關管理人員到位指導開機，保證開機順利。

2.5.3 高揮發分煤啟動啟動控制

確定鍋爐點火時間后，提前啟動引、送風機、點火后按升溫升壓曲線，點火初期多投油槍，提高煙溫，及早達到投粉條件。點火后投入空預器蒸汽吹灰，并進行連續吹灰。當二次風溫達到90～100℃時啟動一次風機和密封風機，調整一次風壓到6kPa，投入一次風風道燃燒器運行，投入暖風器運行，根據輔汽壓力情況，盡量開大暖風器進汽調門。投入待啟的高揮發分煤磨煤機的相關風門擋板，進行暖磨操作。

確認二次風溫達140～150℃，磨煤機對應粉管油槍燃燒穩定、磨煤機具備啟動條件，啟動第一套制粉系統（B 磨或E 磨），注意調整二次風量和煤粉燃燒情況；啟動高揮發分磨煤機后，由于B/E 磨油槍為微爆油槍出力可調，確認煤粉燃燒穩定、爐膛負壓穩定后，緩慢調整微爆油槍出力，減少耗油量；機組并網前，確認第二套制粉系統具備啟動條件，啟動第二套制粉系統，并根據煤粉燃燒穩定、爐膛負壓穩定情況，緩慢調整微爆油槍出力，降低耗油量。

根據燃燒需要控制油槍數量，并根據投粉燃燒情況和爐膛穩定靈活掌握投油情況。視燃燒情況和負壓變化及時停用大油槍，維持B/E 磨微爆油槍運行，并調整油壓、控制油量，并對第三套、第四套制粉系統進行暖磨；負荷150MW 啟動第三臺磨；鍋爐轉干態后，機組負荷250MW，可啟動第四臺磨，機組第四臺磨建立料位正常后，負荷280MW～300MW，鍋爐各運行火檢正常，燃燒穩定，鍋爐可以退出所有油槍運行。

2.6 開機節點耗油精細控制

接到調度開機命令后，根據并網時間、汽輪機調節級溫度，并結合以往開機經驗等，提前制定機組開機節點計劃并下發；運行人員在開機操作中以開機節點計劃為指導，并針對鍋爐升溫升壓、汽輪機沖轉、發電機并網到鍋爐撤油等節點時段制定對應耗油目標，精心調整，規范操作，確保各項工作執行到位，同時實現開機耗油精細控制。

在鍋爐點火前，運行人員提前試投風道燃燒器，確保可靠備用，同時，當有臨機供汽時提前投入除氧器加熱，將給水溫度加熱至90℃以上，提高爐膛內溫度。鍋爐點火成功后，立即投運風道燃燒器、少油油槍，確保第一臺磨煤機及時投運；在鍋爐升溫升壓階段，運行人員嚴密監視火檢、火焰電視變化，根據節點計劃，在確保鍋爐燃燒穩定的基礎上，加大磨煤機出力，盡可能多的減少大油槍投運數量，保證大油槍和微爆油槍投運數量不超過4支，或降低微爆油槍母管燃油壓力，減少投運微爆油槍出力。

在汽輪機中速暖機期間，及時投運#2高加以及低加系統，發電機并網后，立即投運#1/3高加，提高給水溫度，縮短鍋爐轉態時間。第三臺磨煤機啟動前，由于爐膛溫度較高、燃燒相對穩定，投運油槍不超過2支，控制鍋爐投運油槍數量不大于8支。第四臺磨煤機啟動前，進行油槍切換，控制鍋爐投運油槍數量不大于8支，待第四臺磨運行正常后，根據火檢、火焰電視、爐膛負壓變化的情況，及時退出鍋爐油槍。

2.7 降低單次開機耗油的其他措施及注意事項

提前投入除氧器加熱，提高給水溫度，減少耗油；鍋爐及時投入暖風器，提高空預器入口風溫，改善著火條件減少耗油；及時投入高加，保證高加投入正常，可明顯改善啟動時壁溫超溫和減少耗油；保證上水水質合格，加強鍋爐及管道的沖洗工作，在爐水合格情況方可允許點火；鍋爐應在冷態和低參數情況下加強換水，縮短熱態換水而等待汽水品質改善的時間；投油前和油槍運行時，指定專人對燃油系統進行巡回檢查，發現有泄漏現象及時聯系處理。

點火后及時檢查油槍的著火情況，加強燃燒調整，使燃燒完全，節約燃油；升溫升壓過程中，合理控制疏水排汽，盡量減少不必要的過大疏水及排汽，以減少損失，達到節油的目的；在鍋爐啟動過程中，加強大油槍和微爆油槍的配合使用，盡早撤出大油槍，根據燃燒情況及時調整微爆油槍出力，降低耗油量；在設備允許的條件下，盡量縮短機組由低負荷升至高負荷的時間，并使機組保持高負荷運行，減少耗油。

表2 冷態啟動用油指標變化情況

3 結語

機組冷態啟動鍋爐耗油量（噸）如下：2019年5月8日#2機組101.63、2019年7月28日#1機組93.75、2019年8月27日#1機 組90.36、2020年3月31日#2機組72.38、2020年5月15日#1機組89.12、2020年6月22日#1機組78.42、2020年6月28日#2機組57.95、2020年7月9日#2機組47.41、2020年7月28日#2機組42.99（20年耗油最低）、2021年7月05日#1機組39.7（21年耗油最低）。

綜上，針對啟動耗油量過大的問題，通過分析實踐，摸索出了一套降低W 火焰鍋爐啟動油耗的方案，主要通過合理安排機組啟停、微爆油槍改造、冷爐啟磨系統采用風道燃燒器方式、提高設備可靠性、采用高揮發分煤啟動等，將機組啟動油耗降低到較低水平，冷態開機耗油下降到39.7噸，節約效果顯著。雖然鍋爐啟動節油取得了一定成績，但與其他同類型電廠相比，還有值得學習和借鑒的方面，我們也將加強學習，進一步實現我廠節能降耗新突破。