超臨界循環(huán)流化床機(jī)組啟動過程中的節(jié)能降耗優(yōu)化研究

［關(guān)鍵詞］超臨界循環(huán)流化床機(jī)組；節(jié)能降耗；床料粒徑；床壓；點火風(fēng)量；臨機(jī)加熱

［中圖分類號］TM621 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）10–0141–03

1 設(shè)備簡介

某電廠鍋爐為上海鍋爐廠制造的350 MW 超臨界參數(shù)變壓運行直流爐，型號為SG–1208/25.4–M4605，采用循環(huán)流化床燃燒方式，點火油槍配置6 支床上油槍和4 支床下油槍，出力分別為1.5 t/h 和0.8 t/h。汽輪機(jī)由上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)，型號為CJK350–24.2/0.4/566/566，超臨界、單軸、一次中間再熱、雙缸雙排汽、一級調(diào)整抽汽、間接空冷、凝汽式汽輪機(jī)。該機(jī)組具有煤種適應(yīng)性廣、燃燒穩(wěn)定等特點，是煤電領(lǐng)域的重要裝備。

2 啟動優(yōu)化措施

2.1 床料粒徑及床壓選擇

床料粒徑及床壓的選擇對機(jī)組啟動過程中的能耗具有重要影響。床料的粒徑過大時，易出現(xiàn)局部流化不良現(xiàn)象，過小時又會使過細(xì)的床料被風(fēng)帶走，造成極大的熱量損失。通過篩分底渣作為床料，并控制不同粒徑床料的占比，實現(xiàn)了床料的優(yōu)化配比，控制1～5 mm 的床料占比約70%，1 mm 以下的占比20%，5 mm 以上占比10%。

同時，根據(jù)床壓對耗油量及一次風(fēng)機(jī)電耗的影響，確定合理的床壓范圍。床壓過高會造成燃油及一次風(fēng)機(jī)電耗的浪費，過低可能會出現(xiàn)吹穿的現(xiàn)象，造成結(jié)焦或燃煤著火后床溫暴漲的情況。經(jīng)過不斷實踐，回料器未排床料時，加床料至風(fēng)室壓力8.5～9 kPa ；回料器排床料時，加床料至風(fēng)室壓力9.5～10 kPa。保證點火期間風(fēng)室壓力不低于8.5 kPa，可以有效避免投煤后床壓低、床溫快速升高（撤出風(fēng)道燃燒器后風(fēng)室壓力下降約1.5 kPa）。在啟動料倉存放一定量的床料，在整個點火過程中根據(jù)床溫的溫升隨時添加，這樣既可以保證鍋爐的安全，又可以更快的達(dá)到投煤溫度，減少燃油的浪費。這些措施有效降低了機(jī)組啟動過程中的能耗。

2.2 點火風(fēng)量的控制

點火風(fēng)量的控制是機(jī)組啟動過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過臨界一次流化風(fēng)量試驗，在保證鍋爐不結(jié)焦的前提下，控制一次流化風(fēng)量不低于15 萬m3/h，在保證風(fēng)道燃燒器不超溫的情況下，盡量減少一次流化風(fēng)量，降低啟動過程中的風(fēng)量消耗。同時，通過機(jī)組檢修期間維修、更換漏風(fēng)量大的風(fēng)門擋板等措施，進(jìn)一步降低了風(fēng)量消耗。2024年4月檢修后啟動與2023年同期相比，總風(fēng)量減少約10 萬m3/h，啟動風(fēng)量對床溫及煙溫的影響見表1。

從表1 可以看出，下層床溫相同時，檢修后的上層床溫、回料溫度、后煙道煙溫明顯偏低，說明降低總風(fēng)量后，循環(huán)灰量減少，換熱量減少，油槍產(chǎn)生的熱量向床料轉(zhuǎn)移，提高了床料溫度、縮短了啟動時間，極大地降低了耗油量；同時由于后煙道溫度低，膨脹量少，在投煤及加風(fēng)量后，需控制后煙道溫升率，以使鍋爐均勻膨脹，避免因膨脹不均而造成的泄漏。

2.3 提高給水溫度

（1）投用除氧器加熱，提高給水溫度。機(jī)組冷態(tài)沖洗合格后，逐步提高除氧器水溫至90℃以上，加熱水冷壁。除氧器水溫受鄰機(jī)負(fù)荷、汽動引風(fēng)機(jī)汽源、軸封汽源、空預(yù)器吹灰汽源的影響，當(dāng)任一汽源不充足時，要先降低輔汽供除氧器加熱。

（2）凝汽器建立真空后，投運臨機(jī)加熱，提高給水溫度。啟動過程中將臨機(jī)加熱給水溫度提高至150℃，臨機(jī)加熱由臨機(jī)冷再供2 號高壓加熱器（圖1），汽源較充足，參數(shù)較高，效果明顯，受限因素較少。但需嚴(yán)格控制2 號高壓加熱器出口溫升率，防止應(yīng)力過大造成高加管束泄漏。

（3）合理調(diào)整給水流量，提高水冷壁溫度。鍋爐冷態(tài)沖洗結(jié)束后，水冷壁溫度較低，提高給水流量300 t/h 左右進(jìn)行循環(huán)加熱。隨著鍋爐點火、水冷壁溫度的上升，逐步降低給水流量，提高給水溫度，加熱水冷壁。當(dāng)水冷壁溫度大于給水溫度后，將給水流量降至最低給水流量（隨下層平均床溫的增加，控制給水流量為床溫的1/2，直至投煤撤油），防止熱量隨著汽水損失而損失。

2.4 點火用煤

為降低投煤溫度，減少耗油量。點火時使用熱值3 000～3 500 kcal、揮發(fā)分高的煙煤或褐煤，在下層床溫400℃時投煤，投煤時先脈動給煤，確認(rèn)著火后再連續(xù)給煤，根據(jù)溫升率，先降低油壓及油槍出力，當(dāng)下層床溫升至500℃以上時再逐漸撤出油槍。待油槍全部撤出，床溫穩(wěn)定后再啟動冷渣器，減少熱損失。

2.5 投入高中壓缸夾層加熱

在機(jī)組啟動暖機(jī)階段，借助輔助蒸汽來加熱高中壓缸夾層（圖2），提高高中壓缸夾層內(nèi)外壁溫度，可以加快高中壓缸膨脹（表2），縮短暖機(jī)時間，達(dá)到節(jié)約鍋爐啟動燃燒用油的目的。

2.6 點火油槍的檢查

在機(jī)組啟動點火前，通過清理油槍霧化片，檢查油槍打火桿和火檢，活動各油槍、打火桿和油角閥、霧化閥，檢查打火桿和油槍位置匹配，點床上油槍前開大點火風(fēng)門吹掃等措施，確保整個點火過程中各油槍均可正常點火，穩(wěn)定燃燒，防止因油槍問題導(dǎo)致床溫升率過低而造成的燃油浪費。

3 優(yōu)化效果

通過實施上述優(yōu)化措施，顯著降低了機(jī)組啟動過程中的能耗。與2023 年同期相比，啟動用油從45 t 降至24 t，節(jié)省了21 t 柴油，啟動時間縮短了2 h，實現(xiàn)了顯著的節(jié)能效果。

本次啟動發(fā)現(xiàn)，因總風(fēng)量控制較低，在只投入4根床下油槍和1 根床上油槍的情況下，將下層床溫提升至400℃，可達(dá)到投煤條件。在啟動點火未投煤階段，一次風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)量足夠滿足氧量的要求，無需二次風(fēng)機(jī)提供助燃風(fēng)，此時二次風(fēng)機(jī)的啟動只是為了給床上油槍提供點火風(fēng)量和滿足鍋爐啟動條件，多余的二次風(fēng)會將鍋爐的熱量帶走，增加耗油量，同時還會增加電耗。為達(dá)到無二次風(fēng)機(jī)啟動的目的，計劃下次機(jī)組啟動前，采取下列措施。

（1）檢修各二次風(fēng)門擋板。通過檢修，盡量使各二次風(fēng)門關(guān)閉嚴(yán)密，防止在二次風(fēng)機(jī)不啟動的情況下造成反風(fēng)、冒灰，甚至將各二次風(fēng)管燒紅毀壞。

（2）提高床下油槍出力。適當(dāng)提高床下油槍出力，保證在床上油槍不啟動的情況下，4 根床下油槍可以使下層床溫升至400℃，達(dá)到投煤條件。

（3）在投煤后，根據(jù)鍋爐氧量判斷何時啟動二次風(fēng)機(jī)，最遲在機(jī)組并網(wǎng)前啟動，以保證鍋爐安全、穩(wěn)定運行。

4 結(jié)束語

某電廠350 MW 超臨界循環(huán)流化床機(jī)組通過上述優(yōu)化調(diào)整和技術(shù)改造，實現(xiàn)了機(jī)組啟動過程中的節(jié)能降耗。優(yōu)化后的機(jī)組在降低能耗的同時，提高了安全性和穩(wěn)定性。未來，將繼續(xù)探索更多有效的節(jié)能降耗措施，為煤電行業(yè)的綠色發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。