談大型火電站鍋爐節(jié)油技術(shù)

　　摘要：介紹國(guó)內(nèi)某大型電站鍋爐在節(jié)約燃油方面所采取的措施，總結(jié)其中的經(jīng)驗(yàn)，并分析該電站現(xiàn)有的節(jié)油潛力，提出今后節(jié)油工作的重點(diǎn)和方向。

　　關(guān)鍵詞：電站鍋爐；節(jié)油；燃煤機(jī)組

　　在燃煤機(jī)組運(yùn)行中，助燃油一般用于鍋爐點(diǎn)火及運(yùn)行穩(wěn)燃。有關(guān)資料顯示：2000年國(guó)內(nèi)30萬(wàn)kW及60萬(wàn)kW機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)機(jī)組平均用油量分別為908.24t/臺(tái)和451.62t/臺(tái)，其年平均穩(wěn)燃用油量分別為546.8t/臺(tái)及359.8t/臺(tái)。隨著國(guó)際能源需求的迅猛增長(zhǎng)，原油價(jià)格迅速上揚(yáng)，挖掘燃煤機(jī)組節(jié)油潛力、節(jié)能降耗不僅有利于世界不可再生資源的綜合有效利用，更是降低企業(yè)生產(chǎn)成本，增強(qiáng)自身市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段之一。

　　1 國(guó)內(nèi)某大型燃煤機(jī)組設(shè)備概述及其燃油消耗情況

　　機(jī)組額定負(fù)荷660MW，鍋爐為德國(guó)產(chǎn)亞臨界參數(shù)自然循環(huán)汽包爐，單爐膛，r型布置，一次中間再熱，平衡通風(fēng)，固態(tài)連續(xù)排渣。鍋爐采用0號(hào)柴油點(diǎn)火助燃，配有24支蒸汽霧化油槍，單支油槍耗油量1.8~3.6t/h.鍋爐燃燒系統(tǒng)按雙進(jìn)出磨煤機(jī)冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在爐膛前墻、后墻上分別分三層布置有24只旋流式DS燃燒器，單支燃燒器的額定容量為83.7MW.煤粉和空氣從前后墻送入，在爐膛中呈對(duì)沖燃燒（前后墻各3排垂直錯(cuò)列布置）。前、后墻燃燒器上布置有兩層燃盡風(fēng)噴嘴。

　　機(jī)組于2002年10月投產(chǎn)發(fā)電。投產(chǎn)初期，由于鍋爐存在嚴(yán)重的爐膛結(jié)焦，運(yùn)行不穩(wěn)定，啟停次數(shù)多。機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)一次需耗油260~300t，磨煤機(jī)啟動(dòng)停助燃每月需60~100t.僅2002年10~12月，機(jī)組共消耗0號(hào)柴油960t，按當(dāng)時(shí)油價(jià)3000元/t計(jì)算，燃油成本288萬(wàn)元，在一定程度上影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。為此，電站技術(shù)人員深入研究主、輔機(jī)設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)，深挖節(jié)油潛力，在降低助燃油方面采取了一系列技術(shù)措施。

　　2 節(jié)油技術(shù)措施

　　2．1 機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)節(jié)油

　　大型機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的不穩(wěn)定的傳熱、流動(dòng)過(guò)程。由于冷態(tài)啟動(dòng)前鍋爐、汽輪機(jī)各部件壓力、溫度接近環(huán)境壓力、溫度，鍋爐升溫升壓、汽輪機(jī)暖缸、暖機(jī)需要一定的時(shí)間，檢修后的機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中，發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)需要做多項(xiàng)試驗(yàn)，鍋爐只能維持在低參數(shù)狀態(tài)下運(yùn)行，需要消耗大量燃油。因此，研究設(shè)備特點(diǎn)，合理安排機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)步驟，盡量縮短啟動(dòng)時(shí)間，可以節(jié)約大量燃油。

　?。?）采用滑參數(shù)啟動(dòng)，機(jī)組充分利用低壓、低溫蒸汽均勻加熱汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和汽缸，減少了熱應(yīng)力和啟動(dòng)損失，鍋爐過(guò)、再熱器的冷卻條件亦得到改善。由于鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，縮短了整機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，減少了燃油消耗。

　　（2）汽包上水時(shí)，在汽包壁溫差允許的情況下（該機(jī)組汽包壁溫差要求任意兩點(diǎn)不大于36℃），盡量提高除氧器給水溫度，保證省煤器出口給水溫度高于汽包壁溫20~30℃，縮短汽包起壓時(shí)間，利于機(jī)組節(jié)油。

　?。?）試運(yùn)中，一度存在鍋爐油槍冷態(tài)點(diǎn)火著火困難的問(wèn)題，經(jīng)常出現(xiàn)油槍點(diǎn)燃后燃燒不穩(wěn)而滅火，不得不頻繁點(diǎn)火，燃油消耗增加。經(jīng)不斷摸索，根據(jù)油槍投入時(shí)火焰形狀及油煙顏色，找到了霧化蒸汽壓力、二次風(fēng)量、燃油壓力、燃油溫度的最佳匹配關(guān)系，控制燃油壓力0.7~0.8MPa，霧化汽壓力0.8Mpa左右，冬季提高燃油伴熱溫度，修改步序使中心風(fēng)檔板開啟平緩，經(jīng)這些調(diào)整使冷態(tài)油槍點(diǎn)火能夠順暢、穩(wěn)定，同時(shí)減少了燃油不完全燃燒損失。

　?。?）該機(jī)組汽輪機(jī)中壓轉(zhuǎn)子預(yù)暖通過(guò)軸封漏氣進(jìn)行，中壓轉(zhuǎn)子中心溫度達(dá)到54.4℃為合格，預(yù)暖需時(shí)4h左右。為了縮短中壓轉(zhuǎn)子預(yù)暖時(shí)間，技術(shù)人員將預(yù)暖時(shí)軸封蒸汽壓力由0.03Mpa提高到0.04MPa，適當(dāng)開啟軸封疏水門以提高軸封蒸汽溫度，適當(dāng)提高凝汽器壓力至15kpa以減少外界冷空氣吸入，使中壓轉(zhuǎn)子預(yù)暖時(shí)間縮短到2h左右。

　　經(jīng)實(shí)施以上措施，縮短了機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)的時(shí)間，冷態(tài)啟動(dòng)一次耗油量由原來(lái)的260t以上減少到130~150t.

　　2．2 機(jī)組溫、熱態(tài)啟動(dòng)節(jié)油

　　機(jī)組溫、熱態(tài)啟動(dòng)節(jié)油措施主要是提前投入煤粉燃燒。在冷態(tài)啟動(dòng)中，由于鍋爐維持低負(fù)荷時(shí)間較長(zhǎng)，相應(yīng)爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度及爐膛火焰溫度均較低，投粉過(guò)早、粉量過(guò)多很容易造成爐膛燃燒不充分，使火焰中心上移，鍋爐升壓快，主汽溫度、再熱汽溫難于控制；同時(shí)未燃盡煤粉積聚在空氣預(yù)熱器波紋板上，在一定條件下會(huì)產(chǎn)生二次燃燒，燒損空預(yù)器。因此，冷態(tài)啟動(dòng)投粉一般選擇在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后、鍋爐所產(chǎn)蒸汽已可經(jīng)汽輪機(jī)泄放后進(jìn)行，以利于汽壓、汽溫的控制。在機(jī)組溫、熱態(tài)啟動(dòng)中，根據(jù)汽溫、汽壓及汽輪機(jī)脹差情況，電站技術(shù)人員將啟磨投粉時(shí)間提前到機(jī)組沖轉(zhuǎn)前，投粉后即進(jìn)行汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)操作，既加快了機(jī)組代負(fù)荷速度，同時(shí)也節(jié)省了燃油。

　　2．3 磨煤機(jī)節(jié)油

　　2．3．1 磨煤機(jī)啟動(dòng)節(jié)油

　　該機(jī)組配置的雙進(jìn)雙出一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)是現(xiàn)代大型火電廠廣泛采用的制粉系統(tǒng)，它適應(yīng)了大型機(jī)組鍋爐容量大、燃煤量大的需要，充分體現(xiàn)了雙進(jìn)雙出球磨機(jī)出力大，磨內(nèi)存粉量多、出力易于調(diào)節(jié)、系統(tǒng)簡(jiǎn)單靈活等一系列特點(diǎn)。但這種制粉系統(tǒng)也普遍存在磨煤機(jī)啟動(dòng)助燃油消耗大這一缺點(diǎn)。按照該機(jī)組磨煤機(jī)啟動(dòng)邏輯要求，為了保證燃燒的穩(wěn)定、充分，啟動(dòng)磨煤機(jī)必須滿足一定的火焰聯(lián)鎖條件。即使在鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行中，如需要啟動(dòng)磨謀機(jī)，仍需投入該磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的燃燒器層或相鄰層的部分或全部油槍，由油槍點(diǎn)燃煤粉燃燒器并為其助燃，直至煤粉燃燒器出力正常、燃燒穩(wěn)定，才允許油槍退出運(yùn)行。

　　在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，由于燃料量小、爐溫低、燃燒不穩(wěn)定，油槍對(duì)煤粉著火的支持是必須的，但鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行中，鍋爐底層爐溫已達(dá)1000℃以上，且鍋爐配置了易于點(diǎn)火穩(wěn)燃的低氮型DS旋流燃燒器，磨煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)煤粉不需要油槍來(lái)點(diǎn)燃。經(jīng)研究試驗(yàn)，在鍋爐正常運(yùn)行中，沒(méi)有油槍助燃的情況下，磨煤機(jī)啟動(dòng)順利，煤燃燒器著火迅速，火焰穩(wěn)定。在充分考慮安全的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員將磨煤機(jī)啟動(dòng)必須投油助燃的邏輯做了修改：當(dāng)機(jī)組負(fù)荷高于360MW時(shí)，磨煤機(jī)允許不投油啟動(dòng)。

　　此項(xiàng)措施，使該機(jī)組在日常調(diào)峰運(yùn)行中，啟磨不再消耗燃油，按原來(lái)日常啟磨每次燒油2~5t計(jì)算，每年至少可節(jié)約助燃油600t.

　　2．3．2 改進(jìn)原熱控保護(hù)邏輯，消除磨煤機(jī)不必要跳閘

　　直吹式制粉系統(tǒng)中，磨煤機(jī)跳閘對(duì)鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行威脅很大。一旦發(fā)生磨煤機(jī)運(yùn)行中跳閘，鍋爐燃燒迅速惡化，不得不投油穩(wěn)燃。該機(jī)組投產(chǎn)初期，由于磨煤機(jī)油站邏輯設(shè)計(jì)不盡合理，原設(shè)計(jì)磨煤機(jī)頂瓦油壓低無(wú)延時(shí)跳，頂瓦油泵出口濾網(wǎng)堵塞無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線清理，磨煤機(jī)頻繁跳閘增大了燃油消耗。經(jīng)過(guò)多次攻關(guān)試驗(yàn)和分析論證，技術(shù)人員將磨煤機(jī)頂瓦油系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，將熱控保護(hù)邏輯中增加了50min延時(shí)，實(shí)現(xiàn)了頂瓦油泵出口濾網(wǎng)堵塞在線清理，減少了磨煤機(jī)因油系統(tǒng)故障跳閘次數(shù)，降低了助燃油消耗，保證了鍋爐燃燒穩(wěn)定。

　　2．4 加強(qiáng)設(shè)備治理，降低鍋爐不投油穩(wěn)燃負(fù)荷

　　由于該電站鍋爐水冷壁設(shè)計(jì)了大面積和衛(wèi)燃帶，在機(jī)組投產(chǎn)后，一度存在嚴(yán)重的鍋爐結(jié)焦，并且火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可靠性差，爐膛落焦經(jīng)常造成鍋爐燃燒惡化、火檢閃動(dòng)而滅火，初期僅能實(shí)現(xiàn)450MW負(fù)荷不投油穩(wěn)燃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于不投油穩(wěn)燃負(fù)荷50%BMCR的設(shè)計(jì)值。

　　為此，該電站采取了一系列減輕鍋爐結(jié)焦，保證鍋爐燃燒穩(wěn)定性的措施：①去除一部分衛(wèi)燃帶，保留的穩(wěn)衛(wèi)燃帶用隔離帶分割成小塊，避免大焦塊的形成。②改造燃料配煤系統(tǒng)，結(jié)合鍋爐結(jié)焦情況和運(yùn)行參數(shù)選擇該鍋爐適用的煤種。③安裝遠(yuǎn)射程大力吹灰器，及時(shí)清除爐膛積渣。④進(jìn)行噴燃器葉片調(diào)整、燃燒配風(fēng)等優(yōu)化燃燒調(diào)整。⑤更換更加可靠靈敏的火檢裝置。

　　通過(guò)這些措施，該機(jī)組爐膛結(jié)焦得到有效控制，鍋爐燃燒穩(wěn)定性極大增強(qiáng)，最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷降低到400MW，使機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中全部停油的時(shí)間得以提前，同時(shí)也減少了運(yùn)行中降負(fù)荷投油的幾率。

　　3 尚待挖掘的節(jié)油潛力分析

　　3．1 冷態(tài)啟動(dòng)中投粉時(shí)間的提前

　　目前，很多大型燃煤機(jī)組都在探索機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)中汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前投粉以節(jié)省燃油的方法，其中的難點(diǎn)主要是：①煤種與爐膛溫度是否允許，煤粉的揮發(fā)份直接關(guān)系到煤粉的著火溫度，采取措施提高啟動(dòng)初期的爐膛的溫度和一、二次風(fēng)溫，確保煤粉著火和穩(wěn)燃是實(shí)現(xiàn)早投粉的關(guān)鍵。在布置多臺(tái)機(jī)組的電站中，可以引出臨爐高溫?zé)煔鈦?lái)加熱提高啟動(dòng)鍋爐的爐膛及一、二次溫度。②投粉后汽溫汽壓增長(zhǎng)較快，如何有效控制汽輪機(jī)脹差的問(wèn)題。可以嘗試增加汽缸夾層法蘭螺栓加熱系統(tǒng)，使缸脹加快，以適應(yīng)提前投粉后轉(zhuǎn)子的較快的膨脹。③為了避免鍋爐受熱面超溫?fù)p壞及煤粉積聚在空預(yù)器處，應(yīng)減少磨煤機(jī)啟動(dòng)后最低煤量值，采用投入部分噴燃器的方式，改善配風(fēng)以優(yōu)化煤粉燃燒狀況，減少不完全燃燒帶來(lái)的火焰上移。

　　3．2 進(jìn)一步提高鍋爐燃燒穩(wěn)定性，降低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷至設(shè)計(jì)值

　　目前由于鍋爐依然存在一定程度的結(jié)焦，該電站仍未實(shí)現(xiàn)最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷50%BMCR的設(shè)計(jì)值，隨著設(shè)備治理的加強(qiáng)，鍋爐結(jié)焦進(jìn)一步減輕，鍋爐燃燒愈加穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)最低斷油穩(wěn)燃負(fù)荷330MW的目標(biāo)后，將進(jìn)一步降低穩(wěn)燃油耗。

　　3．3 改造油槍，降低油槍耗油量

　　隨著油槍技術(shù)的飛速發(fā)展，耗油量小，易于點(diǎn)火穩(wěn)燃的小油槍成為市場(chǎng)的主流，今后在設(shè)備改造中，將逐步選用節(jié)油、經(jīng)濟(jì)的油槍，以節(jié)約燃油。

　　4 小結(jié)

　　通過(guò)多年的努力，該大型機(jī)組在節(jié)油工作上取得了不小的成績(jī)，單機(jī)耗油量由2002年的月均320t左右降低到2004年的月均49t，節(jié)油效果顯著。今后的節(jié)油工作將從管理、運(yùn)行操作、技術(shù)革新等多方面入手繼續(xù)開展下去，進(jìn)一步增強(qiáng)全體員工的節(jié)油意識(shí)，實(shí)現(xiàn)大型燃煤機(jī)組節(jié)能降耗的新突破。相關(guān)文章水輪發(fā)電機(jī)組缺陷的處理與改造常用隔膜泵選型和分類介紹化工單螺桿泵的選型分析與比較淺談如何在焊接前調(diào)整取料機(jī)箱梁淺談機(jī)械壓力機(jī)安裝精度調(diào)整鍋爐用鋼管及鋼材料安全甲醇罐區(qū)的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性分析及防火……

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