談大型火電站鍋爐節(jié)油技術(shù)

　　摘要：介紹國內(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，并分析該電站現(xiàn)有的節(jié)油潛力，提出今后節(jié)油工作的重點和方向。

　　關(guān)鍵詞：電站鍋爐；節(jié)油；燃煤機組

　　在燃煤機組運行中，助燃油一般用于鍋爐點火及運行穩(wěn)燃。有關(guān)資料顯示：2000年國內(nèi)30萬kW及60萬kW機組冷態(tài)啟動機組平均用油量分別為908.24t/臺和451.62t/臺，其年平均穩(wěn)燃用油量分別為546.8t/臺及359.8t/臺。隨著國際能源需求的迅猛增長，原油價格迅速上揚，挖掘燃煤機組節(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，增強自身市場競爭力的重要手段之一。

　　1 國內(nèi)某大型燃煤機組設(shè)備概述及其燃油消耗情況

　　機組額定負荷660MW，鍋爐為德國產(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號柴油點火助燃，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)按雙進出磨煤機冷一次風(fēng)機正壓直吹式系統(tǒng)設(shè)計，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，在爐膛中呈對沖燃燒（前后墻各3排垂直錯列布置）。前、后墻燃燒器上布置有兩層燃盡風(fēng)噴嘴。

　　機組于2002年10月投產(chǎn)發(fā)電。投產(chǎn)初期，由于鍋爐存在嚴重的爐膛結(jié)焦，運行不穩(wěn)定，啟停次數(shù)多。機組冷態(tài)啟動一次需耗油260~300t，磨煤機啟動停助燃每月需60~100t.僅2002年10~12月，機組共消耗0號柴油960t，按當(dāng)時油價3000元/t計算，燃油成本288萬元，在一定程度上影響了機組的經(jīng)濟效益。為此，電站技術(shù)人員深入研究主、輔機設(shè)備技術(shù)特點，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 機組冷態(tài)啟動節(jié)油

　　大型機組冷態(tài)啟動過程是一個復(fù)雜的不穩(wěn)定的傳熱、流動過程。由于冷態(tài)啟動前鍋爐、汽輪機各部件壓力、溫度接近環(huán)境壓力、溫度，鍋爐升溫升壓、汽輪機暖缸、暖機需要一定的時間，檢修后的機組冷態(tài)啟動過程中，發(fā)電機和汽輪機需要做多項試驗，鍋爐只能維持在低參數(shù)狀態(tài)下運行，需要消耗大量燃油。因此，研究設(shè)備特點，合理安排機組冷態(tài)啟動步驟，盡量縮短啟動時間，可以節(jié)約大量燃油。

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

　　（2）汽包上水時，在汽包壁溫差允許的情況下（該機組汽包壁溫差要求任意兩點不大于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℃，縮短汽包起壓時間，利于機組節(jié)油。

　?。?）試運中，一度存在鍋爐油槍冷態(tài)點火著火困難的問題，經(jīng)常出現(xiàn)油槍點燃后燃燒不穩(wěn)而滅火，不得不頻繁點火，燃油消耗增加。經(jīng)不斷摸索，根據(jù)油槍投入時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)油槍點火能夠順暢、穩(wěn)定，同時減少了燃油不完全燃燒損失。

　　（4）該機組汽輪機中壓轉(zhuǎn)子預(yù)暖通過軸封漏氣進行，中壓轉(zhuǎn)子中心溫度達到54.4℃為合格，預(yù)暖需時4h左右。為了縮短中壓轉(zhuǎn)子預(yù)暖時間，技術(shù)人員將預(yù)暖時軸封蒸汽壓力由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)暖時間縮短到2h左右。

　　經(jīng)實施以上措施，縮短了機組冷態(tài)啟動的時間，冷態(tài)啟動一次耗油量由原來的260t以上減少到130~150t.

　　2．2 機組溫、熱態(tài)啟動節(jié)油

　　機組溫、熱態(tài)啟動節(jié)油措施主要是提前投入煤粉燃燒。在冷態(tài)啟動中，由于鍋爐維持低負荷時間較長，相應(yīng)爐內(nèi)燃燒強度及爐膛火焰溫度均較低，投粉過早、粉量過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，在一定條件下會產(chǎn)生二次燃燒，燒損空預(yù)器。因此，冷態(tài)啟動投粉一般選擇在發(fā)電機并網(wǎng)后、鍋爐所產(chǎn)蒸汽已可經(jīng)汽輪機泄放后進行，以利于汽壓、汽溫的控制。在機組溫、熱態(tài)啟動中，根據(jù)汽溫、汽壓及汽輪機脹差情況，電站技術(shù)人員將啟磨投粉時間提前到機組沖轉(zhuǎn)前，投粉后即進行汽輪機沖轉(zhuǎn)、發(fā)電機并網(wǎng)操作，既加快了機組代負荷速度，同時也節(jié)省了燃油。

　　2．3 磨煤機節(jié)油

　　2．3．1 磨煤機啟動節(jié)油

　　該機組配置的雙進雙出一次風(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)了大型機組鍋爐容量大、燃煤量大的需要，充分體現(xiàn)了雙進雙出球磨機出力大，磨內(nèi)存粉量多、出力易于調(diào)節(jié)、系統(tǒng)簡單靈活等一系列特點。但這種制粉系統(tǒng)也普遍存在磨煤機啟動助燃油消耗大這一缺點。按照該機組磨煤機啟動邏輯要求，為了保證燃燒的穩(wěn)定、充分，啟動磨煤機必須滿足一定的火焰聯(lián)鎖條件。即使在鍋爐穩(wěn)定運行中，如需要啟動磨謀機，仍需投入該磨煤機對應(yīng)的燃燒器層或相鄰層的部分或全部油槍，由油槍點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，才允許油槍退出運行。

　　在鍋爐啟動過程中，由于燃料量小、爐溫低、燃燒不穩(wěn)定，油槍對煤粉著火的支持是必須的，但鍋爐穩(wěn)定運行中，鍋爐底層爐溫已達1000℃以上，且鍋爐配置了易于點火穩(wěn)燃的低氮型DS旋流燃燒器，磨煤機啟動時煤粉不需要油槍來點燃。經(jīng)研究試驗，在鍋爐正常運行中，沒有油槍助燃的情況下，磨煤機啟動順利，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)人員將磨煤機啟動必須投油助燃的邏輯做了修改：當(dāng)機組負荷高于360MW時，磨煤機允許不投油啟動。

　　此項措施，使該機組在日常調(diào)峰運行中，啟磨不再消耗燃油，按原來日常啟磨每次燒油2~5t計算，每年至少可節(jié)約助燃油600t.

　　2．3．2 改進原熱控保護邏輯，消除磨煤機不必要跳閘

　　直吹式制粉系統(tǒng)中，磨煤機跳閘對鍋爐的安全、穩(wěn)定運行威脅很大。一旦發(fā)生磨煤機運行中跳閘，鍋爐燃燒迅速惡化，不得不投油穩(wěn)燃。該機組投產(chǎn)初期，由于磨煤機油站邏輯設(shè)計不盡合理，原設(shè)計磨煤機頂瓦油壓低無延時跳，頂瓦油泵出口濾網(wǎng)堵塞無法實現(xiàn)在線清理，磨煤機頻繁跳閘增大了燃油消耗。經(jīng)過多次攻關(guān)試驗和分析論證，技術(shù)人員將磨煤機頂瓦油系統(tǒng)進行了技術(shù)改造，將熱控保護邏輯中增加了50min延時，實現(xiàn)了頂瓦油泵出口濾網(wǎng)堵塞在線清理，減少了磨煤機因油系統(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 加強設(shè)備治理，降低鍋爐不投油穩(wěn)燃負荷

　　由于該電站鍋爐水冷壁設(shè)計了大面積和衛(wèi)燃帶，在機組投產(chǎn)后，一度存在嚴重的鍋爐結(jié)焦，并且火焰監(jiān)測系統(tǒng)可靠性差，爐膛落焦經(jīng)常造成鍋爐燃燒惡化、火檢閃動而滅火，初期僅能實現(xiàn)450MW負荷不投油穩(wěn)燃，遠遠低于不投油穩(wěn)燃負荷50%BMCR的設(shè)計值。

　　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)焦情況和運行參數(shù)選擇該鍋爐適用的煤種。③安裝遠射程大力吹灰器，及時清除爐膛積渣。④進行噴燃器葉片調(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。

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

　　3 尚待挖掘的節(jié)油潛力分析

　　3．1 冷態(tài)啟動中投粉時間的提前

　　目前，很多大型燃煤機組都在探索機組冷態(tài)啟動中汽輪機沖轉(zhuǎn)前投粉以節(jié)省燃油的方法，其中的難點主要是：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)燃是實現(xiàn)早投粉的關(guān)鍵。在布置多臺機組的電站中，可以引出臨爐高溫?zé)煔鈦砑訜崽岣邌渝仩t的爐膛及一、二次溫度。②投粉后汽溫汽壓增長較快，如何有效控制汽輪機脹差的問題?？梢試L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損壞及煤粉積聚在空預(yù)器處，應(yīng)減少磨煤機啟動后最低煤量值，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的火焰上移。

　　3．2 進一步提高鍋爐燃燒穩(wěn)定性，降低不投油穩(wěn)燃負荷至設(shè)計值

　　目前由于鍋爐依然存在一定程度的結(jié)焦，該電站仍未實現(xiàn)最低不投油穩(wěn)燃負荷50%BMCR的設(shè)計值，隨著設(shè)備治理的加強，鍋爐結(jié)焦進一步減輕，鍋爐燃燒愈加穩(wěn)定，實現(xiàn)最低斷油穩(wěn)燃負荷330MW的目標(biāo)后，將進一步降低穩(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，易于點火穩(wěn)燃的小油槍成為市場的主流，今后在設(shè)備改造中，將逐步選用節(jié)油、經(jīng)濟的油槍，以節(jié)約燃油。

　　4 小結(jié)

　　通過多年的努力，該大型機組在節(jié)油工作上取得了不小的成績，單機耗油量由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、運行操作、技術(shù)革新等多方面入手繼續(xù)開展下去，進一步增強全體員工的節(jié)油意識，實現(xiàn)大型燃煤機組節(jié)能降耗的新突破。相關(guān)文章水輪發(fā)電機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)整取料機箱梁淺談機械壓力機安裝精度調(diào)整鍋爐用鋼管及鋼材料安全甲醇罐區(qū)的火災(zāi)爆炸危險性分析及防火……

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