張廣文,高玉新

（1.華北電力設(shè)計(jì)院工程有限公司,北京 100120;2.燕山湖發(fā)電廠有限公司,遼寧 朝陽(yáng) 122000）

1 節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)的比較

當(dāng)前,火力發(fā)電廠節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)主要有等離子點(diǎn)火技術(shù)和少油點(diǎn)火技術(shù)。等離子點(diǎn)火技術(shù)是利用磁場(chǎng)控制電離產(chǎn)生的直流空氣等離子體,形成高溫“火核”以引燃煤粉的技術(shù);少油點(diǎn)火技術(shù)是將霧化成的超細(xì)油滴在極短的時(shí)間內(nèi)加熱氣化后引燃,產(chǎn)生高溫“火核”以引燃煤粉的技術(shù)。這兩種技術(shù)均為內(nèi)燃式燃燒器,均已在國(guó)內(nèi)大中型電廠得到了廣泛應(yīng)用,由于等離子技術(shù)起步較早,故其業(yè)績(jī)較多。

2 種節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)的主要特點(diǎn)如表1所示。

2 工程概況

2.1 裝機(jī)規(guī)模

本期工程新建2臺(tái)600 MW國(guó)產(chǎn)超臨界燃煤直接空冷機(jī)組,同步建設(shè)煙氣脫硫設(shè)施,預(yù)留煙氣脫硝的條件。鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)分別由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司、哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司和哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)、制造和供貨。

2.2 煤質(zhì)條件

設(shè)計(jì)和校核煤種的煤質(zhì)資料如表2所示。

2.3 鍋爐型式

鍋爐型式為超臨界參數(shù)變壓直流爐,前后墻對(duì)沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣的П型爐。采用旋流式燃燒器,前后墻布置,前墻布置4層燃燒器,后墻布置3層燃燒器。

表1 2種節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)的主要特點(diǎn)比較

表2 設(shè)計(jì)和校核煤種的煤質(zhì)及灰成分分析

2.4 制粉系統(tǒng)

采用中速磨煤機(jī)冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng),每臺(tái)爐配7臺(tái)中速磨煤機(jī),對(duì)于設(shè)計(jì)煤種,6臺(tái)磨煤機(jī)可滿足鍋爐MCR工況運(yùn)行的要求,其中1臺(tái)備用;對(duì)于校核煤種,7臺(tái)磨煤機(jī)全部投運(yùn)可滿足鍋爐MCR工況運(yùn)行的要求。每臺(tái)磨煤機(jī)帶鍋爐的一層燃燒器。磨煤機(jī)為長(zhǎng)春發(fā)電設(shè)備有限責(zé)任公司產(chǎn)品,型號(hào)為MPS225HP-Ⅱ。

3 節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)方案

3.1 煤質(zhì)特點(diǎn)

本工程燃用褐煤,設(shè)計(jì)煤種和校核煤種的Vdaf分別為47.97%和46.91%;Mar分別為29.6%和33%;Mad分別為14.2%和15%;Ad分別為22.7%和28.5%,屬于高揮發(fā)分、高水分、中等灰分煤質(zhì)。該煤質(zhì)易于點(diǎn)燃,但穩(wěn)燃性差,若煤粉干燥不充分,煤粉水分高,則煤粉不易引燃。

3.2 適合本工程的節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)

根據(jù)工程煤質(zhì)特點(diǎn)、節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)特點(diǎn)和調(diào)研掌握的情況,本工程節(jié)油點(diǎn)火方案擬采用少油點(diǎn)火技術(shù)。

a.煤質(zhì)特點(diǎn)要求

本工程為高水分褐煤。若煤質(zhì)波動(dòng)或冷爐制粉系統(tǒng)出力不足等原因造成煤粉水分增大,超出設(shè)計(jì)值,就會(huì)引起煤粉著火困難。若煤質(zhì)波動(dòng),造成灰分增大,超出設(shè)計(jì)值,同樣會(huì)引起著火困難。

煤質(zhì)的高水分性要求冷爐制粉系統(tǒng)必須采用風(fēng)道燃燒器的型式,常規(guī)的蒸汽暖風(fēng)器型式不能滿足啟磨的熱空氣溫度要求。風(fēng)道燃燒器需要消耗少量的燃油。其燃油系統(tǒng)可以與少油點(diǎn)火燃燒器的油系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)計(jì)。

b.由節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)的特點(diǎn)決定

點(diǎn)燃無(wú)煙煤、貧煤及高水分等難著火的煤種需要較大的點(diǎn)火能量。等離子發(fā)生器的功率有限,引燃這些煤種存在技術(shù)上的困難。而少油點(diǎn)火技術(shù),其點(diǎn)火能量可調(diào)整,沒(méi)有上限約束,可以點(diǎn)燃難燃煤種。

綜上所述,等離子燃燒器的煤種適應(yīng)性弱,系統(tǒng)復(fù)雜,初投資高,可靠性差,陰極壽命短,維護(hù)成本高;少油點(diǎn)火燃燒器的煤種適應(yīng)性強(qiáng),系統(tǒng)簡(jiǎn)單,初投資低,可靠性強(qiáng),壽命長(zhǎng),維護(hù)成本低。決策過(guò)程中調(diào)研了已投運(yùn)的大唐七臺(tái)河發(fā)電有限責(zé)任公司二期工程2×600 MW機(jī)組和大唐長(zhǎng)春第三熱電廠2×350 MW供熱機(jī)組新建工程,一個(gè)燃用次煙煤,一個(gè)燃用褐煤,均采用了少油點(diǎn)火技術(shù),正是出于以上考慮。

4 方案實(shí)施

4.1 少油點(diǎn)火燃燒器具備的功能

a.少油點(diǎn)火燃燒器在鍋爐達(dá)到斷油負(fù)荷后,可以切斷小油槍作為普通主燃燒器正常使用,此期間不應(yīng)造成鍋爐受熱面超溫、燃燒器結(jié)渣、鍋爐效率降低、NOx升高等問(wèn)題。

b.少油點(diǎn)火燃燒器可以在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)投入使用,起到穩(wěn)定燃燒的作用。

4.2 少油點(diǎn)火燃燒器改造方案

對(duì)于燃用揮發(fā)分高的煙煤的電廠,一般僅改造1層燃燒器,即可實(shí)現(xiàn)在鍋爐啟動(dòng)和低負(fù)荷穩(wěn)燃階段不投大油槍。

本工程在采用少油點(diǎn)火燃燒器技術(shù)后,在鍋爐啟動(dòng)、低負(fù)荷穩(wěn)燃情況下,要求不投入大油槍,僅采用少油點(diǎn)火燃燒器即可。為了實(shí)現(xiàn)這一要求,必須落實(shí)改造幾層煤粉燃燒器的問(wèn)題。

對(duì)于改造1層少油點(diǎn)火燃燒器還是多層少油點(diǎn)火燃燒器,首先要滿足2個(gè)條件：改造1層少油點(diǎn)火燃燒器,當(dāng)對(duì)應(yīng)的制粉系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí),空預(yù)器出口風(fēng)溫要滿足啟動(dòng)另1臺(tái)磨煤機(jī)（該磨在最小負(fù)荷下工作）的制粉條件;而爐膛溫度能點(diǎn)燃另1臺(tái)磨煤機(jī)的煤粉。2個(gè)條件必須同時(shí)滿足,否則必須改造2層甚至3層燃燒器。

通過(guò)了解,褐煤煤粉需要在550～600℃的爐膛溫度中引燃并充分燃燒。通過(guò)制粉系統(tǒng)計(jì)算,磨煤機(jī)在其最小負(fù)荷下,需要的熱風(fēng)溫度至少在180℃以上,空預(yù)器出口的熱風(fēng)溫度至少為215℃。

本工程每臺(tái)爐安裝7臺(tái)磨煤機(jī),每臺(tái)磨煤機(jī)的設(shè)計(jì)出力為75 t/h（設(shè)計(jì)煤種、校核煤種）。當(dāng)1臺(tái)磨煤機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)出力的100%時(shí),可以帶鍋爐BMCR負(fù)荷的19%/15%左右（設(shè)計(jì)煤種/校核煤種）。

由于廠家未能提供鍋爐19%/15%BMCR工況的熱力計(jì)算參數(shù),通過(guò)已有工況熱力參數(shù)的推算,在19%/15%BMCR工況下,爐膛溫度約為500℃;空預(yù)器出口一次熱風(fēng)溫度會(huì)在200℃左右。因此,啟動(dòng)1臺(tái)磨煤機(jī)（對(duì)應(yīng)改造為少油點(diǎn)火的燃燒器）,即使磨煤機(jī)達(dá)到了額定出力（此運(yùn)行方式對(duì)燃燒器是不安全的）,也不具備投第2臺(tái)磨煤機(jī)的條件,即不具備冷爐制粉的熱風(fēng)條件,不具備引燃、燃燼煤粉的爐膛溫度條件。因此,無(wú)論是從系統(tǒng)運(yùn)行安全的角度考慮,還是從系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的角度考慮,均需要改造另1層煤粉燃燒器為少油點(diǎn)火燃燒器。

當(dāng)2層少油點(diǎn)火燃燒器投入運(yùn)行時(shí),即2臺(tái)磨煤機(jī)投入運(yùn)行、且達(dá)到額定出力時(shí),可以帶鍋爐BMCR負(fù)荷的38%/30%左右（設(shè)計(jì)煤種/校核煤種）。根據(jù)廠家提供的熱力參數(shù),爐膛溫度在900℃以上,空預(yù)器出口一次熱風(fēng)溫度在330℃以上。因此,具備了投運(yùn)第3臺(tái)磨煤機(jī)的條件。

改造2層少油點(diǎn)火燃燒器后,對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)不必達(dá)到額定滿負(fù)荷,只要爐膛溫度和空預(yù)器出口風(fēng)溫滿足要求,便可投入第3臺(tái)磨煤機(jī),這對(duì)于系統(tǒng)的安全運(yùn)行是有利的。

4.3 冷爐制粉系統(tǒng)熱風(fēng)加熱器的選擇

磨煤機(jī)冷爐制粉系統(tǒng)的作用是在鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中使磨煤機(jī)具備啟動(dòng)條件,磨制出合格的煤粉。工程實(shí)踐中一般采用本爐制粉。其系統(tǒng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行方便,關(guān)鍵是解決制粉用熱風(fēng)的來(lái)源問(wèn)題。對(duì)于煙煤鍋爐,由于煙煤水分相對(duì)較小,冷爐制粉的熱風(fēng)一般采用蒸汽加熱器的方式。對(duì)于高水分褐煤,當(dāng)磨煤機(jī)負(fù)荷在60%時(shí),磨煤機(jī)前的熱風(fēng)溫度至少為270℃,在認(rèn)為沒(méi)有冷風(fēng)漏入以及換熱器端差10℃的情況下,加熱蒸汽的壓力為6.4 MPa。電廠輔助蒸汽參數(shù)一般為P=1.0MPa,t=350℃。因此,本工程煤質(zhì)的特點(diǎn)決定了冷爐制粉系統(tǒng)必須采用風(fēng)道燃燒器方案解決熱風(fēng)的來(lái)源問(wèn)題。

5 結(jié)論

a.改造2層煤粉燃燒器為少油點(diǎn)火燃燒器,對(duì)應(yīng)2臺(tái)磨煤機(jī)。

b.改造后的少油點(diǎn)火燃燒器具有冷爐啟動(dòng)、低負(fù)荷穩(wěn)燃和主燃燒器的功能。

c.冷爐制粉系統(tǒng)的加熱器采用風(fēng)道燃燒器方案。