張 巖

（中國(guó)大唐集團(tuán)公司山西分公司，山西 太原 030002）

國(guó)產(chǎn)2 060 t/h“W”型火焰鍋爐安全經(jīng)濟(jì)啟動(dòng)

張 巖

（中國(guó)大唐集團(tuán)公司山西分公司，山西 太原 030002）

“W”型火焰鍋爐采用了分級(jí)送風(fēng)的雙拱絕熱爐膛等措施以解決劣質(zhì)無(wú)煙煤的著火及燃盡問(wèn)題，但目前國(guó)內(nèi)運(yùn)行的同類型鍋爐在啟動(dòng)過(guò)程中普遍存在著啟動(dòng)用油量大，汽溫波動(dòng)大、屏過(guò)管壁超溫等問(wèn)題。為解決該問(wèn)題國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組大多采用投入大量減溫水、減小二次風(fēng)量等措施，但效果均不太理想。某電廠采用優(yōu)化啟動(dòng)操作、去除部分衛(wèi)燃帶耙釘、油槍改造等措施后，冷態(tài)啟動(dòng)用油量由最初的240 t/次降至100 t/次左右，且屏過(guò)在啟動(dòng)中無(wú)超溫現(xiàn)象。

“W”型火焰；超溫；節(jié)油

某電廠安裝有2臺(tái)國(guó)產(chǎn)2 060 t/h“W”型火焰鍋爐，由東方鍋爐廠引進(jìn)美國(guó)F.W公司技術(shù)設(shè)計(jì)制造，型號(hào)為DG2060/17.6-II3。該鍋爐在低揮發(fā)分無(wú)煙煤著火及穩(wěn)燃方面有較大的突破，但運(yùn)行中存在啟動(dòng)過(guò)程中用油量大、屏過(guò)管壁超溫等嚴(yán)重問(wèn)題。

1 鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1 煤質(zhì)特性

鍋爐設(shè)計(jì)煤種為晉東南無(wú)煙煤，特點(diǎn)為揮發(fā)分低（Vdaf=7.14），煤質(zhì)硬，哈氏可磨系數(shù)僅為38，為目前國(guó)內(nèi)極難研磨、極難著火及燃盡的無(wú)煙煤之一，其特性見表1。

表1 設(shè)計(jì)煤質(zhì)特性

1.2 制粉系統(tǒng)

制粉系統(tǒng)采用冷一次風(fēng)正壓直吹式系統(tǒng)。配置6臺(tái)雙進(jìn)雙出球磨煤機(jī)，型號(hào)為BBD4760，磨煤機(jī)兩端分離器有調(diào)節(jié)葉片調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度。

1.3 燃燒系統(tǒng)

鍋爐共布置有36只雙旋風(fēng)筒濃淡分離式燃燒器。燃燒器采用分級(jí)配風(fēng)調(diào)節(jié)，每個(gè)燃燒器對(duì)應(yīng)1個(gè)配風(fēng)調(diào)節(jié)單元（共36個(gè)單元），每1單元內(nèi)布置6個(gè)二次風(fēng)道及擋板，其中A、B、C擋板控制拱上部分的二次風(fēng)量，D、E、F擋板控制拱下部分的二次風(fēng)量。

1.4 鍋爐爐膛

鍋爐分為上、下爐膛兩部分，為了提高著火區(qū)和燃燒區(qū)的溫度，在下爐膛拱部、前后垂直墻、翼墻、側(cè)墻等部位原設(shè)計(jì)有衛(wèi)燃帶，但鑒于已運(yùn)行的同類型鍋爐排煙溫度較高，在施工過(guò)程中爐膛有278 m2的區(qū)域未敷設(shè)衛(wèi)燃帶。

1.5 汽溫調(diào)節(jié)

主汽溫度主要通過(guò)兩級(jí)噴水減溫來(lái)調(diào)節(jié)。其中一級(jí)減溫器布置在低過(guò)至全大屏的連接管上，是過(guò)熱汽溫的主要調(diào)節(jié)手段。二級(jí)減溫器布置在全大屏過(guò)熱器和高過(guò)之間，主要用來(lái)調(diào)節(jié)高溫過(guò)熱器出口蒸汽溫度，在運(yùn)行中作汽溫的微調(diào)節(jié)。

再熱汽溫主要采用擋板調(diào)溫方式，在尾部低溫過(guò)熱器和低溫再熱器下面布置有煙氣調(diào)節(jié)擋板。在再熱蒸汽的進(jìn)口管道上設(shè)計(jì)有事故噴水減溫裝置，用于緊急狀態(tài)下控制再熱汽溫。

1.6 點(diǎn)火裝置

鍋爐每個(gè)燃燒器配1支機(jī)械霧化式油槍，共36支，設(shè)計(jì)有C擋板為油槍供風(fēng)。

2 啟動(dòng)過(guò)程中存在的問(wèn)題

2.1 機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)用油量大

鍋爐自投產(chǎn)以來(lái)，冷態(tài)啟動(dòng)用油量一直居高不下，最高時(shí)達(dá)到280 t，普遍在240 t左右。造成用油量大的主要原因?yàn)闊o(wú)煙煤本身著火和燃盡都比較困難，為保證煤粉充分引燃啟動(dòng)過(guò)程中投油量比較大，啟動(dòng)后期撤油槍速度也較慢。

2.2 啟動(dòng)過(guò)程中屏過(guò)超溫

鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)經(jīng)常發(fā)生屏過(guò)超溫現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅受熱面的安全運(yùn)行，制約著機(jī)組啟動(dòng)速度。發(fā)生超溫的主要階段為啟磨投粉過(guò)程中，主要原因?yàn)闊嶝?fù)荷與蒸汽流量間的不平衡，另外爐內(nèi)火焰中心高，火焰行程長(zhǎng)也是造成超溫的另一個(gè)關(guān)鍵因素。

2.3 啟動(dòng)過(guò)程中主再熱汽溫波動(dòng)大

由于爐內(nèi)燃燒室衛(wèi)燃帶敷設(shè)過(guò)多等原因?qū)е聠?dòng)中蒸汽壓力和溫度嚴(yán)重不匹配，造成汽溫對(duì)減溫水依賴過(guò)大，難以調(diào)節(jié)，波動(dòng)較大，延誤時(shí)間，耗費(fèi)燃油。

3 運(yùn)行優(yōu)化及安全經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 投運(yùn)爐底蒸汽加熱系統(tǒng)

鍋爐設(shè)計(jì)有爐底蒸汽加熱系統(tǒng)，輔汽從下降管底部接入。在點(diǎn)火前可使?fàn)t水和金屬壁溫緩慢上升，減少鍋爐汽包上下壁溫差，加快啟動(dòng)速度，節(jié)省冷態(tài)啟動(dòng)用油量。在機(jī)組調(diào)試初期，投運(yùn)該系統(tǒng)時(shí)出現(xiàn)過(guò)水冷壁管及下降管振動(dòng)，導(dǎo)致投產(chǎn)初期一直無(wú)法正常使用。造成水冷壁管及下降管振動(dòng)的原因是由于爐底蒸汽加熱時(shí)水冷壁與下降管的水流方向與正常運(yùn)行時(shí)的水循環(huán)流動(dòng)方向正好相反，所以投入爐底加熱系統(tǒng)前，必須確保汽包內(nèi)爐水淹沒(méi)汽水分離器出口（約在+300 mm的汽包水位處，并注意保護(hù)值），從而爐水能通過(guò)旋風(fēng)分離器進(jìn)入汽包夾層與水冷壁上升管連通，形成連續(xù)的介質(zhì)流動(dòng)。解決了投運(yùn)過(guò)程中出現(xiàn)的水冷壁管及下降管振動(dòng)問(wèn)題，啟動(dòng)過(guò)程中投運(yùn)該系統(tǒng)，可使汽包壁溫加熱到120℃左右，爐膛內(nèi)部溫度可加熱到100℃左右，改善了點(diǎn)火條件，可使每次啟動(dòng)用油節(jié)約5～10 t左右。

3.2 加大二次風(fēng)量

為防止啟動(dòng)投粉時(shí)管壁超溫，在點(diǎn)火時(shí)將二次風(fēng)量都控制的比較小，在220～240 m3/s之間，這樣造成點(diǎn)火時(shí)油槍供風(fēng)量不足，燃燒不完全，爐內(nèi)火焰發(fā)黃、發(fā)黑，行程較短。針對(duì)燃油的特點(diǎn)必須在著火初期供給充足，將二次風(fēng)量增加至280～300 m3/s之間，此時(shí)爐內(nèi)火焰發(fā)亮，剛性增強(qiáng)，行程增長(zhǎng)，火核溫度達(dá)到1 300～1 400℃之間，煙囪中無(wú)黑煙冒出，在減小損失的同時(shí)提高了爐膛溫度，為啟動(dòng)投粉創(chuàng)造了良好的條件。

3.3 控制主再熱汽溫

啟動(dòng)過(guò)程中主再熱汽溫應(yīng)滿足汽機(jī)的要求且避免大幅波動(dòng)，否則直接影響汽輪機(jī)的安全啟動(dòng)，如無(wú)有力的調(diào)整方法將會(huì)拖延啟動(dòng)時(shí)間，耗費(fèi)啟動(dòng)用油。通常調(diào)整汽溫的手段主要有減溫水量、二次風(fēng)量、油槍數(shù)量、蒸汽流量等。單一依靠某一種手段來(lái)調(diào)整汽溫是不可取的，例如通過(guò)減溫水量調(diào)整汽溫理論上是可以的，但實(shí)際上若單一采用減溫水量來(lái)調(diào)節(jié)由于操作難度較大極易造成汽溫大幅波動(dòng)。針對(duì)鍋爐和煤質(zhì)特性，采用各種手段相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)整汽溫，但在使用各種手段時(shí)應(yīng)有主次之分。

a）減溫水量調(diào)整汽溫效果直接，但減溫水量調(diào)整汽溫操作難度較大，極易造成汽溫波動(dòng)，將減溫水量調(diào)整至50～80 t/h，且不要頻繁調(diào)整。

b） 蒸汽流量（旁路開度）的變化影響汽溫變化，但蒸汽流量只作為次要的手段使用；另外當(dāng)出現(xiàn)調(diào)整旁路、開關(guān)疏水門、汽機(jī)暖閥沖轉(zhuǎn)等重大影響蒸汽流量變化的操作時(shí)，會(huì)導(dǎo)致汽溫發(fā)生波動(dòng)，故此時(shí)應(yīng)先做好聯(lián)系，做到預(yù)控，減小汽溫波動(dòng)范圍。

c）給水壓力直接影響到減溫水量從而導(dǎo)致汽溫波動(dòng)。當(dāng)汽包水位發(fā)生變化時(shí)運(yùn)行人員需要調(diào)整給水泵轉(zhuǎn)速來(lái)響應(yīng)，這時(shí)會(huì)造成減溫水母管壓力的變化，最終造成汽溫的波動(dòng)，所以在調(diào)整汽包水位過(guò)程中應(yīng)盡量保證減溫水母管壓力平穩(wěn)。

3.4 合理選擇投粉時(shí)機(jī)

投粉時(shí)機(jī)的選擇主要考慮煤粉氣流著火燃盡問(wèn)題，另外對(duì)于“W”型火焰鍋爐還應(yīng)考慮到局部熱負(fù)荷過(guò)高導(dǎo)致屏過(guò)管壁溫度超限、主再熱汽溫波動(dòng)等問(wèn)題。投粉時(shí)爐內(nèi)燃燒狀況經(jīng)驗(yàn)參數(shù)應(yīng)達(dá)到以下狀態(tài)：油槍約16支左右，二次風(fēng)量280～300 m3/s，蒸汽流量 260～270 t/h。

a）投粉前油槍的火核溫度實(shí)測(cè)值達(dá)到1 300～1 400℃，周圍煙氣溫度達(dá)到800℃左右，超過(guò)晉東南煤粉氣流著火溫度444℃（理論值），煤粉氣流著火問(wèn)題得到解決。

b） 在啟磨前沿爐寬均勻投運(yùn)約16支油槍，此時(shí)爐內(nèi)火焰發(fā)亮，負(fù)壓平穩(wěn)，爐膛火焰充滿度良好，沿爐寬溫度分布較為均勻，煤粉燃盡問(wèn)題得以解決。

c） 投粉前蒸汽流量應(yīng)達(dá)到260～270 t/h之間，滿足投粉初期受熱面冷卻流量。另外，屏過(guò)壁溫最高未超過(guò)430℃，避免了啟磨后屏過(guò)壁溫報(bào)警（530℃報(bào)警）。

3.5 優(yōu)化各臺(tái)磨煤機(jī)啟動(dòng)操作

磨煤機(jī)的啟動(dòng)操作技巧直接影響鍋爐的安全，各臺(tái)磨煤機(jī)的啟動(dòng)銜接是否合理嫻熟影響到啟動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性。在啟磨煤機(jī)時(shí)應(yīng)注意以下幾方面。

a）為節(jié)省啟動(dòng)時(shí)間，降低啟動(dòng)用油，在汽機(jī)定速后應(yīng)啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)，逐漸開始暖各臺(tái)磨煤機(jī)。

b）啟動(dòng)磨煤機(jī)時(shí)最好選擇6個(gè)火嘴運(yùn)行，使?fàn)t內(nèi)熱負(fù)荷分配均勻。

c） 磨煤機(jī)啟動(dòng)后調(diào)整F擋板開度在20%左右即可，盡量使火焰中心下移，改善屏過(guò)管壁溫度狀況（屏過(guò)為輻射特性受熱面）。

d）增加爐內(nèi)熱負(fù)荷過(guò)程中為避免受熱面壁溫過(guò)高，可采取開大高低壓旁路，增加蒸汽流量的方法。

e） 第2、3臺(tái)磨煤機(jī)啟動(dòng)間隔時(shí)間一般在25～30 min為宜，該過(guò)程啟動(dòng)控制重點(diǎn)為防止屏過(guò)受熱面管壁超溫，操作難點(diǎn)為調(diào)節(jié)蒸汽流量（通過(guò)旁路開度控制）和減溫水量。

在啟動(dòng)第2臺(tái)磨煤機(jī)前應(yīng)加大第1臺(tái)磨煤機(jī)出力，以增加啟動(dòng)冷卻蒸汽流量要求，通常應(yīng)將蒸汽流量增加至460 t/h左右方可啟動(dòng)第2臺(tái)磨煤機(jī)，此時(shí)油槍投運(yùn)個(gè)數(shù)應(yīng)為17支左右，高再前煙溫基本在490℃左右，屏過(guò)看火孔溫度可升至850℃左右，燃燒基本安全穩(wěn)定。

第3臺(tái)磨啟動(dòng)前應(yīng)加大前2臺(tái)磨煤機(jī)出力，通常情況下應(yīng)將蒸汽流量增加至550 t/h左右，此時(shí)油槍數(shù)量維持不變，高再前煙溫基本在550℃左右，屏過(guò)看火孔溫度可升至860℃左右。

3.6 防止屏式過(guò)熱器管壁溫度超溫措施

F.W公司設(shè)計(jì)的“W”型火焰鍋爐由于爐內(nèi)結(jié)構(gòu)原因，冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)屏過(guò)管壁超溫現(xiàn)象，嚴(yán)重影響管材壽命，同時(shí)減慢了啟動(dòng)速度，從而使該階段消耗了大量的燃油。

3.6.1 通過(guò)開大再熱器調(diào)節(jié)擋板來(lái)減小過(guò)熱器側(cè)煙氣流量

再熱汽溫的調(diào)溫方式為煙氣調(diào)節(jié)擋板，在啟動(dòng)過(guò)程中為了防止再熱器出現(xiàn)“干燒”情況，要求在點(diǎn)火過(guò)程中再熱器側(cè)煙氣擋板關(guān)閉，過(guò)熱器側(cè)煙氣擋板全開。在啟動(dòng)過(guò)程中過(guò)熱器側(cè)擋板全開后會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱器側(cè)煙氣流量增加，低過(guò)入口蒸汽溫度升高，一級(jí)減溫水流量增加最終導(dǎo)致其后屏過(guò)超溫。采取了以下措施后，緩解了屏過(guò)壁溫超溫問(wèn)題。

a）通過(guò)開大旁路開度，增加蒸汽流量，保證再熱器受熱面不受“干燒”。

b）投粉后開大再熱器側(cè)煙氣擋板，關(guān)小過(guò)熱器側(cè)煙氣擋板，減小過(guò)熱器側(cè)煙氣流量，降低低過(guò)入口蒸汽溫度，避免屏過(guò)管壁超溫。

3.6.2 減溫水量及蒸汽流量控制

控制屏過(guò)壁溫的主要操作手段有一級(jí)減溫水量及蒸汽流量（旁路開度控制），由于減溫水量投運(yùn)過(guò)多可能會(huì)導(dǎo)致減溫后的蒸汽溫度低于飽和溫度，故在操作過(guò)程中應(yīng)主要依靠蒸汽流量調(diào)節(jié)。

雖然管屏間的流量偏差導(dǎo)致每根管子的壁溫情況不盡相同，但超溫的管子一般都有規(guī)律性，啟動(dòng)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)視，尤其是蒸汽流量變化工況下，應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

3.7 啟動(dòng)后期及時(shí)撤油槍

機(jī)組并網(wǎng)后用油量占總用油量的42%～53%，為降低該階段用油必須及早撤出油槍，但過(guò)早過(guò)快撤油槍很可能造成燃燒惡化。以往撤油槍主要根據(jù)煙溫及汽壓等參數(shù)大致估算，缺乏爐內(nèi)燃燒狀況評(píng)估及精確的參數(shù)依據(jù)。通過(guò)多次測(cè)量煙溫，摸清了爐內(nèi)燃燒狀況，解決了以上問(wèn)題。

a）撤油槍前后，必須測(cè)量屏過(guò)看火孔處煙溫變化狀況，保證爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定，防止因撤油槍速度過(guò)快導(dǎo)致爐內(nèi)燃燒惡化。若撤油槍過(guò)程中屏過(guò)處煙溫出現(xiàn)大幅度下降時(shí)不得繼續(xù)撤出油槍。

b）撤油槍的同時(shí)結(jié)合蒸汽流量、汽壓、高再前煙溫等參數(shù)變化情況分析，同時(shí)監(jiān)視爐內(nèi)火焰燃燒狀況，當(dāng)變化幅度較大時(shí)，停止撤油槍，防止出現(xiàn)燃燒惡化情況。

c） 通常在啟動(dòng)第3臺(tái)磨煤機(jī)后，爐內(nèi)基本具備開始撤油槍條件，但此時(shí)應(yīng)保證爐指令大于320 MW，蒸汽流量在750 t/h左右，屏過(guò)看火孔處煙溫為1 000℃，高再前煙溫（在線測(cè)點(diǎn)） 為550～580℃之間。

d）撤出油槍的同時(shí)相應(yīng)增加磨煤機(jī)，保證爐指令反饋值逐漸增加，以確保爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度。

e）當(dāng)爐指令增加至350 MW以上，屏過(guò)處煙溫在1 050℃左右（正常運(yùn)行值1 200～1 300℃之間）時(shí)可逐漸加快撤油槍速度。

4 技改措施

4.1 去除水冷壁殘余耙釘

F.W公司在設(shè)計(jì)時(shí)，在爐內(nèi)布置了大量的衛(wèi)燃帶，這也是啟動(dòng)中屏過(guò)易超溫的主要原因。根據(jù)廠家建議，該廠在施工過(guò)程中已有278 m2的區(qū)域未敷設(shè)衛(wèi)燃材料，但該部位的耙釘并沒(méi)有去掉。在鍋爐停運(yùn)后，檢查發(fā)現(xiàn)遺留耙釘區(qū)域出現(xiàn)了嚴(yán)重的結(jié)焦?fàn)顩r，自然地形成一層新的焦渣“衛(wèi)燃帶”。在機(jī)組大修期間去掉了爐內(nèi)殘留耙釘，破壞了焦渣衛(wèi)燃帶形成的條件，增加下爐膛吸熱。在隨后啟動(dòng)中機(jī)組調(diào)溫特性有了明顯的改善，相同熱負(fù)荷下屏過(guò)壁溫明顯降低。

4.2 部分去除爐膛衛(wèi)燃帶

在爐膛著火區(qū)域敷設(shè)衛(wèi)燃帶是“W”型火焰鍋爐保證煤粉著火及燃盡重要的手段，但在設(shè)計(jì)時(shí)不能單一僅考慮穩(wěn)燃因素，應(yīng)根據(jù)煤灰特性等因素綜合考慮敷設(shè)位置及面積。從運(yùn)行情況來(lái)看該鍋爐衛(wèi)燃帶面積設(shè)計(jì)有過(guò)多跡象，會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)過(guò)程中下爐膛吸熱不足，爐膛出口煙溫高，蒸汽壓力和溫度溫升不匹配。在減少衛(wèi)燃帶敷設(shè)面積及去掉耙釘后，取得了很好的效果。

4.3 將部分油槍出力由原來(lái)1.15 t/h改為0.8 t/h

鍋爐原油槍設(shè)計(jì)出力為1.15 t/h，將啟動(dòng)中常用的磨煤機(jī)油槍霧化片更換為小孔徑霧化片，將出力降低至0.6～0.8 t/h?？梢酝ㄟ^(guò)多投油槍個(gè)數(shù)改善爐內(nèi)沿爐寬熱負(fù)荷分布的均勻性，減少熱負(fù)荷不均引起的管壁超溫；另外可以降低啟動(dòng)后期用油量。通過(guò)改造后測(cè)量，油火焰火核溫度仍能達(dá)到1 250～1 350℃之間，火焰周圍1 m（無(wú)明火處）溫度仍高達(dá)900℃，滿足煤粉著火燃盡火的溫度要求。通過(guò)降低油槍出力，啟動(dòng)后期用油量降低了20%左右，受熱面管壁溫度分布明顯均勻。

5 結(jié)論及建議

國(guó)產(chǎn)600 MW“W”型火焰鍋爐在啟動(dòng)中由于其燃燒特性暴露出許多問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化啟動(dòng)操作和實(shí)施技術(shù)改造，摸索出啟動(dòng)過(guò)程中投粉時(shí)機(jī)和后期撤油槍，解決屏過(guò)管壁超溫、汽溫難以控制等關(guān)鍵問(wèn)題，機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)各受熱面管壁溫度變化平穩(wěn)，管壁局部超溫問(wèn)題得到遏制；用油量由原來(lái)的超240 t降至100 t左右；整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定火焰明亮，實(shí)現(xiàn)了安全經(jīng)濟(jì)啟動(dòng)，達(dá)到了國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組燃用劣質(zhì)無(wú)煙煤?jiǎn)?dòng)的先進(jìn)水平。

Safe and Oil-saved Start-up of Domestically Produced 2 060 t/h“W”Type Flame Boiler

ZHANG Yan
（China Datang Corporation Shanxi Branch，Taiyuan,Shanxi030002,China）

Air-staging double-arc heat-insulated furnace is adopted for W-type flame boiler to address the ignition and burn-away problems of poor quality anthracite.At present,the same type of boilers in China widely suffer some problems,including large oil consumption for unit start-up,large temperature fluctuation and over-temperature at curtain wall etc..In a power plant,transformation measures are adopted to deal with the problems,including start-up optimization,getting rid of rake nails at ignition belt and oil-gun modification etc..Consequently,the oil consumption for cold start-up decreased from 240 t to 100 t each time with the temperature of curtain wall beingnormal.

“W”-type flame;over-temperature;fuel-efficient

TK227．7

A

1671-0320（2017）06-0038-04

2017-08-15，

2017-10-20

張 巖（1970），男，山西介休人，1992年畢業(yè)于太原電力高等?？茖W(xué)校熱能動(dòng)力專業(yè)，工程師，從事電力生產(chǎn)及安全環(huán)保工作。