(國家電投集團(tuán) 重慶電力有限公司，重慶 401123)

隨著電力市場(chǎng)的需求和變化，大型機(jī)組參與調(diào)峰的次數(shù)越來越普遍，機(jī)組啟停越來越頻繁。然而同熱量等級(jí)的燃油價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燃煤價(jià)格，因此降低機(jī)組啟動(dòng)耗油以此降低啟動(dòng)成本，成為各大火力發(fā)電廠一直追尋的目標(biāo)。貴州省習(xí)水鼎泰能源開發(fā)有限責(zé)任公司習(xí)水能源公司(以下簡(jiǎn)稱“習(xí)水能源公司”)1#和2#機(jī)組鍋爐為北京巴威公司生產(chǎn)的超臨界W型火焰鍋爐，由于W型火焰鍋爐結(jié)構(gòu)的特殊性，煤粉的著火主要依靠油槍的助燃和爐膛高溫的輻射換熱，即鍋爐采用的是W火焰燃燒方式。點(diǎn)火采用高能電火花點(diǎn)燃→輕柴油→點(diǎn)燃煤粉的二級(jí)點(diǎn)火方式。該方式不具備層燃四角切圓和墻式對(duì)沖層燃爐依靠卷吸高溫?zé)煔夂蛯?duì)流的方式相互引燃的優(yōu)勢(shì)，因此W型鍋爐常規(guī)啟動(dòng)耗油普遍偏高。

目前，國內(nèi)解決W型火焰鍋爐“冷爐”投粉時(shí)間較長問題的方法：一是引入鄰爐高溫?zé)煔饧訜?；二是采用鄰爐熱風(fēng)進(jìn)行制粉；三是采用煙煤?jiǎn)?dòng)方式；四是在熱一次風(fēng)道內(nèi)加裝微油點(diǎn)火裝置。上述方法中，引入鄰爐高溫?zé)煔夥绞綄?duì)管道及風(fēng)機(jī)材質(zhì)要求較高，應(yīng)用具有一定局限性，現(xiàn)國內(nèi)運(yùn)用案例極少。經(jīng)調(diào)研，在熱一次風(fēng)道內(nèi)加裝微油點(diǎn)火裝置是目前較為先進(jìn)、成熟的技術(shù)，而且系統(tǒng)簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用及維護(hù)費(fèi)用低，適用于機(jī)組數(shù)量較少，啟動(dòng)次數(shù)頻繁的電廠。習(xí)水能源公司1#和2#機(jī)組處于電網(wǎng)負(fù)荷末端，機(jī)組啟停頻繁，因此在熱一次風(fēng)道內(nèi)加裝微油點(diǎn)火裝置能實(shí)現(xiàn)機(jī)組快速啟動(dòng)，節(jié)約啟動(dòng)成本。

1 主要設(shè)備及存在的問題

習(xí)水能源公司1#和2#鍋爐型號(hào)為：B&WB-2090/25.4-M，型式為北京巴威公司生產(chǎn)的660 MW超臨界參數(shù)變壓直流爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、室內(nèi)布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型W火焰鍋爐。

習(xí)水能源公司設(shè)計(jì)煤種屬低揮發(fā)分、高硫、高灰劣質(zhì)貧煤，煤粉著火點(diǎn)870 ℃，屬難著火、難燃盡煤。

由于習(xí)水能源公司1#和2#鍋爐目前燃用煤種大部分為揮發(fā)分極低、熱值較低的無煙煤(Vdaf<10)，不能采用等離子拉弧直接點(diǎn)燃煤粉的點(diǎn)火方式，設(shè)計(jì)時(shí)采用傳統(tǒng)的機(jī)械霧化油槍點(diǎn)火方式，即高能點(diǎn)火裝置點(diǎn)燃機(jī)械霧化油槍噴出的燃油，利用燃油燃燒對(duì)爐膛進(jìn)行升溫，當(dāng)爐膛輻射換熱和熱風(fēng)溫度達(dá)到煤粉著火的條件時(shí)，再投入制粉系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)。機(jī)組自投產(chǎn)以來，冷態(tài)啟動(dòng)耗油極高，2016年1～8月份平均啟動(dòng)耗油135.8 t。雖經(jīng)不斷優(yōu)化啟動(dòng)方式和對(duì)1#爐進(jìn)行部分氣泡霧化油槍改造，機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)耗油仍然在100 t左右。雖然B、E磨煤機(jī)裝設(shè)有蒸汽暖風(fēng)加熱器和微油點(diǎn)火槍，但是蒸汽暖風(fēng)加熱器需要外部熱源，當(dāng)機(jī)組全停后啟動(dòng)，只有靠啟動(dòng)鍋爐提供熱源和汽源，而啟動(dòng)鍋爐出力有限，蒸汽暖風(fēng)加熱器效果極差，磨煤機(jī)由于入口風(fēng)溫度在短時(shí)間內(nèi)不滿足運(yùn)行規(guī)程規(guī)定的達(dá)到170 ℃進(jìn)行暖磨合啟動(dòng)的條件，造成鍋爐完全依靠燃油來升溫升壓。目前一、二次風(fēng)溫達(dá)到磨煤機(jī)啟動(dòng)條件需要3 h，此期間造成鍋爐已經(jīng)消耗超過30 t的燃油。因此，要想降低燃油消耗量，就必須解決點(diǎn)火初期不能快速啟動(dòng)磨煤機(jī)的問題，即“冷爐”投粉的問題。經(jīng)多方咨詢調(diào)研，實(shí)現(xiàn)磨煤機(jī)冷爐啟動(dòng)的最佳方案就是增加磨煤機(jī)入口風(fēng)道燃油自動(dòng)加熱裝置，這樣幾乎是在啟動(dòng)鍋爐的同時(shí)就可以啟動(dòng)磨煤機(jī)制粉，以煤代油，實(shí)現(xiàn)節(jié)油降低成本的目的。

2 設(shè)備組成

2.1 控制部分

習(xí)水能源公司在2017年6月利用1#機(jī)組C修機(jī)會(huì)，進(jìn)行了熱一次風(fēng)道燃燒器的改造。采用工業(yè)級(jí)PLC程控器控制，是整個(gè)裝置的核心，它接受來自磨煤機(jī)入口風(fēng)道內(nèi)的各種信息，分析判斷啟動(dòng)燃燒器的條件是否滿足，并精確控制設(shè)定的加熱溫度。它有一鍵式自動(dòng)啟動(dòng)功能、手動(dòng)啟動(dòng)功能、超溫保護(hù)功能、風(fēng)量低保護(hù)功能、滅火保護(hù)功能、自動(dòng)調(diào)整燃油量功能。

2.2 油氣供應(yīng)部分

采用的是優(yōu)質(zhì)的可調(diào)閥門組件，確保燃油量的調(diào)節(jié)精準(zhǔn)，控溫波動(dòng)范圍平穩(wěn)。設(shè)備集約化程度高，只有油的進(jìn)、出口，氣的進(jìn)、出口共4個(gè)接口，以及一條控制電纜接口。

2.3 燃燒器部分

由高效少油油槍、點(diǎn)火槍、火檢探頭及保護(hù)、熱電偶滅火保護(hù)等構(gòu)成。它能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)火，并對(duì)燃油進(jìn)行99.5%的高效率燃燒，完成熱量的轉(zhuǎn)換，將油的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)闊犸L(fēng)的溫度。它有多重保護(hù)功能，如兩級(jí)滅火保護(hù)、低風(fēng)量自動(dòng)熄火、超溫保護(hù)功能，安全可靠，詳見圖1。

圖1風(fēng)道燃燒器油、氣系統(tǒng)圖

3 方案及措施

3.1 保證完全燃燒及燃燒安全的安全措施

火檢監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和火焰溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖2所示，采取以下措施保證完全燃燒及燃燒安全。

圖2 火檢監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和火焰溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1)選用具有國際先進(jìn)水平的氣爆霧化油槍，霧化顆粒SMD≤25 μm，其燃燒效率≥99.5%，遠(yuǎn)高于其他油槍燃燒效率≥84%的水平，可保證燃油完全燃燒。

2)采取富氧燃燒，設(shè)置低風(fēng)量保護(hù)。當(dāng)風(fēng)量不足時(shí)，不容許點(diǎn)火或自動(dòng)熄火，保證燃油有足夠的助燃空氣，從而保證燃燒效率，保證燃油完全燃燒。

3)采取藍(lán)光火焰檢測(cè)探頭，確?；饳z的可靠與穩(wěn)定，保證熄火就能立即檢測(cè)到。

4)采用火焰溫度探針，將探針直接安放于油槍的火焰中，一旦熄火，火焰溫度探針立即就可以探測(cè)到，從而立即關(guān)閉進(jìn)油閥，確保熄火后，可靠地切斷燃油。

3.2 采取風(fēng)道收集未燃盡燃油裝置

為了防止風(fēng)道積油爆燃，采用隔熱風(fēng)筒技術(shù)措施(見圖3)，它既可以防止油槍火焰直接接觸磨煤機(jī)風(fēng)道，又可以將未燃盡的燃油收集起來后，排至風(fēng)道外，成為未燃盡燃油的收集裝置。此裝置還可以起到監(jiān)控油槍燃燒是否完全的作用，當(dāng)油槍燃燒不完全時(shí)，排油管會(huì)有燃油流出。

圖3 防止風(fēng)道積油爆燃排污系統(tǒng)

3.3 采取防止風(fēng)道再燃燒的設(shè)計(jì)理念

防止風(fēng)道再燃燒的設(shè)計(jì)理念有以下幾點(diǎn)。

1)滅火保護(hù)寧可誤動(dòng)，不可不動(dòng)。確保沒有燃油不經(jīng)過燃燒就噴入風(fēng)道內(nèi)而形成燃油聚集。

2)采用具有國際先進(jìn)水平的高效SQ氣泡霧化油槍，使燃燒效率≥99.5%，實(shí)現(xiàn)基本無油煙，確保無未燃盡的燃油產(chǎn)生。

3)燃燒系統(tǒng)采用多重保護(hù)，嚴(yán)防熄火后，燃油直接噴至風(fēng)道內(nèi)，造成大量的燃油沉積。

4 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

1)改變傳統(tǒng)的通過中間介質(zhì)(蒸汽)來加熱磨煤機(jī)熱風(fēng)的理念，直接利用燃油加熱空氣，既減少熱損失，提高鍋爐啟動(dòng)速度和效率，又簡(jiǎn)化系統(tǒng)，節(jié)約固定投資和運(yùn)行人員的操作量。

2)減少機(jī)組啟動(dòng)耗油成本，增強(qiáng)機(jī)組調(diào)峰的能力。

3)優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)燃油在風(fēng)道內(nèi)的燃燒情況進(jìn)行完全在控和可控。

4)針對(duì)已投產(chǎn)的風(fēng)道燃燒器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)，提高火焰的剛度。

5)優(yōu)化磨煤機(jī)暖磨方式，改變傳統(tǒng)的暖磨模式。

5 效益分析

根據(jù)西北電力試驗(yàn)研究院出具的《貴州省習(xí)水鼎泰能源開發(fā)有限責(zé)任公司“微油點(diǎn)火項(xiàng)目”鑒定試驗(yàn)報(bào)告》分析如下(見表1)：

1)1#機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)節(jié)約油耗54 t,2#機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)節(jié)約油耗39 t。

2)1#機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)提前2.5 h且能夠順利并網(wǎng),#2機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)提前3 h且能夠順利并網(wǎng)。

3)1#機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)節(jié)約廠用電3萬kW·h, 2#機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)節(jié)約廠用電3.54萬kW·h。

由于煤粉燃盡率得以保障，因此在1#和2#機(jī)組啟動(dòng)過程中均未發(fā)生脫硫、脫硝系統(tǒng)中毒事件，脫硫漿液置換量為正常運(yùn)行機(jī)組置換量。

表1 1#和2#機(jī)組改造前后參數(shù)對(duì)比

1#和2#機(jī)組單次冷態(tài)啟動(dòng)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益見表2。

表2 1#和2#機(jī)組單次冷態(tài)啟動(dòng)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

注：按燃油價(jià)格5 500元/t，按電費(fèi)0.5元/kW·h計(jì)。

6 結(jié)論

根據(jù)西北電力試驗(yàn)研究院出具的《貴州省習(xí)水鼎泰能源開發(fā)有限責(zé)任公司“微油點(diǎn)火項(xiàng)目”鑒定試驗(yàn)報(bào)告》，對(duì)項(xiàng)目開展前后機(jī)組啟動(dòng)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比，證明項(xiàng)目實(shí)施前后1#和2#機(jī)組均達(dá)到了節(jié)油目的，在改造磨煤機(jī)風(fēng)道燃油加熱裝置后，經(jīng)濟(jì)效益顯著。