皮正仁，呂建鋒，楊飛平，王 偉，譚志強(qiáng)

(1.國(guó)家電投重慶電力有限公司，重慶 401123；2.貴州省習(xí)水鼎泰能源開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，貴州 遵義 564611)

隨著電力市場(chǎng)的需求與變化，大型火力發(fā)電機(jī)組參與調(diào)峰的次數(shù)越來(lái)越多，機(jī)組啟停越來(lái)越頻繁；大型火力發(fā)電機(jī)組的冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，燃料成本高，特別是大型W型火焰鍋爐，因燃用無(wú)煙煤，啟動(dòng)初期煤粉著火困難，鍋爐升溫、升壓速率較慢，需要投入大量的油燃燒器，燃料成本高。因此，在啟停頻繁的大型火力發(fā)電廠，如何降低機(jī)組啟動(dòng)燃料成本，成為各大型火力發(fā)電廠一直追尋的目標(biāo)。

習(xí)水二郎電廠2×660 MW超臨界機(jī)組出線接入重慶電網(wǎng)，由于重慶電網(wǎng)負(fù)荷受季節(jié)、天氣及晝夜影響較大，該廠機(jī)組啟動(dòng)頻繁；另外，該廠鍋爐為超臨界W型火焰鍋爐，主要燃用無(wú)煙煤[1-2]。無(wú)煙煤揮發(fā)分低，極難著火，每次機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)耗油在100 t左右，耗煤在300 t左右；據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，該廠2臺(tái)機(jī)組自2015年10月底投產(chǎn)以來(lái)，共啟動(dòng)70次余次，耗油6 500余t，其中主要是機(jī)組啟動(dòng)耗油；隨著燃油價(jià)的上漲，機(jī)組啟動(dòng)成本越來(lái)越高，如何降低機(jī)組啟動(dòng)燃料成本成為該廠比較急迫的問(wèn)題。因此，燃用高揮發(fā)分煤種進(jìn)行機(jī)組啟動(dòng)成為主要研究的課題。

本文通過(guò)對(duì)比機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)條件下燃用不同揮發(fā)分煤種的燃料成本，對(duì)比其經(jīng)濟(jì)性，為大型火力發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)節(jié)能降耗提供參考。

1 設(shè)備概述及燃用煤種情況

習(xí)水二郎電廠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[3]；燃燒設(shè)備采用雙拱絕熱爐膛、濃縮型EI-XCL低NOx雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器及OFA 噴口，燃燒器平行對(duì)稱(chēng)布置于爐膛下部的爐拱上，前、后各12只，共24只；在燃燒器的下部，與燃燒器相對(duì)應(yīng)，前后墻各布置12個(gè)乏氣噴口，共24只；與煤粉燃燒器對(duì)應(yīng)，同時(shí)配置了24只點(diǎn)火油槍?zhuān)?#爐A、B、E磨煤機(jī)改造成氣泡油槍?zhuān)隽υ?.3～0.8 t/h可調(diào)，其余為機(jī)械霧化油槍?zhuān)蜆尯挠土扛鶕?jù)霧化片大小分為0.5 t/h、0.8 t/h、1.1 t/h；每個(gè)燃燒器下部均設(shè)有分級(jí)風(fēng)管，每個(gè)分級(jí)風(fēng)管與燃燒器噴口一一對(duì)應(yīng)(即噴口)，每臺(tái)鍋爐共有24個(gè)分級(jí)風(fēng)噴口，前、后墻各12個(gè)，每臺(tái)鍋爐配置6套雙進(jìn)雙出鋼球磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)。

習(xí)水二郎電廠設(shè)計(jì)和校核煤種屬低揮發(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，煤質(zhì)情況如表1所示。

表1 設(shè)計(jì)煤種和校核煤種

2 燃用高揮發(fā)分煤存在的問(wèn)題及采取措施

習(xí)水二郎電廠鍋爐燃燒器和制粉系統(tǒng)是專(zhuān)為燃用低揮發(fā)分煤種設(shè)計(jì)[2-4]，與燃用高揮發(fā)分煤種鍋爐燃燒器和制粉系統(tǒng)有很大差別，若燃用高揮發(fā)分煤種的煤粉提前著火，有燒壞燃燒器和制粉系統(tǒng)著火等安全風(fēng)險(xiǎn)，必須采取以下措施。

1)制粉系統(tǒng)安裝防爆門(mén)，技術(shù)規(guī)范滿(mǎn)足燃用高揮發(fā)分煤種的要求。

2)磨煤機(jī)入口混合風(fēng)溫控制在200 ℃以下，磨煤機(jī)出口溫度必須控制于70 ℃以下，根據(jù)實(shí)際情況開(kāi)啟旁路風(fēng)，以保證出口粉管風(fēng)速任何時(shí)候均高于22 m/s運(yùn)行。

3)當(dāng)磨煤機(jī)給煤機(jī)斷煤后，應(yīng)及時(shí)開(kāi)大冷風(fēng)，及時(shí)關(guān)小熱風(fēng)，控制磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器出口溫度低于80 ℃運(yùn)行，若10 min不下煤則應(yīng)停運(yùn)磨煤機(jī)。若需要打開(kāi)捅煤孔，則必須停磨處理，且熱風(fēng)關(guān)斷門(mén)必須全關(guān)。

4)調(diào)整磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器頻率最終控制煤粉細(xì)度R90于10%～15%。

5)磨煤機(jī)運(yùn)行中，正常料位控制700 Pa左右運(yùn)行。

6)磨煤機(jī)停運(yùn)前，應(yīng)將動(dòng)態(tài)分離器出口溫度降至50 ℃以下，并將磨煤機(jī)料位抽至100 Pa以下且持續(xù)10 min，這樣才能停運(yùn)磨煤機(jī)。停運(yùn)磨煤機(jī)后，用輔助風(fēng)對(duì)粉管逐一吹掃干凈。停運(yùn)磨煤機(jī)時(shí)，必須將給煤機(jī)上閘板門(mén)關(guān)閉，并將給煤機(jī)皮帶上的煤走空。

7)為了防止制粉系統(tǒng)自燃事故發(fā)生，運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)制粉系統(tǒng)蒸汽滅火系統(tǒng)的檢查，開(kāi)啟磨煤機(jī)消防蒸汽手動(dòng)門(mén)，保證蒸汽滅火系統(tǒng)處于備用狀態(tài)。

3 試驗(yàn)方案

機(jī)組冷態(tài)條件下，通過(guò)燃用3種不同揮發(fā)分煤種的啟動(dòng)試驗(yàn)，來(lái)對(duì)比其燃料成本，表2所示為機(jī)組冷態(tài)工況劃分，表3所示為試驗(yàn)煤種。

表3 試驗(yàn)煤種

4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1 耗油量分析

表4 所示為燃用不同煤種下冷態(tài)啟動(dòng)耗油量，可以看出，在機(jī)組啟動(dòng)曲線時(shí)間相同的情況下，煤種1各階段平均瞬時(shí)耗油量最大，煤種2各階段平均瞬時(shí)耗油量次之，煤種3各階段平均瞬時(shí)耗油量最小。

表4 不同煤種冷態(tài)啟動(dòng)耗油量

表5 所示為不同煤種下冷態(tài)啟動(dòng)的耗煤量。可以看出，在機(jī)組啟動(dòng)曲線時(shí)間相同的情況下，煤種1耗煤量最大，煤種2耗煤量次之，煤種3耗煤量最小。

表5 不同煤種冷態(tài)啟動(dòng)耗煤量 t

圖1為機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)不同揮發(fā)分煤種下燃料耗量趨勢(shì)圖?？梢钥闯?，隨著煤種揮發(fā)分的提高，機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)耗油量和耗煤量逐步減少。這是因?yàn)槊悍N揮發(fā)分提高后容易著火，隨著爐膛溫度的升高，當(dāng)控制機(jī)組升溫升壓在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)時(shí)，可以逐步減少瞬時(shí)耗油量和耗煤量。

圖1 機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)不同揮發(fā)分煤種下燃料耗量趨勢(shì)

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

表6所示為機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)不同煤種下燃料費(fèi)用(燃油、燃煤按當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)格測(cè)算)，可以看出，煤種1啟動(dòng)費(fèi)用最高，達(dá)到928 100元/次；煤種2啟動(dòng)費(fèi)用次之，為730 030元/次；煤種3啟動(dòng)費(fèi)用最低，只有590 800元/次；煤種3啟動(dòng)燃料費(fèi)用相較于煤種1節(jié)省337 300元/次，煤種3燃料啟動(dòng)費(fèi)用相較于煤種2節(jié)省198 070元/次。

表6 不同煤種機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)燃料費(fèi)用

圖2為機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)不同揮發(fā)分煤種下燃料費(fèi)用趨勢(shì)圖，可以看出，隨著煤種揮發(fā)分的提高，機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)燃料費(fèi)用逐步減少。這是因?yàn)槊悍N揮發(fā)分提高后容易著火，隨著爐膛溫度的升高，當(dāng)控制機(jī)組升溫升壓在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)時(shí)，可以逐步減少瞬時(shí)油和耗煤量，可以降低機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)燃料費(fèi)用。

圖2 機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)不同揮發(fā)分煤種下燃料費(fèi)用趨勢(shì)

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)燃用不同揮發(fā)分煤種的機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)試驗(yàn)，對(duì)比其經(jīng)濟(jì)性，結(jié)果表明：燃用煤種的揮發(fā)分越高，耗油和耗煤費(fèi)用就越低；對(duì)于燃用無(wú)煙煤?jiǎn)?dòng)的機(jī)組，在保證安全的前提下，可提高燃用煤種的揮發(fā)分，降低機(jī)組啟動(dòng)燃料費(fèi)用。