火電站的鍋爐節油技術(shù)分析論文
在燃煤機組運行中，助燃油一般用于鍋爐點(diǎn)火及運行穩燃。有關(guān)資料顯示：2000年國內30萬(wàn)kW及60萬(wàn)kW機組冷態(tài)啟動(dòng)機組平均用油量分別為908.24t/臺和451.62t/臺，其年平均穩燃用油量分別為546.8t/臺及359.8t/臺。隨著(zhù)國際能源需求的迅猛增長(cháng)，原油價(jià)格迅速上揚，挖掘燃煤機組節油潛力、節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(chǎng)競爭力的重要手段之一。
1國內某大型燃煤機組設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)連續排渣。鍋爐采用0號柴油點(diǎn)火助燃，配有24支蒸汽霧化油槍?zhuān)瑔沃в蜆尯挠土?.8~3.6t/h。鍋爐燃燒系統按雙進(jìn)出磨煤機冷一次風(fēng)機正壓直吹式系統設計，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焦，運行不穩定，啟停次數多。機組冷態(tài)啟動(dòng)一次需耗油260~300t，磨煤機啟動(dòng)停助燃每月需60~100t。僅2002年10~12月，機組共消耗0號柴油960t，按當時(shí)油價(jià)3000元/t計算，燃油成本288萬(wàn)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、輔機設備技術(shù)特點(diǎn)，深挖節油潛力，在降低助燃油方面采取了一系列技術(shù)措施。
2節油技術(shù)措施
2．1機組冷態(tài)啟動(dòng)節油
大型機組冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程是一個(gè)復雜的不穩定的傳熱、流動(dòng)過(guò)程。由于冷態(tài)啟動(dòng)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(shí)間，檢修后的機組冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)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狀態(tài)下運行，需要消耗大量燃油。因此，研究設備特點(diǎn)，合理安排機組冷態(tài)啟動(dòng)步驟，盡量縮短啟動(dòng)時(shí)間，可以節約大量燃油。
�。�1）采用滑參數啟動(dòng)，機組充分利用低壓、低溫蒸汽均勻加熱汽輪機轉子和汽缸，減少了熱應力和啟動(dòng)損失，鍋爐過(guò)、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(shí)啟動(dòng)，縮短了整機啟動(dòng)時(shí)間，減少了燃油消耗。
�。�2）汽包上水時(shí)，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(diǎn)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(shí)間，利于機組節油。
�。�3）試運中，一度存在鍋爐油槍冷態(tài)點(diǎn)火著(zhù)火困難的問(wèn)題，經(jīng)常出現油槍點(diǎn)燃后燃燒不穩而滅火，不得不頻繁點(diǎn)火，燃油消耗增加。經(jīng)不斷摸索，根據油槍投入時(shí)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(kāi)啟平緩，經(jīng)這些調整使冷態(tài)油槍點(diǎn)火能夠順暢、穩定，同時(shí)減少了燃油不完全燃燒損失。
�。�4）該機組汽輪機中壓轉子預暖通過(guò)軸封漏氣進(jìn)行，中壓轉子中心溫度達到54.4℃為合格，預暖需時(shí)4h左右。為了縮短中壓轉子預暖時(shí)間，技術(shù)人員將預暖時(shí)軸封蒸汽壓力由0.03Mpa提高到0.04MPa，適當開(kāi)啟軸封疏水門(mén)以提高軸封蒸汽溫度，適當提高凝汽器壓力至15kpa以減少外界冷空氣吸入，使中壓轉子預暖時(shí)間縮短到2h左右。
經(jīng)實(shí)施以上措施，縮短了機組冷態(tài)啟動(dòng)的時(shí)間，冷態(tài)啟動(dòng)一次耗油量由原來(lái)的`260t以上減少到130~150t。
2．2機組溫、熱態(tài)啟動(dòng)節油
機組溫、熱態(tài)啟動(dòng)節油措施主要是提前投入煤粉燃燒。在冷態(tài)啟動(dòng)中，由于鍋爐維持低負荷時(shí)間較長(cháng)，相應爐內燃燒強度及爐膛火焰溫度均較低，投粉過(guò)早、粉量過(guò)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(shí)未燃盡煤粉積聚在空氣預熱器波紋板上，在一定條件下會(huì )產(chǎn)生二次燃燒，燒損空預器。因此，冷態(tài)啟動(dòng)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(jìn)行，以利于汽壓、汽溫的控制。在機組溫、熱態(tài)啟動(dòng)中，根據汽溫、汽壓及汽輪機脹差情況，電站技術(shù)人員將啟磨投粉時(shí)間提前到機組沖轉前，投粉后即進(jìn)行汽輪機沖轉、發(fā)電機并網(wǎng)操作，既加快了機組代負荷速度，同時(shí)也節省了燃油。
2．3磨煤機節油
2．3．1磨煤機啟動(dòng)節油
該機組配置的雙進(jìn)雙出一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統是現代大型火電廠(chǎng)廣泛采用的制粉系統，它適應了大型機組鍋爐容量大、燃煤量大的需要，充分體現了雙進(jìn)雙出球磨機出力大，磨內存粉量多、出力易于調節、系統簡(jiǎn)單靈活等一系列特點(diǎn)。但這種制粉系統也普遍存在磨煤機啟動(dòng)助燃油消耗大這一缺點(diǎn)。按照該機組磨煤機啟動(dòng)邏輯要求，為了保證燃燒的穩定、充分，啟動(dòng)磨煤機必須滿(mǎn)足一定的火焰聯(lián)鎖條件。即使在鍋爐穩定運行中，如需要啟動(dòng)磨謀機，仍需投入該磨煤機對應的燃燒器層或相鄰層的部分或全部油槍?zhuān)捎蜆岦c(diǎn)燃煤粉燃燒器并為其助燃，直至煤粉燃燒器出力正常、燃燒穩定，才允許油槍退出運行。
在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，由于燃料量小、爐溫低、燃燒不穩定，油槍對煤粉著(zhù)火的支持是必須的，但鍋爐穩定運行中，鍋爐底層爐溫已達1000℃以上，且鍋爐配置了易于點(diǎn)火穩燃的低氮型DS旋流燃燒器，磨煤機啟動(dòng)時(shí)煤粉不需要油槍來(lái)點(diǎn)燃。經(jīng)研究試驗，在鍋爐正常運行中，沒(méi)有油槍助燃的情況下，磨煤機啟動(dòng)順利，煤燃燒器著(zhù)火迅速，火焰穩定。在充分考慮安全的基礎上，技術(shù)人員將磨煤機啟動(dòng)必須投油助燃的邏輯做了修改：當機組負荷高于360MW時(shí)，磨煤機允許不投油啟動(dòng)。
此項措施，使該機組在日常調峰運行中，啟磨不再消耗燃油，按原來(lái)日常啟磨每次燒油2~5t計算，每年至少可節約助燃油600t。
2．3．2改進(jìn)原熱控保護邏輯，消除磨煤機不必要跳閘
直吹式制粉系統中，磨煤機跳閘對鍋爐的安全、穩定運行威脅很大。一旦發(fā)生磨煤機運行中跳閘，鍋爐燃燒迅速惡化，不得不投油穩燃。該機組投產(chǎn)初期，由于磨煤機油站邏輯設計不盡合理，原設計磨煤機頂瓦油壓低無(wú)延時(shí)跳，頂瓦油泵出口濾網(wǎng)堵塞無(wú)法實(shí)現在線(xiàn)清理，磨煤機頻繁跳閘增大了燃油消耗。經(jīng)過(guò)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進(jìn)行了技術(shù)改造，將熱控保護邏輯中增加了50min延時(shí)，實(shí)現了頂瓦油泵出口濾網(wǎng)堵塞在線(xiàn)清理，減少了磨煤機因油系統故障跳閘次數，降低了助燃油消耗，保證了鍋爐燃燒穩定。
2．4加強設備治理，降低鍋爐不投油穩燃負荷
由于該電站鍋爐水冷壁設計了大面積和衛燃帶，在機組投產(chǎn)后，一度存在嚴重的鍋爐結焦，并且火焰監測系統可靠性差，爐膛落焦經(jīng)常造成鍋爐燃燒惡化、火檢閃動(dòng)而滅火，初期僅能實(shí)現450MW負荷不投油穩燃，遠遠低于不投油穩燃負荷50%BMCR的設計值。
為此，該電站采取了一系列減輕鍋爐結焦，保證鍋爐燃燒穩定性的措施：
�、偃コ徊糠中l燃帶，保留的穩衛燃帶用隔離帶分割成小塊，避免大焦塊的形成。
�、诟脑烊剂吓涿合到y，結合鍋爐結焦情況和運行參數選擇該鍋爐適用的煤種。
�、郯惭b遠射程大力吹灰器，及時(shí)清除爐膛積渣。
�、苓M(jìn)行噴燃器葉片調整、燃燒配風(fēng)等優(yōu)化燃燒調整。
�、莞鼡Q更加可靠靈敏的火檢裝置。
通過(guò)這些措施，該機組爐膛結焦得到有效控制，鍋爐燃燒穩定性極大增強，最低不投油穩燃負荷降低到400MW，使機組啟動(dòng)過(guò)程中全部停油的時(shí)間得以提前，同時(shí)也減少了運行中降負荷投油的幾率。
3尚待挖掘的節油潛力分析
3．1冷態(tài)啟動(dòng)中投粉時(shí)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(dòng)中汽輪機沖轉前投粉以節省燃油的方法，其中的難點(diǎn)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(zhù)火溫度，采取措施提高啟動(dòng)初期的爐膛的溫度和一、二次風(fēng)溫，確保煤粉著(zhù)火和穩燃是實(shí)現早投粉的關(guān)鍵。在布置多臺機組的電站中，可以引出臨爐高溫煙氣來(lái)加熱提高啟動(dòng)鍋爐的爐膛及一、二次溫度。②投粉后汽溫汽壓增長(cháng)較快，如何有效控制汽輪機脹差的問(wèn)題�？梢試L試增加汽缸夾層法蘭螺栓加熱系統，使缸脹加快，以適應提前投粉后轉子的較快的膨脹。③為了避免鍋爐受熱面超溫損壞及煤粉積聚在空預器處，應減少磨煤機啟動(dòng)后最低煤量值，采用投入部分噴燃器的方式，改善配風(fēng)以?xún)?yōu)化煤粉燃燒狀況，減少不完全燃燒帶來(lái)的火焰上移。
3．2進(jìn)一步提高鍋爐燃燒穩定性，降低不投油穩燃負荷至設計值
目前由于鍋爐依然存在一定程度的結焦，該電站仍未實(shí)現最低不投油穩燃負荷50%BMCR的設計值，隨著(zhù)設備治理的加強，鍋爐結焦進(jìn)一步減輕，鍋爐燃燒愈加穩定，實(shí)現最低斷油穩燃負荷330MW的目標后，將進(jìn)一步降低穩燃油耗。
3．3改造油槍?zhuān)档陀蜆尯挠土?/p>
隨著(zhù)油槍技術(shù)的飛速發(fā)展，耗油量小，易于點(diǎn)火穩燃的小油槍成為市場(chǎng)的主流，今后在設備改造中，將逐步選用節油、經(jīng)濟的油槍?zhuān)怨澕s燃油。
4小結
通過(guò)多年的努力，該大型機組在節油工作上取得了不小的成績(jì)，單機耗油量由2002年的月均320t左右降低到2004年的月均49t，節油效果顯著(zhù)。今后的節油工作將從管理、運行操作、技術(shù)革新等多方面入手繼續開(kāi)展下去，進(jìn)一步增強全體員工的節油意識，實(shí)現大型燃煤機組節能降耗的新突破。
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