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300 MW机组降低锅炉启停过程中燃油量的研究

2024-10-17 155 上传者：管理员

摘要：根据统计，每年一台300 MW机组锅炉大约需要1000 t的点燃与助燃燃油。我国每年为锅炉的点燃和助燃所消耗的燃油高达六百万吨，这导致的直接费用高达160亿人民币。鉴于这种严峻的状况，我国对电厂锅炉点燃和助燃燃油的用量提出了明确的规定。由此可见，降低锅炉启动和停止助燃用油有重要的意义。通过对山东某电厂二期2台300 MW机组的状况进行分析，得出锅炉启停期间影响燃油的主要因素，并针对这些因素进行研究分析，从而得出切实可行措施，从而达到节约燃油的目的。

关键词：
冷态启动
制粉系统
温态启动
燃油
锅炉
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数据显示，每年一台300 MW的锅炉机组燃油需求大约为1000 t, 用于点燃和助燃。我国每年的锅炉点火和助燃的燃油消耗超过600万吨，导致了约160亿元人民币的直接费用。鉴于此类严重情况，我国已经设立了电厂锅炉点燃和燃烧的燃油数量上限[1]。由此可见，降低锅炉启动和停止助燃用油，有着重要的意义。通过对某电厂2台300 MW机组的状况进行原因分析，得出锅炉启停期间影响燃油的主要因素，并针对这些因素进行研究分析，从而得出切实可行措施，从而达到节约燃油的目的。

1、机组基本概况

山东中华电力有限公司菏泽发电厂的二期项目2×300 MW机组，装置了英国Mitsui Babcock公司出品的“W”型火焰炉。此锅炉具有单一炉膛、均衡通风设计、一次中间再加热、亚临界参数和自然循环运行等特性，属于单汽包型锅炉，蒸发量最多能达到1025 t/h。这款锅炉按设计可以使用85%的无烟煤和15%的半无烟煤。制粉系统为3套双进双出低速钢球磨正压直吹式系统，每台磨煤机两端各带有两个旋风子分离器，每个旋风子分离器带有一个煤粉喷燃器和乏气喷燃器，喷燃器布置在前后墙炉膛拱部，前、后墙各布置3组喷燃器，6只点火油枪[2～3]。构成一组的有两个煤粉燃烧器和两个乏气燃烧器，每一组配备4个煤粉喷火嘴和一根油枪。乏气风则从下面的前后炉壁侧部进入。根据2013～2018年二期锅炉燃油的统计：冷态启动实际燃油平均在70吨/台·次；温态启动实际平均燃油在50吨/台·次。滑参数停运实际燃油平均在17吨/台·次。目前启动过程中承包的燃油量为：冷态65吨/台·次；温态40吨/台·次。停炉过程中承包的燃油量为：滑参数停炉15吨/台·次。目标：经过调查分析，确定把二期锅炉启动过程中的燃油量为冷态50吨/台·次；温态35吨/台·次。停炉过程中的燃油量为：滑参数停炉12吨/台·次。

2、影响燃油的因素和解决措施

通过对山东中华发电有限公司菏泽发电厂二期2台300MW机组的状况进行原因分析，可以从以下方面减少锅炉启停燃油量：

(1) 作为备用机组，受电网突变影响，中调要求尽快开机。一般在接到开机命令后，投入锅炉底部加热。作为备用机组，一旦锅炉侧无工作，应尽快投入锅炉底部加热；

(2) 锅炉上水，无特别要求避免用凝结水输送泵上水，应尽可能用除氧器再循环泵或电动给水泵上经过除氧器加热过的水，尽量提高给水温度和汽包壁温[4];

(3) 原设计炉膛底部加热闭锁条件参数过低，当炉水温度达到95 ℃或汽包压力高于0.125 MPa时，自动关闭炉膛底部加热蒸汽隔离门，停止炉膛底部加热。应对炉膛底部加热闭锁条件进行修改，进一步提高锅炉点火前的炉水温度和参数；

(4) 原磨煤机顺控启动逻辑中，经常出现密封压差建立不起来，程序无法进行的情况。为此，将磨煤机顺控启动逻辑中第六步开密封风挡板，改为第十步开一次风挡板和密封风挡板同时进行，问题得以解决；

(5) 由于制粉系统设备工作环境恶劣，加上维护不到位，易出现风粉挡板卡涩，影响磨煤机的启动，增加了燃油量，在每次点火前联系检修，对所有风粉挡板进行开关和连锁实验，从而避免因为风粉挡板卡涩造成的燃油增加；

(6) 针对大容量机组，由于启动过程耗时较久，特别是大修和小修修复后的冷态启动阶段，发电机和汽轮机必须进行多次测试。在此期间，必须将锅炉维持在低参数运行状态，这会耗费大量燃料。锅炉负荷较低，同时意味着降低了锅炉内的燃烧强度和温度。过早或过量地为锅炉添加燃料则可能导致锅炉内部燃烧不充分，火焰中心位置上升。通常，当锅炉处于低负荷状态时，由于空气过剩系数较高、风量较大，蒸汽流量降低时，可能轻易导致锅炉受热面过度升温并损坏，主蒸汽和再热蒸汽的温度难以控制。同时，没燃烧完全的煤粉可能会在旋风式空气预热器的波纹板上堆积，并在特定条件下二次燃烧，烧毁预热器，引发设备严重破损。全国300 MW以上的设备在调试过程中因此已多次出现损坏情况。为此研究锅炉冷态启动过程中的最佳投粉时机就成了问题的关键[5]。在冷启动阶段尽早进行煤粉投入已成为众多大型燃煤机组所探索的一种有效节省燃油的方式。然而，这需要同时解决以下几个关键问题：首先，考虑煤种及炉膛温度是否合适，因煤粉的挥发分会直接影响其点燃温度。因此，采取初期提升炉膛及一、二次风温的措施确保煤粉的点燃及稳定燃烧成为煤粉早投入的关键。其次，需要有效地管理投煤后的快速汽温汽压上升，以便控制汽轮机胀差。最后，为防止锅炉受热面超温损坏以及煤粉在空预器处堆积，应缩减磨煤机启动后的最小煤量，并优化配风以改善煤粉的燃烧状态，减少由于燃烧不充分导致的炉焰上移；

(7) 原设计燃油雾化系统为雾化蒸汽，为了深入开展节能降耗工作，根据现场实际情况，又增加了一路杂用压缩空气，但是杂用压缩空气的雾化效果远远低于雾化蒸汽。因此锅炉启动、停止过程中应选择雾化蒸汽，以免燃油雾化不好影响着火。在机组启停时，要提前将正常备用期间的雾化用压缩空气改为雾化蒸汽。进行充分疏水，以确保燃油雾化良好；

(8) 根据MBEL设计思想，锅炉启动时应投入暖风器运行，在夏季二期锅炉启动中很少投入暖风器运行，违背了原设计思想；

(9) 在锅炉启动过程中经常出现油枪不进或进后退出，分析原因认为油枪不打火、油枪堵塞，不过油或火焰检测装置性能不好，是影响锅炉启动，延长锅炉启动时间的主要原因。通知本体班在点燃锅炉前完全更换所有油枪头，热工进一步对油枪监测装置进行检查，一并清除潜在的问题，以确保油枪能够顺畅地点燃。冬季投入燃油拌热，确保油温正常；

(10) 如果想要节省燃油，关键不仅在于缩短启动和停止的时间，还需要合理安排各专业之间的操作流程，如此才能充分地减少启动和停止的时间。积极做好机组启停过程中的风险点分析；加强机、炉、电之间的联系、沟通。另外发电机并网工作提前准备；提前准备制粉系统；小机提前暖好，尽快接带负荷，不然大机负荷上不去不好撤枪。总之该做的工作提前准备好[6];

(11) 二期锅炉设计单支油枪出力1.7 t/h, 12支油枪可带30%MCR,油枪设计出力偏大，可通过试验由油枪出力1.7 t/h降到出力1 t/h和0.5 t/h。根据菏泽电厂一期运行成功经验，使用小油抢点火，当小油抢运行稳定后即可投粉燃烧；尽可能降低燃油压力，减小油枪出力；

(12) 机组启动中，往往还存在以下不可预测的因素造成燃油量增加：①汽轮机高中压缸上下温差大； ②汽轮机膨胀慢； ③汽机滑销系统卡涩；④暖机不充分，汽缸、转子应力过大；⑤励磁调节系统问题，机组与系统并不上网；⑥机组达到并列条件，中调不允许并列。为降低由上述条件诱发燃油消耗，在启动和停止机组时，要保证没有任何潜在问题干扰机组的正常启动和停止，同时应积极做好机组启停的准备工作。根据实施的启停流程，并根据各种停机目的，调整合适的停机参数，尽可能减少启停所需的时间[7]。

3、取得成效

通过以上分析，制定了切实可行的节油措施，可取得非常可观的经济效益。在一次锅炉冷态启动中，由于采取以上措施，在整个启动过程，平均用4支油抢，节约燃油30多吨，同时，缩短了机组的启动时间2个多小时。本年度#3炉三次冷态启动，第一次耗油50 t, 第二次耗油48 t, 第三次耗油44 t。#4炉两次冷态启动，第一次耗油49 t, 第二次耗油47 t; 冷态启动平均燃油47.6 t。#3炉一次停炉(缸壁温度滑至330 ℃)也只耗油10 t以内。按每年两台炉共启停12次计算，至少可节油12×[70-(50+48+44+49+47)/5]+12×(17-12)=328.8 t, 相当于每年降低成本328.8×4000=131.52万元。如果再考虑低负荷时消缺的节油，效益更加可观。同样，缩减了机组的启动时长，使其提前并网发电，又带来了一些间接的经济收益。另外，由于提前投粉，及早停油抢，使电除尘提前投入运行，符合环保要求。目前，该运行方式在山东中华发电有限公司菏泽发电厂#3、4炉启动过程中已经成功应用，每次启动都取得较好的效果。

参考文献:

[1]李凡,赖竟飞,金方舟.重油枪点火在锅炉中存在的问题及改进对策[J].大众标准化,2021,(18):3.

[2]苗长信,车刚,刘志超,等.菏泽发电厂300 MW“W”火焰锅炉燃烧调整及运行特性分析[J].中国电力,2002.

[3]王锋,张晓亮.菏泽发电厂2×300 MW机组保安电源接线设计[J].山东电力技术,2003,(1):59~62.

[4]佟富维,秦景娜.除氧器在锅炉给水系统中的应用[J].石油和化工设备,2005,8(2):15~16.

[5]王志伟,许英才,张宏波.高参数大容量机组复合法滑参数冷态启动方式[J].吉林电力,2008,36(2):3.

[6]赵适宜.机组启停优化中遗传算法的应用研究[Z].2015.

[7]李祥苓,张文慎,杨瑞,等.汽轮机高中压缸膨胀不畅原因及解决措施[J].电力安全技术,2002,4(5):11.

文章来源:梁小丽,赵永国,赵旭,等.300 MW机组降低锅炉启停过程中燃油量的研究[J].电站系统工程,2024,40(06):13-15.