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大型火電站鍋爐節(jié)油技術(shù)討論
介紹國(guó)內(nèi)某大型電站鍋爐在節(jié)約燃油方面所采取的措施,總結(jié)其中的經(jīng)驗(yàn),并分析該電站現(xiàn)有的節(jié)油潛力,提出今后節(jié)油工作的重點(diǎn)和方向。電站鍋爐;節(jié)油;燃煤機(jī)組在燃煤機(jī)組運(yùn)行中,助燃油一般用于鍋爐點(diǎn)火及運(yùn)行穩(wěn)燃。
有關(guān)資料顯示:2000年國(guó)內(nèi)30萬kW及60萬kW機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)機(jī)組平均用油量分別為908.24t/臺(tái)和451.62t/臺(tái),其年平均穩(wěn)燃用油量分別為546.8t/臺(tái)及359.8t/臺(tái)。隨著國(guó)際能源需求的迅猛增長(zhǎng),原油價(jià)格迅速上揚(yáng),挖掘燃煤機(jī)組節(jié)油潛力、節(jié)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(qiáng)自身市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段之一。1國(guó)內(nèi)某大型燃煤機(jī)組設(shè)備概述及其燃油消耗情況機(jī)組額定負(fù)荷660MW,鍋爐為德國(guó)產(chǎn)亞臨界參數(shù)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(xù)排渣。鍋爐采用0號(hào)柴油點(diǎn)火助燃,配有24支蒸汽霧化油槍,單支油槍耗油量1.8~3.6t/h。鍋爐燃燒系統(tǒng)按雙進(jìn)出磨煤機(jī)冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)設(shè)計(jì),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(duì)沖燃燒。前、后墻燃燒器上布置有兩層燃盡風(fēng)噴嘴。機(jī)組于2002年10月投產(chǎn)發(fā)電。投產(chǎn)初期,由于鍋爐存在嚴(yán)重的爐膛結(jié)焦,運(yùn)行不穩(wěn)定,啟停次數(shù)多。機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)一次需耗油260~300t,磨煤機(jī)啟動(dòng)停助燃每月需60~100t。僅2002年10~12月,機(jī)組共消耗0號(hào)柴油960t,按當(dāng)時(shí)油價(jià)3000元/t計(jì)算,燃油成本288萬元,在一定程度上影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。為此,電站技術(shù)人員深入研究主、輔機(jī)設(shè)備技術(shù)特點(diǎn),深挖節(jié)油潛力,在降低助燃油方面采取了一系列技術(shù)措施。
2、節(jié)油技術(shù)措施
2.1機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)節(jié)油大型機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過程是一個(gè)復(fù)雜的不穩(wěn)定的傳熱、流動(dòng)過程。由于冷態(tài)啟動(dòng)前鍋爐、汽輪機(jī)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(jī)暖缸、暖機(jī)需要一定的時(shí)間,檢修后的機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過程中,發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)需要做多項(xiàng)試驗(yàn),鍋爐只能維持在低參數(shù)狀態(tài)下運(yùn)行,需要消耗大量燃油。因此,研究設(shè)備特點(diǎn),合理安排機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)步驟,盡量縮短啟動(dòng)時(shí)間,可以節(jié)約大量燃油。采用滑參數(shù)啟動(dòng),機(jī)組充分利用低壓、低溫蒸汽均勻加熱汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和汽缸,減少了熱應(yīng)力和啟動(dòng)損失,鍋爐過、再熱器的冷卻條件亦得到改善。由于鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng),縮短了整機(jī)啟動(dòng)時(shí)間,減少了燃油消耗。汽包上水時(shí),在汽包壁溫差允許的情況下,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(jī)組節(jié)油。試運(yùn)中,一度存在鍋爐油槍冷態(tài)點(diǎn)火著火困難的問題,經(jīng)常出現(xiàn)油槍點(diǎn)燃后燃燒不穩(wěn)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(jù)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)檔板開啟平緩,經(jīng)這些調(diào)整使冷態(tài)油槍點(diǎn)火能夠順暢、穩(wěn)定,同時(shí)減少了燃油不完全燃燒損失。該機(jī)組汽輪機(jī)中壓轉(zhuǎn)子預(yù)暖通過軸封漏氣進(jìn)行,中壓轉(zhuǎn)子中心溫度達(dá)到54.4℃為合格,預(yù)暖需時(shí)4h左右。為了縮短中壓轉(zhuǎn)子預(yù)暖時(shí)間,技術(shù)人員將預(yù)暖時(shí)軸封蒸汽壓力由0.03Mpa提高到0.04MPa,適當(dāng)開啟軸封疏水門以提高軸封蒸汽溫度,適當(dāng)提高凝汽器壓力至15kpa以減少外界冷空氣吸入,使中壓轉(zhuǎn)子預(yù)暖時(shí)間縮短到2h左右。經(jīng)實(shí)施以上措施,縮短了機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)的時(shí)間,冷態(tài)啟動(dòng)一次耗油量由原來的260t以上減少到130~150t。
2.2機(jī)組溫、熱態(tài)啟動(dòng)節(jié)油機(jī)組溫、熱態(tài)啟動(dòng)節(jié)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(fù)荷時(shí)間較長(zhǎng),相應(yīng)爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度及爐膛火焰溫度均較低,投粉過早、粉量過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(yù)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(yù)器。因此,冷態(tài)啟動(dòng)投粉一般選擇在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后、鍋爐所產(chǎn)蒸汽已可經(jīng)汽輪機(jī)泄放后進(jìn)行,以利于汽壓、汽溫的控制。在機(jī)組溫、熱態(tài)啟動(dòng)中,根據(jù)汽溫、汽壓及汽輪機(jī)脹差情況,電站技術(shù)人員將啟磨投粉時(shí)間提前到機(jī)組沖轉(zhuǎn)前,投粉后即進(jìn)行汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)操作,既加快了機(jī)組代負(fù)荷速度,同時(shí)也節(jié)省了燃油。
2.3磨煤機(jī)節(jié)油
2.3.1磨煤機(jī)啟動(dòng)節(jié)油該機(jī)組配置的雙進(jìn)雙出一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)是現(xiàn)代大型火電廠廣泛采用的制粉系統(tǒng),它適應(yīng)了大型機(jī)組鍋爐容量大、燃煤量大的需要,充分體現(xiàn)了雙進(jìn)雙出球磨機(jī)出力大,磨內(nèi)存粉量多、出力易于調(diào)節(jié)、系統(tǒng)簡(jiǎn)單靈活等一系列特點(diǎn)。但這種制粉系統(tǒng)也普遍存在磨煤機(jī)啟動(dòng)助燃油消耗大這一缺點(diǎn)。按照該機(jī)組磨煤機(jī)啟動(dòng)邏輯要求,為了保證燃燒的穩(wěn)定、充分,啟動(dòng)磨煤機(jī)必須滿足一定的火焰聯(lián)鎖條件。即使在鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行中,如需要啟動(dòng)磨謀機(jī),仍需投入該磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的燃燒器層或相鄰層的部分或全部油槍,由油槍點(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(wěn)定,才允許油槍退出運(yùn)行。在鍋爐啟動(dòng)過程中,由于燃料量小、爐溫低、燃燒不穩(wěn)定,油槍對(duì)煤粉著火的支持是必須的,但鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行中,鍋爐底層爐溫已達(dá)1000℃以上,且鍋爐配置了易于點(diǎn)火穩(wěn)燃的低氮型DS旋流燃燒器,磨煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)煤粉不需要油槍來點(diǎn)燃。經(jīng)研究試驗(yàn),在鍋爐正常運(yùn)行中,沒有油槍助燃的情況下,磨煤機(jī)啟動(dòng)順利,煤燃燒器著火迅速,火焰穩(wěn)定。在充分考慮安全的基礎(chǔ)上,技術(shù)人員將磨煤機(jī)啟動(dòng)必須投油助燃的邏輯做了修改:當(dāng)機(jī)組負(fù)荷高于360MW時(shí),磨煤機(jī)允許不投油啟動(dòng)。此項(xiàng)措施,使該機(jī)組在日常調(diào)峰運(yùn)行中,啟磨不再消耗燃油,按原來日常啟磨每次燒油2~5t計(jì)算,每年至少可節(jié)約助燃油600t。2.3.2改進(jìn)原熱控保護(hù)邏輯,消除磨煤機(jī)不必要跳閘直吹式制粉系統(tǒng)中,磨煤機(jī)跳閘對(duì)鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行威脅很大。一旦發(fā)生磨煤機(jī)運(yùn)行中跳閘,鍋爐燃燒迅速惡化,不得不投油穩(wěn)燃。該機(jī)組投產(chǎn)初期,由于磨煤機(jī)油站邏輯設(shè)計(jì)不盡合理,原設(shè)計(jì)磨煤機(jī)頂瓦油壓低無延時(shí)跳,頂瓦油泵出口濾網(wǎng)堵塞無法實(shí)現(xiàn)在線清理,磨煤機(jī)頻繁跳閘增大了燃油消耗。經(jīng)過多次攻關(guān)試驗(yàn)和分析論證,技術(shù)人員將磨煤機(jī)頂瓦油系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造,將熱控保護(hù)邏輯中增加了50min延時(shí),實(shí)現(xiàn)了頂瓦油泵出口濾網(wǎng)堵塞在線清理,減少了磨煤機(jī)因油系統(tǒng)故障跳閘次數(shù),降低了助燃油消耗,保證了鍋爐燃燒穩(wěn)定。
2.4加強(qiáng)設(shè)備治理,降低鍋爐不投油穩(wěn)燃負(fù)荷由于該電站鍋爐水冷壁設(shè)計(jì)了大面積和衛(wèi)燃帶,在機(jī)組投產(chǎn)后,一度存在嚴(yán)重的鍋爐結(jié)焦,并且火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)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(xiàn)450MW負(fù)荷不投油穩(wěn)燃,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于不投油穩(wěn)燃負(fù)荷50%BMCR的設(shè)計(jì)值。為此,該電站采取了一系列減輕鍋爐結(jié)焦,保證鍋爐燃燒穩(wěn)定性的措施:①去除一部分衛(wèi)燃帶,保留的穩(wěn)衛(wèi)燃帶用隔離帶分割成小塊,避免大焦塊的形成。②改造燃料配煤系統(tǒng),結(jié)合鍋爐結(jié)焦情況和運(yùn)行參數(shù)選擇該鍋爐適用的煤種。③安裝遠(yuǎn)射程大力吹灰器,及時(shí)清除爐膛積渣。④進(jìn)行噴燃器葉片調(diào)整、燃燒配風(fēng)等優(yōu)化燃燒調(diào)整。⑤更換更加可靠靈敏的火檢裝置。通過這些措施,該機(jī)組爐膛結(jié)焦得到有效控制,鍋爐燃燒穩(wěn)定性極大增強(qiáng),最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷降低到400MW,使機(jī)組啟動(dòng)過程中全部停油的時(shí)間得以提前,同時(shí)也減少了運(yùn)行中降負(fù)荷投油的幾率。
3尚待挖掘的節(jié)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(jī)組都在探索機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)中汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前投粉以節(jié)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,確保煤粉著火和穩(wěn)燃是實(shí)現(xiàn)早投粉的關(guān)鍵。在布置多臺(tái)機(jī)組的電站中,可以引出臨爐高溫?zé)煔鈦砑訜崽岣邌?dòng)鍋爐的爐膛及一、二次溫度。②投粉后汽溫汽壓增長(zhǎng)較快,如何有效控制汽輪機(jī)脹差的問題。可以嘗試增加汽缸夾層法蘭螺栓加熱系統(tǒng),使缸脹加快,以適應(yīng)提前投粉后轉(zhuǎn)子的較快的膨脹。③為了避免鍋爐受熱面超溫?fù)p壞及煤粉積聚在空預(yù)器處,應(yīng)減少磨煤機(jī)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)以優(yōu)化煤粉燃燒狀況,減少不完全燃燒帶來的火焰上移。
3.2進(jìn)一步提高鍋爐燃燒穩(wěn)定性,降低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷至設(shè)計(jì)值目前由于鍋爐依然存在一定程度的結(jié)焦,該電站仍未實(shí)現(xiàn)最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷50%BMCR的設(shè)計(jì)值,隨著設(shè)備治理的加強(qiáng),鍋爐結(jié)焦進(jìn)一步減輕,鍋爐燃燒愈加穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)最低斷油穩(wěn)燃負(fù)荷330MW的目標(biāo)后,將進(jìn)一步降低穩(wěn)燃油耗。3.3改造油槍,降低油槍耗油量隨著油槍技術(shù)的飛速發(fā)展,耗油量小,易于點(diǎn)火穩(wěn)燃的小油槍成為市場(chǎng)的主流,今后在設(shè)備改造中,將逐步選用節(jié)油、經(jīng)濟(jì)的油槍,以節(jié)約燃油。
4小結(jié)
通過多年的努力,該大型機(jī)組在節(jié)油工作上取得了不小的成績(jī),單機(jī)耗油量由2002年的月均320t左右降低到2004年的月均49t,節(jié)油效果顯著。今后的節(jié)油工作將從管理、運(yùn)行操作、技術(shù)革新等多方面入手繼續(xù)開展下去,進(jìn)一步增強(qiáng)全體員工的節(jié)油意識(shí),實(shí)現(xiàn)大型燃煤機(jī)組節(jié)能降耗的新突破。
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(責(zé)任編輯:xy)
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