李守磊,孫冠軍,徐亞南,吳繁言,張 瑾
(華能日照電廠,山東 日照 276800)
在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中,為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,燃煤機(jī)組的作用逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)峰調(diào)頻為主,大型燃煤機(jī)組啟停調(diào)峰已成為常態(tài)[1]。隨著機(jī)組啟停次數(shù)增加,鍋爐啟動點(diǎn)火用油成為電廠的重要運(yùn)行成本。因此,如何在保證機(jī)組平穩(wěn)啟動的前提下,節(jié)省點(diǎn)火用油成為當(dāng)前電廠節(jié)能降耗的重要途徑之一[2-3]。文獻(xiàn)[4]提出某電廠為解決火電機(jī)組存在風(fēng)道燃燒器可用性差、機(jī)組啟動油耗高等技術(shù)問題,通過引入鄰爐的熱一次風(fēng)為制粉系統(tǒng)提供啟動初期的熱量,改造后機(jī)組運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定,滿足啟動節(jié)油需求,節(jié)能效果顯著。但該試驗(yàn)需對原有機(jī)組進(jìn)行改造,且會增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。文獻(xiàn)[5]提出將煤粉燃燒器改造為雙強(qiáng)微油煤粉燃燒器,并對相應(yīng)輔助系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),試驗(yàn)證明,該系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益顯著提升,但在機(jī)組啟動時出現(xiàn)的微油煤粉燃燒器壁溫超溫、點(diǎn)火不成功的問題仍需解決。
為了降低機(jī)組開機(jī)燃油消耗,同時保證鍋爐的安全運(yùn)行,電廠開展了冷態(tài)開機(jī)前啟動磨煤機(jī)節(jié)油技術(shù)的研究[6-9]。該研究是建立在理論研究可行性的基礎(chǔ)上,保證鍋爐安全運(yùn)行的前提下,在機(jī)組開機(jī)過程尋找提前啟動磨煤機(jī)運(yùn)行的條件并改變磨煤機(jī)運(yùn)行方式,即僅投運(yùn)該磨中間2臺燃燒器來減少油槍投運(yùn)時間和投運(yùn)數(shù)量,從而降低燃油消耗。
本次試驗(yàn)為某電廠一期2×350 MW機(jī)組,配套鍋爐由美國F&W公司設(shè)計,西班牙GDV公司制造。鍋爐為亞臨界參數(shù)、單汽包、自然循環(huán)、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣,鍋爐本體為Π型布置,無水平煙道。燃燒器型式為前墻布置、可調(diào)旋流式噴燃器(CF),一共有16臺,布置于前墻,分4排,每排4臺。每臺燃燒器配備1支油槍。配備4臺中速磨煤機(jī)對應(yīng)4層燃燒器。
按照鍋爐廠家及運(yùn)行技術(shù)規(guī)范規(guī)定,機(jī)組冷態(tài)開機(jī)采用投油點(diǎn)火方式,并通過不斷增投油槍增加燃料量來提高汽水參數(shù),待主汽壓升至3 MPa,熱一次風(fēng)溫>160 ℃,主汽流量>35 kg/s,方可啟動首臺磨煤機(jī)運(yùn)行,并保持該磨煤機(jī)4臺燃燒器運(yùn)行,對應(yīng)的4支油槍需投運(yùn)穩(wěn)燃,撤出多余的油槍。實(shí)際運(yùn)行中,已經(jīng)采用了一定方法進(jìn)行節(jié)油,但是受到規(guī)程和理論限制,在開機(jī)過程中不得不投用一定的助燃油,一次冷態(tài)開機(jī)用油量為55~70 t,近2年,一期機(jī)組冷態(tài)開機(jī)平均12次,導(dǎo)致每年僅一期機(jī)組冷態(tài)開機(jī)就消耗大量燃油,一期機(jī)組2號爐歷次冷態(tài)開機(jī)用油量如圖1所示。
圖1 一期機(jī)組2號爐歷次冷態(tài)開機(jī)用油量
該技術(shù)尋找機(jī)組開機(jī)過程提前啟動磨煤機(jī)運(yùn)行的條件,并通過改變磨煤機(jī)運(yùn)行方式,即僅投運(yùn)該磨中間2臺燃燒器來減少油槍投運(yùn)時間和投運(yùn)數(shù)量,從而降低燃油消耗。具體原理如下。
a.打破現(xiàn)有技術(shù)規(guī)范對機(jī)組冷態(tài)開機(jī)啟動首臺磨煤機(jī)運(yùn)行條件的技術(shù)限制。尋找合適時機(jī),確定參數(shù)控制節(jié)點(diǎn),在確保磨煤機(jī)干燥出力的前提下,提前啟動磨煤機(jī)運(yùn)行,通過用燃煤替代燃油,實(shí)現(xiàn)總體燃料量平穩(wěn)狀態(tài)。
b.改變現(xiàn)有的磨煤機(jī)運(yùn)行方式。改變磨煤機(jī)運(yùn)行需要開啟相應(yīng)4臺燃燒器的常規(guī)運(yùn)行方式,通過關(guān)閉外側(cè)2臺燃燒器,僅投運(yùn)內(nèi)側(cè)2臺燃燒器的方式,提高燃燒器的煤粉濃度,在確保燃燒穩(wěn)定的同時,減少油槍投入數(shù)量,即僅保留內(nèi)側(cè)2臺燃燒器的油槍進(jìn)行助燃,退出其他多余油槍。一期鍋爐燃燒器如圖2所示。
圖2 一期鍋爐燃燒器
入爐煤為內(nèi)蒙古煙煤與俄羅斯、印尼褐煤混摻,其Mt為18%,Vdaf為40%,Qnet,ar為20 MJ/kg,St,ad為0.6%。
04:01,鍋爐投油點(diǎn)火成功。
05:56,在投油槍有4支,熱二次風(fēng)溫度達(dá)85 ℃,啟動2A、2B一次風(fēng)機(jī),3臺密封風(fēng)機(jī)。對磨煤機(jī)進(jìn)行暖磨操作。
06:15,根據(jù)升溫升壓情況,增投第5支油槍(C1油槍)。
07:19,根據(jù)升溫升壓情況,增投第6支油槍(C3油槍)。
07:41,暖磨結(jié)束,D磨煤機(jī)出口溫度為63 ℃,啟動2D磨煤機(jī)。
機(jī)組冷態(tài)啟動主蒸汽溫度及D磨煤機(jī)煤量如圖3所示。
圖3 機(jī)組冷態(tài)啟動主蒸汽溫度及D磨煤機(jī)煤量
危險點(diǎn)1:開D1、D4磨煤機(jī)出口粉管氣動門時煤粉爆燃,可能導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)振蕩不穩(wěn)。實(shí)際操作過程中,負(fù)壓實(shí)際波動在±0.3 kPa,波動幅度為0.6 kPa,引風(fēng)機(jī)負(fù)壓調(diào)整正常,鍋爐燃燒穩(wěn)定。該危險點(diǎn)可控。
危險點(diǎn)2:提前啟動磨煤機(jī)導(dǎo)致其干燥出力不足,磨煤機(jī)電流異常。操作過程中,磨煤機(jī)入口風(fēng)溫為110 ℃,啟動磨煤機(jī)后其出口溫度最低降至43 ℃,就地檢查磨煤機(jī)出力正常。該危險點(diǎn)可控。
本次試驗(yàn)驗(yàn)證了該技術(shù)路線的可行性,對其風(fēng)險進(jìn)行了評估,有效突破現(xiàn)有規(guī)程的限制,通過提前啟動磨煤機(jī)及改變磨煤機(jī)運(yùn)行方式以達(dá)到節(jié)油目的。實(shí)現(xiàn)了機(jī)組開機(jī)時,由原來需陸續(xù)投入8支油槍方可啟動磨煤機(jī)變?yōu)殛懤m(xù)投入6支油槍,并可提前90 min啟動磨煤機(jī)運(yùn)行;啟動磨煤機(jī)運(yùn)行后,由試驗(yàn)前仍需4支油槍助燃變?yōu)?支油槍助燃,隨后通過增加煤量繼續(xù)升溫升壓來提高汽水參數(shù)。
該節(jié)油技術(shù)能夠有效突破現(xiàn)有規(guī)程的限制,可通過提前啟動磨煤機(jī)及改變磨煤機(jī)運(yùn)行方式以達(dá)到節(jié)油目的。在試驗(yàn)完成后編制運(yùn)行措施,實(shí)現(xiàn)了機(jī)組冷態(tài)開機(jī)提前啟動磨煤機(jī)及節(jié)油目的,通過此創(chuàng)新技術(shù),機(jī)組冷態(tài)開機(jī)一次可節(jié)約燃油20 t以上,降低用油量30%以上,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。