墙式锅炉冷态开机节油技术研究与应用

李守磊，孙冠军，徐亚南，吴繁言，张 瑾

(华能日照电厂，山东 日照 276800)

在以新能源为主体的新型电力系统中，为保证电网的安全稳定运行，燃煤机组的作用逐渐转变为调峰调频为主，大型燃煤机组启停调峰已成为常态[1]。随着机组启停次数增加，锅炉启动点火用油成为电厂的重要运行成本。因此，如何在保证机组平稳启动的前提下，节省点火用油成为当前电厂节能降耗的重要途径之一[2-3]。文献[4]提出某电厂为解决火电机组存在风道燃烧器可用性差、机组启动油耗高等技术问题，通过引入邻炉的热一次风为制粉系统提供启动初期的热量，改造后机组运行参数稳定，满足启动节油需求，节能效果显著。但该试验需对原有机组进行改造，且会增加系统的复杂度。文献[5]提出将煤粉燃烧器改造为双强微油煤粉燃烧器，并对相应辅助系统进行改进，试验证明，该系统的经济效益显著提升，但在机组启动时出现的微油煤粉燃烧器壁温超温、点火不成功的问题仍需解决。

为了降低机组开机燃油消耗，同时保证锅炉的安全运行，电厂开展了冷态开机前启动磨煤机节油技术的研究[6-9]。该研究是建立在理论研究可行性的基础上，保证锅炉安全运行的前提下，在机组开机过程寻找提前启动磨煤机运行的条件并改变磨煤机运行方式，即仅投运该磨中间2台燃烧器来减少油枪投运时间和投运数量，从而降低燃油消耗。

1 机组冷态开机方式

本次试验为某电厂一期2×350 MW机组，配套锅炉由美国F&W公司设计，西班牙GDV公司制造。锅炉为亚临界参数、单汽包、自然循环、一次中间再热、平衡通风、固态排渣，锅炉本体为Π型布置，无水平烟道。燃烧器型式为前墙布置、可调旋流式喷燃器(CF)，一共有16台，布置于前墙，分4排，每排4台。每台燃烧器配备1支油枪。配备4台中速磨煤机对应4层燃烧器。

按照锅炉厂家及运行技术规范规定，机组冷态开机采用投油点火方式，并通过不断增投油枪增加燃料量来提高汽水参数，待主汽压升至3 MPa，热一次风温>160 ℃，主汽流量>35 kg/s，方可启动首台磨煤机运行，并保持该磨煤机4台燃烧器运行，对应的4支油枪需投运稳燃，撤出多余的油枪。实际运行中，已经采用了一定方法进行节油，但是受到规程和理论限制，在开机过程中不得不投用一定的助燃油，一次冷态开机用油量为55～70 t，近2年，一期机组冷态开机平均12次，导致每年仅一期机组冷态开机就消耗大量燃油，一期机组2号炉历次冷态开机用油量如图1所示。

图1 一期机组2号炉历次冷态开机用油量

2 技术方案

该技术寻找机组开机过程提前启动磨煤机运行的条件，并通过改变磨煤机运行方式，即仅投运该磨中间2台燃烧器来减少油枪投运时间和投运数量，从而降低燃油消耗。具体原理如下。

a.打破现有技术规范对机组冷态开机启动首台磨煤机运行条件的技术限制。寻找合适时机，确定参数控制节点，在确保磨煤机干燥出力的前提下，提前启动磨煤机运行，通过用燃煤替代燃油，实现总体燃料量平稳状态。

b.改变现有的磨煤机运行方式。改变磨煤机运行需要开启相应4台燃烧器的常规运行方式，通过关闭外侧2台燃烧器，仅投运内侧2台燃烧器的方式，提高燃烧器的煤粉浓度，在确保燃烧稳定的同时，减少油枪投入数量，即仅保留内侧2台燃烧器的油枪进行助燃，退出其他多余油枪。一期锅炉燃烧器如图2所示。

图2 一期锅炉燃烧器

3 改造后冷态开机试验

3.1 入炉煤质情况

入炉煤为内蒙古烟煤与俄罗斯、印尼褐煤混掺，其Mt为18%,Vdaf为40%，Qnet,ar为20 MJ/kg，St,ad为0.6%。

3.2 试验过程

04:01，锅炉投油点火成功。

05:56，在投油枪有4支，热二次风温度达85 ℃，启动2A、2B一次风机，3台密封风机。对磨煤机进行暖磨操作。

06:15，根据升温升压情况，增投第5支油枪(C1油枪)。

07:19，根据升温升压情况，增投第6支油枪(C3油枪)。

07:41，暖磨结束，D磨煤机出口温度为63 ℃，启动2D磨煤机。

机组冷态启动主蒸汽温度及D磨煤机煤量如图3所示。

图3 机组冷态启动主蒸汽温度及D磨煤机煤量

3.3 试验危险点实际情况

危险点1：开D1、D4磨煤机出口粉管气动门时煤粉爆燃，可能导致引风机调节振荡不稳。实际操作过程中，负压实际波动在±0.3 kPa，波动幅度为0.6 kPa，引风机负压调整正常，锅炉燃烧稳定。该危险点可控。

危险点2：提前启动磨煤机导致其干燥出力不足，磨煤机电流异常。操作过程中，磨煤机入口风温为110 ℃，启动磨煤机后其出口温度最低降至43 ℃，就地检查磨煤机出力正常。该危险点可控。

本次试验验证了该技术路线的可行性，对其风险进行了评估，有效突破现有规程的限制，通过提前启动磨煤机及改变磨煤机运行方式以达到节油目的。实现了机组开机时，由原来需陆续投入8支油枪方可启动磨煤机变为陆续投入6支油枪，并可提前90 min启动磨煤机运行；启动磨煤机运行后，由试验前仍需4支油枪助燃变为2支油枪助燃，随后通过增加煤量继续升温升压来提高汽水参数。

4 结语

该节油技术能够有效突破现有规程的限制，可通过提前启动磨煤机及改变磨煤机运行方式以达到节油目的。在试验完成后编制运行措施，实现了机组冷态开机提前启动磨煤机及节油目的，通过此创新技术，机组冷态开机一次可节约燃油20 t以上，降低用油量30%以上，具有良好的经济效益。