宋立斌　田占军　刘佳子

摘要：文章介绍了华能国际电力股份有限公司上安电厂350MW机组燃烧系统及启动用油概况，针对350MW等级“W”型火焰锅炉启动过程燃油消耗量大的问题，结合机组的自身情况，进行以煤代油少阀节油启动可行性分析，提出在机组启动过程中掺烧高挥发份煤种、减少磨组投运摆阀数量、实现提前投粉减少油枪投运量的启动节油方案。

关键词：“W”型火焰锅炉；以煤代油；少阀节油启动；高挥发份；煤粉浓度 文献标识码：A

中图分类号：TK229 文章编号：1009-2374（2016）28-0075-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.038

1 概况

华能国际电力股份有限公司上安电厂（简称“上安电厂”）一期设计为两台350MW亚临界“W”型火焰锅炉，每台锅炉配备4台MPS中速磨煤机，给煤机最小出力为15t/h，共20个喷燃器，配有20支油枪，单支油枪出力0.5t/h，设计煤种为25%阳泉无烟煤+75%寿阳贫煤。

由于未设计安装等离子以及其他节油点火装置，导致机组启动过程中的燃油消耗量较大。机组正常情况下的冷态启动燃油消耗量约为80吨，大修后的机组启动燃油消耗量在120吨左右，大大增加了企业的生产成本。

为进一步降低燃油消耗，提升企业经济效益，开始进行以煤代油少阀节油启动的尝试，即在保证锅炉设备安全的前提下，通过掺烧高挥发份煤种，减少磨组投运摆阀数量，将炉膛投粉时间提前，待燃烧稳定后，逐渐减少油枪的运行，进而达到节约燃油的目的。

2 存在的主要问题

上安电厂一期锅炉设计为“W”型火焰，喷燃器为非对称布置。原设计在机组并网之前是不允许投入磨组运行的，只有在初始负荷暖机结束之后方可投运，主要存在如下五方面问题：（1）初期炉温较低，煤粉燃烧不充分，会使火焰中心上移，造成大屏、低过出口等处大面积超温；（2）一期炉型为我国引进的第一批“W”型火焰汽包炉，下炉膛设计小、超温余量低，投粉时，本身对炉膛的热冲击就较大，升温升压速率难以控制，锅炉热负荷与受热部位蒸汽流量的不匹配，易造成锅炉超温；（3）本身配置的30%旁路，由于设备自身的特性，启动初期只能达到30～50吨的蒸汽流量，旁路调阀稍开大些，就会造成旁路后温度高，引起旁路跳闸，现场应用中对锅炉超温无法起到很好的控制作用；（4）喷燃器为非对称布置，投运喷燃器侧与无喷燃器运行侧锅炉壁温会出现很大偏差，最大时达200℃以上，容易造成锅炉管材的拉裂；（5）锅炉的稳燃问题，初期煤粉不易燃尽，必须伴烧大量油枪，方能稳定燃烧，如果燃烧工况不稳定，存在锅炉爆燃的风险。

3 以煤代油启动的可行性分析

要确保以煤代油启动方案的顺利实施，就必须把影响锅炉安全运行的超温、拉伤、稳燃等问题彻底解决。

（1）优化启停操作：得到停机信息，及时安排煤仓拉空为启动上煤做好准备。使用高挥发份煤提高燃尽率及改善稳燃状况。减少摆阀投运数量，磨组启动后，严格控制初期投粉量，尽量使锅炉热负荷与蒸汽流量相匹配。如果发生锅炉壁温临近超温的情况，应及时停止磨组运行，待金属温度降至正常后再行启磨；（2）引入壁温不平衡度概念，防止热偏差拉裂。冷态启动时，锅炉金属基础壁温较低，投粉过早，容易造成金属壁温温差大，因此可选择待金属温度升高到一定值时再行启磨，随着金属温度与正常运行时壁温的临近，会使温差得到很好的控制。另外，用喷燃器的定期轮换来减小热量的分布不均，也可以防止锅炉受热不均及拉裂；（3）投粉初期派专人就地观察炉内燃烧情况，注意火检和负压的监视，加强一次风粉和二次风的调整，尽可能提高燃烧强度及煤粉的燃尽率，确保投运喷燃器油枪的可靠运行。

综上所述，基于对现有的系统方式和控制手段的改变，锅炉启动过程中提前投粉，进而达到节油的目的。

4 具体的落实与实施

4.1 措施的制定和优化

为确保工作中遇到的问题能够得到及时解决，并为下一步少阀节油启动工作的顺利开展打下良好的基础，有针对性地制定了如下措施：（1）机组停炉前将对称两台磨组原煤仓拉空并吹罐20分钟，为启动时能够掺烧高挥发份煤种创造有利条件；（2）燃料部门根据机组启动安排，提前准备好挥发份>35%的高挥发份煤种；（3）修改启磨逻辑，改变以往摆阀全开启磨的方式，允许少摆阀启动，以便有效地控制进入炉膛的煤粉量；（4）修改启动用磨的联锁保护定值，如一次风量低跳磨、给煤机最小出力（由15t/h改为9t/h）等；（5）一单元磨组摆阀设计为成组控制，无法进行摆阀的单独操作，对此利用检修机会选择一台磨组进行升级改造，增加摆阀单控功能，为以煤代油少阀启动创造条件；（6）加强对火检、负压等锅炉灭火保护装置的巡视和维护，防止因设备故障导致的保护拒动或误动；（7）完善竞赛制度，优化竞赛规则，提高机组启停节油的燃油奖惩力度，进一步调动值班员积极性。

4.2 以煤代油少阀启动的具体操作流程

（1）锅炉上水结束后，通过提高除氧器温度，对锅炉进行换水升温，提升炉膛的金属温度至95℃；（2）冬季启动前提前将二次风暖风器投入运行，控制暖风器出口风温大于45℃；（3）锅炉点火后，按规程要求升温升压，定期切换油枪，并就地查看各油枪雾化情况；（4）当一次风温大于100℃时，启动一次风机进行暖磨，为提高暖磨速度可保持磨组出口摆阀在全开状态，待启磨前再行关闭。当磨组出口风温达到70℃并维持10分钟后暖磨结束；（5）检查磨煤机具备投运条件，确认热控逻辑允许“两阀启磨”（两个摆阀在开位的状态下允许磨组启动），投粉初期内侧喷燃器优先、投粉后期外侧喷燃器优先；（6）投粉条件：确认并记录磨组混合后一次风温满足投粉需要，该温度主要用于燃煤气化潜热，要求不低于120℃，并且汽包压力必须达到1.5MPa后再行启磨，此时屏过处基础壁温较高，可有效控制启磨后的金属壁温温差，避免对管壁材质的拉伤；（7）暖磨结束后，保持启动磨组两个摆阀开启，启动磨煤机及给煤机，控制磨组出口温度在50℃～70℃之间，煤量为10t/h，單个粉管风量为8～10t/h；（8）确认已投粉的喷燃器油枪燃烧良好，逐渐开大一次风调节挡板，增加磨组出力。喷燃器投粉后在180s内应燃烧良好，否则立即关摆阀断粉，并注意消除空预器、底渣系统积粉隐患。

4.3 试验过程中出现的问题及运行注意事项

在试验初期，由于尚属摸索阶段经验不足，相继发生了磨组粉管着火、增投摆阀时炉膛压力突升（负压最高升至1300Pa）等不安全事件，分析原因为煤粉管风速低，磨组出口温度、增投摆阀控制方面存在问题。对此，专业人员认真进行分析总结，结合设备实际情况进一步制定和完善了防范措施，使上述问题得到了有效控制：（1）由于燃用高挥发份煤种，为防止制粉系统着火，严格控制磨组出口温度≤70℃；（2）投粉前确认磨煤机消防蒸汽、给煤机消防水、锅炉消防系统备用良好；（3）第一次投粉通知机务到达现场，确保启磨后磨组各部、粉管、喷燃器层发生漏粉能够第一时间发现并得到解决，加强现场的巡视力度；（4）投粉初期必须有专人就地观察燃烧器的煤粉燃烧情况，记錄各喷燃器投粉至点燃的时间。注意观察火焰的燃烧情况、调整一次风粉流量、二次风挡板开度，提高点火初期煤粉燃尽率；（5）依据燃烧状况，及时减少非投粉喷燃器油枪，但投粉喷燃器油枪必须保证可靠投入，油枪故障应及时进行摆阀切换，将相对应的摆阀退出运行；（6）启动过程中升温升压速率禁止超越规程范围，过热器（屏过）金属温度不平衡≤100℃，投粉后视燃烧情况可以逐渐减少油枪运行；（7）限制喷燃器投运数量（2～3阀），以增加煤粉浓度保证煤粉稳定着火；（8）金属壁温：投粉后，视壁温情况可采用定期磨组倒换、限制喷燃器数量、燃烧器定期轮换、适时减少油枪、开大旁路系统、开局部疏水增加蒸汽流量等运行手段控制锅炉各部壁温分布均匀变化，严禁壁温超越规程范围，调整无效及时停粉、停磨；（9）煤粉爆燃：启动过程中，随着升温升压需求，增投摆阀时必须保证其对应油枪燃烧良好，启磨初期由于煤粉浓度较低可以自由切换喷燃器，但当锅炉压力高于3MPa、磨组单粉管出力超过5t/h时或机组并网后的摆阀开启必须注意防止锅炉爆燃，可以用增投油枪，同时减少磨组出力或用正常摆阀开启方式重新启磨等手段，防止锅炉爆燃。

5 以煤代油启动的效果评估

上安电厂一期机组执行以煤代油启动后，经过多次验证，整个启动过程，锅炉燃烧工况稳定，超温情况得到有效控制，金属壁温温差均能控制在规定范围之内，保证了设备的安全运行。

目前，一期机组冷态启动用油量基本能控制在30吨左右，机组冷态启动节油率达到50%以上，预计全年能减少启动燃油300吨以上，节约生产成本约200万元，节油效果非常显著。在同类型机组上具有一定的借鉴意义，可以推广使用。

（责任编辑：王 波）