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1、全国火电大机组（600MW 级）竞赛第十二届年会论文集 锅炉本体及辅机154600MW 超临界锅炉启动安全与节油吴瑞生（江苏镇江发电有限公司）摘要：介绍江苏镇江电厂 600MW 超临界机组在应用等离子点火技术过程中，针对机组冷态启动时，锅炉升温升压速度较快，采取措施，对角投用中速磨煤机出口一次风管，在保证锅炉启动安全的前提下，最大可能的实现节约机组启动用油，从而为改善锅炉启动阶段的升温升压速度的控制提供了较好的控制手段。关键词：锅炉；对角等离子点火；冷态启动；升温升压1 概述对于现今社会，能源问题已是一个国际性的大问题，而节能减排作为我国现阶段的国策已提上一个重要的议事日程。火力发电机组锅炉除
2、新安装时消耗大量燃料油外，随着锅炉低负荷稳燃技术的提高，大型锅炉低负荷稳燃用油已下降至一个较低的水平，锅炉用油主要发生在机组启动过程中。而当前，大型锅炉的启动节油方向有二：1) 等离子煤粉点火及稳燃技术2) 微油点火技术这二个技术各有其特点，我公司 600MW 机组应用的是等离子煤粉点火及稳燃技术，在机组调试及随后的运行中，极大降低机组的燃油消耗，产生巨大的经济效益。但在机组的冷态启动过程中，发现特别是第一台磨煤机启动时，锅炉温升速度控制较困难，主要是为保证等离子点火的稳燃效果，锅炉启动初投燃料量较大，针对此情况分析对比了启动过程，采取措施，基本解决了启动过程中，第一磨煤机启动时的升温升压速度
3、的控制的问题。2 锅炉燃烧设备及燃料种类简介镇江电厂三期工程 2600MW 机组是上海锅炉厂有限公司引进美国 ALSTOM 成熟技术开发的超临界锅炉产品。为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构 型锅炉、露天布置燃煤锅炉。设计煤种：神府煤，校核煤种：晋北煤。燃烧系统配有六台 HP1003 中速磨冷一次风直吹式制粉系统。磨煤机出口门为气动隔绝门，控制气源为仪用气，启闭时为同时动作。锅炉 24 只直流式燃烧器分 6 层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈切圆方式燃烧。采用兼有等离子点火功能主燃烧器的方案，将 B
4、 层 4 台主燃烧器改造为兼有等离子点火功能的燃烧器。全国火电大机组（600MW 级）竞赛第十二届年会论文集 锅炉本体及辅机1553 启动过程对比我公司三期机组启动，从锅炉调试阶段开始就对启动时的控制，进行有目的的对比分析，现逐步找出一条较稳定的启动方式，即能保证锅炉在允许的安全范围内，又保证最大可能的节约机组启动用油。 3.1 启动方式一机组冷态启动时，先投入二支最下层油枪，30 分钟后进行暖磨，正常方式启动磨煤机后，及时停止锅炉用油。此种启动用油较少，正常情况下用油量在 5 吨左右。此种启动方式最大优点是节约机组启动用油。但启动第一台磨煤机后，锅炉升温升压速度的控制较困难，并且，为保证能尽
5、可能早的停止锅炉用油，提高煤粉着火稳定性,一般增加煤量较快，使锅炉温升超出一定的允许安全范围。下表为某次此种方式启动时，启动第一台磨煤机时主要参数升温表：1:48 启第一台磨过热器 出口温度速率高再 出口温度速率启分 出口温度速率高再 出口烟温速率煤量1:5090.35750.6417554.5150.1725114.010.5515137.160.99621.832:00127.4783.71259.320.4805144.1883.01775230.7759.361526.382:10162.8253.5347572.391.307172.5352.83475279.794.901526.
6、292:20229.0356.621196.10812.3718189.941.7405299.872.00826.42:30279.7955.076276.0757.99675199.4730.95325309.770.9927.722:40313.443.3645309.783.3705207.9380.8465322.881.31128.31从上表可看出，当启动第一台磨煤机后(此时入炉油量为 3.6 吨)，高再出口烟温迅速上升，此时因着火稳燃要求，煤量从 21.83 吨反而加至 26.38 吨，过热器出口温度随之也迅速上升，因滞后，高再出口温度经延迟后也上升较快。温升已超出正常允许的安全
7、范围。此种方式虽可节约大量锅炉启动用油，但对锅炉今后的运行安全带来隐患。 3.2 启动方式二机组机组冷态启动时，先投入二支最下层油枪，3040 分钟后再投入二支最下层油枪，再过30 分钟后，进行暖磨工作，启动第一台磨煤机前，再投入二支中层较大油枪，启动磨煤机后，及时停运中中层较大油枪，再逐步停运最下层油枪。此种启动方式最大优点是保证锅炉运行安全，启动时锅炉升温升压速度的控制较好。但启动耗油量较多，一般要达到 30 吨左右。此种方式启动已失去锅炉安装等离子煤粉点火装置的意义。下表为某次此种方式启动时，启动第一台磨煤机时主要参数升温表：0.38启第一台磨过热器 出口温度速率高再 出口温度速率启分
8、出口温度速率高再 出口烟温速率煤量0:40164.6280.691599.88752.20975168.1930.2025222.460.25519.50:50177.021.23925126.0832.6195171.4430.325240.541.80818.271:00189.4531.24325146.7332.065173.7830.234240.09-0.04518.271:10203.0231.357164.851.81175178.8980.5115248.570.84820.861:20223.3552.03325189.7652.4915190.7281.183268.79
9、2.02222.71:30249.8232.64675208.321.8555203.4681.274287.011.82222.72全国火电大机组（600MW 级）竞赛第十二届年会论文集 锅炉本体及辅机156从上表可看出，当启动第一台磨煤机后(此时入炉油量为 14.2 吨)，炉内热负荷已完全达到启磨之后，磨煤机维持最小煤量，稳定炉内燃烧工况所需的热负荷要求。此时，因油枪运行，稳燃效果较好，煤量在较低值运行，高再出口烟温变化并不大，启动分离器出口温度变化平缓，主再汽温变化变化较小，完全满足冷态启动时升温升压速率的控制。 3.3 分析与改进经对比分析，启动方式一影响锅炉安全，启动方式二因极大增加
10、锅炉启动用油，已不采用。是否可找出较好的方案。经分析启动方式，发现升温升压速率控制较难的主要矛盾是：启动第一台磨煤机时，因等离子最低稳燃要求，投入锅炉燃料量相对较多，且因煤粉燃烧与燃油有较大区别，使锅炉出口烟温上升很快，主再汽温很难控制，并且从现场实际情况也是如此，是否能将启动第一台磨煤机时的初始运行煤量降低，并能做到稳定燃烧，是解决此矛盾的关健。1）锅炉启动时最低燃料量按锅炉厂运行说明书，未明确说明锅炉冷态启动时投煤时的规定，但按其说明中，冷态启动时，锅炉初投燃料量为 BMCR 工况时总燃料量的 5%，逐步增加至 BMCR 工况时总燃料量的 8%，一般为投入四支出力为 1.8t/h 的油枪，
11、能满足机组的冷态启动初期升温升压速度的控制的要求，按热量相等，同时考虑点火初期燃油与燃煤燃烧效率的不同，计算对比：燃油名称单位数值备注低位发热量 Qoilkj/kg41800单支油枪出力 Gkg/h1800冷态启动投入油枪数 n4燃烧效率 %95油枪点火热效率 Qkj/h285912000QoilGn 燃煤低位发热量 Qkj/kg23000煤粉燃烧效率 coal%75计算煤粉出力 Tt/h16.5746087Q/(Q1000coal)则说明，锅炉冷态启动时，按锅炉设计煤种，初投燃料量为 16.57 吨左右时，就可满足锅炉厂规定的初投燃料量的要求，也就可基本满足锅炉升温升压率的控制要求。2 ）磨
12、煤机运行时的最低燃料量上海重型机器厂生产的 HP1003 中速磨煤机属于浅碗磨，当磨碗上煤层厚度不够时，磨煤机振动较大，一般规定初始给煤率为磨煤机额定出力的 25%，查磨煤机运行说明书，当为设计煤种时，保证的最小出力为 15.25 t/h，完全可以满足此要求。3）等离子运行时所需最低稳燃燃料量等离子点火时，磨煤机出力控制按等离子点火装置厂家说明，当磨煤机出力达到 18.19 t/h 时，就可以满足稳燃要求，但通过分析，实际有些方面未能考虑，如下表：序号项目单位公 式结果1磨煤机最小出力t/h取自本公司磨煤机技术协议15.252磨煤机最小通风量t/h取自本公司磨煤机技术协议71.473BMCR
13、工况下耗煤量t/h取自本公司锅炉技术协议237.35全国火电大机组（600MW 级）竞赛第十二届年会论文集 锅炉本体及辅机157序号项目单位公 式结果4一次风温本工况取 65657一次风管内径m61010mm0.598一次风管通流面积m20.5902/40.2739一次风密度kg/m31.285273/(273+65)101410/1013251.03810等离子点火初始一次风管风速m/s 1811等离子点火初始一次风量kg/s18.00.2731.038420.412等离子点火初始一次风量t/h20.43.673.4413等离子点火初始磨煤机出力t/h 18.1914等离子点火初始煤粉浓度k
14、g/kg18.19/73.440.24815等离子点火初期煤粉燃烧效率% 7516等离子点火初期投入煤粉占BMCR 耗煤量的百分数%18.190.75/237.351005.7上表中，等离子厂家实际上说明了，对于单一一次风管，等离子若需稳燃，需保证一个最低的煤粉浓度，需达0.248 kg/kg。而按现场实际情况，为保证磨煤机最小通风量，一般磨煤机一次风速已偏离计算工况，如下表：1等离子点火初始一次风管风速m/s2528(取下限)252等离子点火初始一次风量kg/s250.2731.038428.33743等离子点火初始一次风量t/h28.33743.6102.014644等离子点火初始磨煤机出
15、力t/h(取下限)21225等离子点火初始煤粉浓度kg/kg21/102.010.2066等离子点火初期煤粉燃烧效率%757等离子点火初期投入煤粉占BMCR 耗煤量的百分数%210.75/237.351006.63576996此时即使初始一次风管风速取下限，初始磨煤机出力也取下限，初投燃料量也达 BMCR 工况的 6.635%，此时的初始煤粉浓度也只有 0.206 kg/kg，未能达到等离子稳定燃烧所需最低的 0.248 kg/kg 的煤粉浓度。若需达到等离子稳定燃烧，则如下表：要达到较好燃烧效果(风量不变情况下，四根一次风管)1等离子点火初始一次风管风速m/s2528(取上限)282等离子点火初始一次风量kg/s280.2731.038431.7378883等离子点火初始一次风量t/h31.7378883.6114.25639684等离子点火初始磨煤机出力t/h114.256*0.24828.335586415单一次风管粉量t/h7.0838966027等离子点火初期投入煤粉占BMCR 耗煤量的百分数%28.335586410.75/237.351008.953734908全国火电大机组（600MW 级）竞赛第十二届年会论文集
