600MW超临界W型火焰锅炉冷态启动节油研究

华电国际电力股份有限公司奉节发电厂 张 帆 宋文海

W火焰锅炉设计为无烟煤，因无烟煤挥发分低，不易点燃，冷态启动升温升压过程中，温度偏高、压力偏低，在提升压力的过程中需增投多支大油枪，导致油耗过高。通过分析实践，摸索出了一套降低W 火焰锅炉启动油耗的方案，主要通过合理安排机组启停、微爆油枪改造、冷炉启磨系统采用风道燃烧器方式、提高设备可靠性、采用高挥发分煤启动等，可将机组启动油耗降低到较低水平，并在实践中得的了较好的节油效果，对国内相同类型机组具有借鉴指导意义。

1 锅炉概况及锅炉冷态启动油耗高的原因分析

奉节发电厂锅炉采用东方锅炉（集团）股份有限公司制造的型号为DG-1852/25.31-Ⅱ8型锅炉，其主要技术特征为超临界参数、W 型火焰燃烧、垂直管圈水冷壁变压直流锅炉。设计燃用无烟煤，采用双进双出钢球磨煤机正压冷一次风直吹式制粉系统。锅炉点火及助燃油为#0轻柴油。每只煤粉燃烧器配一支油枪，用于点火、暖炉和低负荷稳燃，全炉共24只，单只油枪出力为1600kg/h[1]。每次机组冷态启动油耗高达100多吨，大量的燃油消耗增加了生产成本。

锅炉冷态启动油耗高的原因分析如下：重庆电网容量小，导致机组启、停频繁，我厂传统的机械雾化油枪出力过大，导致油耗大；机械雾化油枪雾化效果差，经常发生点不着火，运行可靠性差；锅炉燃用无烟煤在负荷低于45%额定负荷时就要投油助燃，油枪出力大、导致油耗大；我厂在机组冷态启动过程中，因无烟煤挥发分低，不易点燃，每次启动升温升压过程中，温度偏高、压力偏低，造成投粉时间滞后，升温升压缓慢，在提升压力的过程中必须增投多支大油枪，导致启动时间长，撤油时间滞后，开机油耗高。

2 锅炉冷态启动节油措施

2.1 合理安排机组启停

积极协调电网，想方设法减少机组启、停次数。锅炉点火启动前，做好检查和充分的准备工作，在确认具备启动条件后方可点火，避免不必要的启停，浪费燃油。

2.2 微爆油枪改造

改造油枪，降低油枪耗油量。将我厂B/E 磨大油枪改为微爆油枪，对应单只油枪出力500kg/h 和800kg/h，根据煤质情况进行更换雾化片，增强锅炉点火的调节性能。微爆油枪与我厂使用的传统机械雾化大油枪比较：雾化效果好/燃烧效率高/节油；微爆油枪出力可调，增强锅炉点火的调节性能。

2.3 冷炉启磨系统采用风道燃烧器方式

对于直吹式制粉系统，存在冷态启动时由于热风温度不够、不能干燥制粉的问题，我厂利用风道燃烧器加热系统加热风道内风温的方式来解决这个问题。在两侧空预器出口热一次风母管上各安装一套风道燃烧器系统，它也相应包括燃油及吹扫系统、油配风系统、油燃烧器、风道保护系统等。

我厂的两台锅炉B/E 磨煤机各配备一套少油系统，每台锅炉各配备两套风道燃烧器系统，每支少油油枪、风道燃烧器油枪出力均为150kg/h。少油油枪投运后可代替部分出力500kg/h 的微爆油枪。同时，风道燃烧器投运后可在10分钟内将热一次风温度加热到200℃，满足启磨要求，缩短烘炉、升温升压时间。由于利用风道燃烧器加热一次风，使一次风温度达到启磨要求的温度，进行冷炉启磨制粉，达到冷炉初期即可投用煤粉从而进一步节约燃油的目的。

2.4 提高设备可靠性

每次停机前对机组的所有存在的缺陷进行汇总，确保机组停运后，维护部对缺陷进行全面细致的处理；加强设备维护保养，确保设备健康状况。特别是风道燃烧器、B/E 磨微爆油枪的健康状况，保证随时可用。做好锅炉点火前的各项试验工作，提前做好锅炉的风门挡板开关试验，油枪雾化片的清理检查，尽早发现问题，发现的缺陷必须在点火前予以消除；维护人员要保证机组各种显示、记录表计一次正常好用。尽量不因表计不准，电动门、调节门动作不正常，各种保护误动而造成停炉停机，增加耗油量。

2.5 采用高挥发分煤启动

启动用高挥发分煤，可以实现升温升压过程中提前投粉，大大降低了启动用油量。

2.5.1 相关改造

为了适应机组高挥发分煤启动，我厂进行了以下改造：对燃用高挥发分煤的B（E）磨煤机加装防爆门；逻辑优化：对B（E）磨煤机出口混合温度高高跳闸条件，跳闸值增加“无烟煤/高挥发分煤选投按钮”，磨煤机燃用高挥发分煤时选“高挥发分煤跳闸值（90℃）”，燃烧无烟煤时选“无烟煤跳闸值（130℃）”，有效防止因燃用高挥发分煤时煤粉爆炸风险；对B（E）磨燃烧器乏气风管，增加壁温测点并远程至DCS 显示，同时增加声光报警，提醒运行人员发现燃烧器温度高，及时调整及联系相关人员处理，有效避免燃用高挥发分煤导致燃烧器烧损。

2.5.2 采用高挥发分煤启动的准备工作

机组停用前，为保证启机时能使用到高挥发分煤，在机组正常运行中，燃运人员随时保持B（E）原煤仓煤位在低料位，值长接到停机命令后立即安排燃运不得向B（E）原煤仓上煤，并安排运行人员加大B（E）磨出力，将B（E）原煤仓烧空并将磨煤机抽空，为下一步高挥发分煤启动提供有力保障。

表1 正常时燃用入炉无烟煤和启动用高挥发分煤质对比

机组启动前，即将B（E）磨烧高挥发分煤的磨煤机对应油枪雾化片改小：由800kg/h 改为500kg/h，并将所有油枪全面清理干净，确保油枪正常使用。启动前通知燃运将对应原煤仓上高挥发分煤，以便提前投粉，以达到减少锅炉启动油耗量的目的。特别注意防止上错煤种，在机组启动过程中，只有B（E）磨(对应的喷燃器)燃用高挥发分煤，其它燃烧器燃用原有设计煤种。

做好锅炉点火前的各项试验工作，油枪雾化片的清理检查，尽早发现问题，提前予以消除。启动前，尽早进行油循环，注意清洗滤网，在确保滤网干净的前提下才允许点火，以防止油枪堵塞和雾化不良；安排好人员进行敲煤。防止因断煤使磨煤机被迫停运达不到节油的目的；根据开机需要，准备充分的运行人员。安排设备检修人员待命，及时消除启动过程中存在的缺陷。相关管理人员到位指导开机，保证开机顺利。

2.5.3 高挥发分煤启动启动控制

确定锅炉点火时间后，提前启动引、送风机、点火后按升温升压曲线，点火初期多投油枪，提高烟温，及早达到投粉条件。点火后投入空预器蒸汽吹灰，并进行连续吹灰。当二次风温达到90～100℃时启动一次风机和密封风机，调整一次风压到6kPa，投入一次风风道燃烧器运行，投入暖风器运行，根据辅汽压力情况，尽量开大暖风器进汽调门。投入待启的高挥发分煤磨煤机的相关风门挡板，进行暖磨操作。

确认二次风温达140～150℃，磨煤机对应粉管油枪燃烧稳定、磨煤机具备启动条件，启动第一套制粉系统（B 磨或E 磨），注意调整二次风量和煤粉燃烧情况；启动高挥发分磨煤机后，由于B/E 磨油枪为微爆油枪出力可调，确认煤粉燃烧稳定、炉膛负压稳定后，缓慢调整微爆油枪出力，减少耗油量；机组并网前，确认第二套制粉系统具备启动条件，启动第二套制粉系统，并根据煤粉燃烧稳定、炉膛负压稳定情况，缓慢调整微爆油枪出力，降低耗油量。

根据燃烧需要控制油枪数量，并根据投粉燃烧情况和炉膛稳定灵活掌握投油情况。视燃烧情况和负压变化及时停用大油枪，维持B/E 磨微爆油枪运行，并调整油压、控制油量，并对第三套、第四套制粉系统进行暖磨；负荷150MW 启动第三台磨；锅炉转干态后，机组负荷250MW，可启动第四台磨，机组第四台磨建立料位正常后，负荷280MW～300MW，锅炉各运行火检正常，燃烧稳定，锅炉可以退出所有油枪运行。

2.6 开机节点耗油精细控制

接到调度开机命令后，根据并网时间、汽轮机调节级温度，并结合以往开机经验等，提前制定机组开机节点计划并下发；运行人员在开机操作中以开机节点计划为指导，并针对锅炉升温升压、汽轮机冲转、发电机并网到锅炉撤油等节点时段制定对应耗油目标，精心调整，规范操作，确保各项工作执行到位，同时实现开机耗油精细控制。

在锅炉点火前，运行人员提前试投风道燃烧器，确保可靠备用，同时，当有临机供汽时提前投入除氧器加热，将给水温度加热至90℃以上，提高炉膛内温度。锅炉点火成功后，立即投运风道燃烧器、少油油枪，确保第一台磨煤机及时投运；在锅炉升温升压阶段，运行人员严密监视火检、火焰电视变化，根据节点计划，在确保锅炉燃烧稳定的基础上，加大磨煤机出力，尽可能多的减少大油枪投运数量，保证大油枪和微爆油枪投运数量不超过4支，或降低微爆油枪母管燃油压力，减少投运微爆油枪出力。

在汽轮机中速暖机期间，及时投运#2高加以及低加系统，发电机并网后，立即投运#1/3高加，提高给水温度，缩短锅炉转态时间。第三台磨煤机启动前，由于炉膛温度较高、燃烧相对稳定，投运油枪不超过2支，控制锅炉投运油枪数量不大于8支。第四台磨煤机启动前，进行油枪切换，控制锅炉投运油枪数量不大于8支，待第四台磨运行正常后，根据火检、火焰电视、炉膛负压变化的情况，及时退出锅炉油枪。

2.7 降低单次开机耗油的其他措施及注意事项

提前投入除氧器加热，提高给水温度，减少耗油；锅炉及时投入暖风器，提高空预器入口风温，改善着火条件减少耗油；及时投入高加，保证高加投入正常，可明显改善启动时壁温超温和减少耗油；保证上水水质合格，加强锅炉及管道的冲洗工作，在炉水合格情况方可允许点火；锅炉应在冷态和低参数情况下加强换水，缩短热态换水而等待汽水品质改善的时间；投油前和油枪运行时，指定专人对燃油系统进行巡回检查，发现有泄漏现象及时联系处理。

点火后及时检查油枪的着火情况，加强燃烧调整，使燃烧完全，节约燃油；升温升压过程中，合理控制疏水排汽，尽量减少不必要的过大疏水及排汽，以减少损失，达到节油的目的；在锅炉启动过程中，加强大油枪和微爆油枪的配合使用，尽早撤出大油枪，根据燃烧情况及时调整微爆油枪出力，降低耗油量；在设备允许的条件下，尽量缩短机组由低负荷升至高负荷的时间，并使机组保持高负荷运行，减少耗油。

表2 冷态启动用油指标变化情况

3 结语

机组冷态启动锅炉耗油量（吨）如下：2019年5月8日#2机组101.63、2019年7月28日#1机组93.75、2019年8月27日#1机 组90.36、2020年3月31日#2机组72.38、2020年5月15日#1机组89.12、2020年6月22日#1机组78.42、2020年6月28日#2机组57.95、2020年7月9日#2机组47.41、2020年7月28日#2机组42.99（20年耗油最低）、2021年7月05日#1机组39.7（21年耗油最低）。

综上，针对启动耗油量过大的问题，通过分析实践，摸索出了一套降低W 火焰锅炉启动油耗的方案，主要通过合理安排机组启停、微爆油枪改造、冷炉启磨系统采用风道燃烧器方式、提高设备可靠性、采用高挥发分煤启动等，将机组启动油耗降低到较低水平，冷态开机耗油下降到39.7吨，节约效果显著。虽然锅炉启动节油取得了一定成绩，但与其他同类型电厂相比，还有值得学习和借鉴的方面，我们也将加强学习，进一步实现我厂节能降耗新突破。