電站鍋爐節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較研究

梁俊毅，黃勁裴，朱 霖

(1.柳州鋼鐵（集團(tuán)）有限公司，廣西柳州545002；2.上海悠游堂游樂設(shè)備股份有限公司，上海200041；3.廣西特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)院，廣西南寧530219)

電站鍋爐節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較研究

梁俊毅1，黃勁裴2，朱 霖3

(1.柳州鋼鐵（集團(tuán)）有限公司，廣西柳州545002；2.上海悠游堂游樂設(shè)備股份有限公司，上海200041；3.廣西特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)院，廣西南寧530219)

對三種主流的節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性計(jì)算，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)的國內(nèi)436臺電站鍋爐的節(jié)油點(diǎn)火應(yīng)用情況對三種節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了研究。

電站鍋爐；節(jié)油點(diǎn)火；經(jīng)濟(jì)性

1 引言

電力行業(yè)是我國消耗燃料油量最大的行業(yè)之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2011年底，全國發(fā)電設(shè)備總裝機(jī)容量為10.63億kW，其中火電總裝機(jī)容量比重占到3/ 4以上。每年火力發(fā)電機(jī)組的啟停及低負(fù)荷穩(wěn)燃年耗油量約1800萬t[1]，這不僅造成高質(zhì)能源的極大浪費(fèi)，同時也增加了電廠的生產(chǎn)成本，在節(jié)能減排大趨勢下，電廠用油正成為國家節(jié)能降耗工作的重點(diǎn)[2]。

2011年發(fā)改委制定了“十二五”節(jié)能目標(biāo)，將電力行業(yè)作為節(jié)能重點(diǎn)領(lǐng)域，并與各發(fā)電公司簽訂了節(jié)能目標(biāo)責(zé)任書，責(zé)任書中將節(jié)油列為了最主要的考核指標(biāo)之一。為此，各發(fā)電公司積極推進(jìn)微油點(diǎn)火、無油點(diǎn)火等先進(jìn)的節(jié)油技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電廠生產(chǎn)用油指標(biāo)[3]。一直以來我國節(jié)能及環(huán)保政策不斷的推出，2008年8月1日，國務(wù)院發(fā)布《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)油節(jié)電工作的通知》，該通知要求所有電廠（包括新建電廠）燃煤鍋爐都要采用等離子無油、小油槍等微油點(diǎn)火技術(shù)和低負(fù)荷燃燒技術(shù)，以降低油耗，一系列政策不僅對微油點(diǎn)火和等離子點(diǎn)火技術(shù)予以了肯定，也為節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

2 主流節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性分析

2.1 等離子點(diǎn)火技術(shù)

等離子技術(shù)在大容量機(jī)組應(yīng)用優(yōu)勢明顯，本文以某臺600 MW機(jī)組為例分析其經(jīng)濟(jì)性。

采用等離子點(diǎn)火的機(jī)組在運(yùn)行中涉及的相關(guān)費(fèi)用包括：淤系統(tǒng)投資費(fèi)用：600 MW機(jī)組等離子點(diǎn)火系統(tǒng)初投資約為400萬元；于節(jié)約燃油費(fèi)用：常規(guī)點(diǎn)火技術(shù)燃油消耗為908.24 t，等離子點(diǎn)火過程中節(jié)油率達(dá)100%，燃油價格以0.65萬元/t計(jì)算，則節(jié)約燃油費(fèi)用590.36萬元；盂點(diǎn)火用煤費(fèi)用：燃油低位發(fā)熱量為4.3×105kJ/kg，一次點(diǎn)火所需燃油量為908.24 t，而設(shè)計(jì)煤種低位發(fā)熱量為2.2×105kJ/kg，按點(diǎn)火過程所需的發(fā)熱量相等的原則可以得到等離子點(diǎn)火需要用煤1767.43 t，以500元/t的煤價計(jì)算，則耗煤費(fèi)用為88.37萬元；榆電耗：設(shè)計(jì)用煤消耗為908.24 t，單臺磨煤機(jī)制粉單耗為8.12 kW·h/t，廠用電價為0.396元/(kW·h)，則制粉系統(tǒng)耗電費(fèi)用為0.29萬元，此外等離子點(diǎn)火器功率為110 kW，運(yùn)行時間300 h，則等離子點(diǎn)火耗電費(fèi)用為5.23萬元，共計(jì)耗電費(fèi)用5.52萬元；虞維護(hù)費(fèi)用：以一年為一個運(yùn)行周期計(jì)算，等離子點(diǎn)火裝置在周期內(nèi)所需的維護(hù)費(fèi)用約為100萬元。綜上所述，等離子點(diǎn)火系統(tǒng)投資的效益情況如表1所示。

表1 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)投資效益情況

可見等離子點(diǎn)火技術(shù)的使用能帶來較為可觀的經(jīng)濟(jì)效益，投資成本也僅需一年左右即可收回。此外，常規(guī)的點(diǎn)火方式，鍋爐在點(diǎn)火初期電除塵器是無法正常投用的，此間會有大量煙塵直接排放到大氣中，給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染，同時煙氣中的粉塵對鍋爐引風(fēng)機(jī)葉片造成磨損也會給電廠帶來間接的經(jīng)濟(jì)損失，而采用等離子點(diǎn)火則可以有效避免上述兩個問題。但非調(diào)峰的小機(jī)組使用等離子點(diǎn)火技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性尚需另行分析。

2.2 微油點(diǎn)火技術(shù)

從目前電站改造狀況來看微油點(diǎn)火技術(shù)在300 MW機(jī)組應(yīng)用的案例較多，本文以某臺300 MW機(jī)組電站鍋爐為例分析其經(jīng)濟(jì)性。

采用微油點(diǎn)火技術(shù)的機(jī)組在運(yùn)行中產(chǎn)生的費(fèi)用同樣包括了如下：淤系統(tǒng)投資費(fèi)用：微油點(diǎn)火系統(tǒng)較等離子點(diǎn)火系統(tǒng)簡單很多，相應(yīng)的投資費(fèi)用也較低，300 MW機(jī)組的初投資費(fèi)用一般不超過180萬；于節(jié)約燃油費(fèi)用：對于四角布置切圓燃燒方式的電站鍋爐來說，通常只改造最下一層的4支燃燒器，而對于采用旋流燃燒方式的機(jī)組來說，也只對后墻最下層4支燃燒器進(jìn)行改造即可，改造過程中，用四個出力均為40 kg的微油槍替代機(jī)組原來配置的四個出力均為1100 kg的大油槍，一般認(rèn)為改造前后點(diǎn)火用時相同，則節(jié)油率由式1計(jì)算：

式中C1代表微油點(diǎn)火的油槍出力，C2代表改造前的大油槍出力，可得出微油點(diǎn)火技術(shù)的節(jié)油率約為96.4%，據(jù)統(tǒng)計(jì)300 MW機(jī)組年常規(guī)冷態(tài)啟動平均用油量為451.62 t，若燃油價格同樣以0.65萬元/ t計(jì)算，則節(jié)約燃油費(fèi)用為282.99萬元；盂點(diǎn)火用煤費(fèi)用：微油點(diǎn)火技術(shù)的原理同樣是以煤代替燃油燃燒來為啟爐提供所需的能量，所以按點(diǎn)火過程所需的發(fā)熱量相等的原則可以得到微油點(diǎn)火用煤量約為850.93 t，以500元/t的煤價計(jì)算，則耗煤費(fèi)用為42.55萬元；榆電耗：計(jì)算的方法與上一節(jié)中相同，可得微油點(diǎn)火因新增耗煤量而帶來的電耗費(fèi)用為850.93×8.12×0.396=2736元抑0.27萬元；虞維護(hù)費(fèi)用：微油點(diǎn)火系統(tǒng)簡單，幾乎不產(chǎn)生日常維護(hù)費(fèi)用，在此以平均每年0.1萬元計(jì)算。綜上所述，微油點(diǎn)火系統(tǒng)投資的效益情況如表2所示。

表2 微油點(diǎn)火系統(tǒng)投資效益情況

根據(jù)表2可知微油點(diǎn)火技術(shù)同樣也是一年即可收回投資成本，且收益率較等離子點(diǎn)火技術(shù)更高。從微油點(diǎn)火系統(tǒng)的組成及其工作原理上看，由于系統(tǒng)簡單，對電站機(jī)組系統(tǒng)的已有部件幾乎不需改動，且改造后仍保留了鍋爐中原有的大油槍燃燒器，大大提升了改造后機(jī)組運(yùn)行的可靠性，故該技術(shù)在用于已建機(jī)組的改造上還是具有較大的優(yōu)勢。

2.3 小油槍點(diǎn)火技術(shù)

根據(jù)小油槍點(diǎn)火的工作原理，鍋爐熱態(tài)下啟動的經(jīng)濟(jì)性分析當(dāng)鍋爐在熱備用狀態(tài)下進(jìn)行啟動點(diǎn)火時，如果具備送粉條件，在原有熱風(fēng)條件下即可直接進(jìn)行投粉點(diǎn)火，小油槍將一直伴燒至正常脫油工況為止。此時的節(jié)油量為：大油槍出力、大油槍應(yīng)投運(yùn)時間和大油槍數(shù)量的乘積，與氣化小油槍出力、氣化小油槍投運(yùn)時間和小油槍數(shù)量乘積的差，即

式2中，F(xiàn)表示小油槍點(diǎn)火系統(tǒng)一次點(diǎn)火節(jié)油量，S1表示大油槍出力，t1表示大油槍應(yīng)投運(yùn)時間，m1表示大油槍數(shù)量，S2表示氣化小油槍出力，t2表示氣化小油槍投運(yùn)時間，m2表示小油槍數(shù)量。

當(dāng)鍋爐在冷備用狀態(tài)下進(jìn)行啟動點(diǎn)火時，鍋爐將先采用原大油槍進(jìn)行點(diǎn)火啟動。隨后即可投入氣化小油槍，與此同時對稱減少大油槍投運(yùn)數(shù)量。直至全部關(guān)停大油槍，以小油槍助燃至完全脫油工況。節(jié)油量計(jì)算方法與熱態(tài)狀況相同。

采用小油槍技術(shù)可以保證鍋爐在超低負(fù)荷工況下不用投運(yùn)大油槍以節(jié)約助燃油，由于節(jié)油率一般在50%左右，故經(jīng)濟(jì)效益相對其他節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)來說意義不大，本文不再做詳細(xì)分析。

3 電站鍋爐節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)情況應(yīng)用統(tǒng)計(jì)

本文統(tǒng)計(jì)了全國300 MW及以上容量共計(jì)436臺電站鍋爐的節(jié)油點(diǎn)火應(yīng)用情況，統(tǒng)計(jì)對象均在2012年6月以前安裝及投用，320 MW、330 MW、350 MW等容量機(jī)組列在300 MW等級范圍之內(nèi)，630 MW、660 MW等容量機(jī)組列在600 MW等級范圍之內(nèi)，供熱電廠鍋爐按額定蒸發(fā)量的發(fā)電當(dāng)量折算，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖1~4。

圖1 三種節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)

圖2 三種節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)（300 MW等級）

圖3 三種節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)（600 MW等級）

圖4 三種節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)（1000 MW等級）

圖1 展示了三種點(diǎn)火技術(shù)在統(tǒng)計(jì)總數(shù)中所占數(shù)量的情況，其中安裝等離子點(diǎn)火技術(shù)的電站鍋爐有202臺，安裝微油點(diǎn)火的有152臺，安裝小油槍點(diǎn)火的有82臺。目前等離子點(diǎn)火技術(shù)占的份額較大，微油點(diǎn)火次之，但是等離子點(diǎn)火裝置的安裝時間大部分在兩三年以前，最近兩三年等離子發(fā)展趨勢緩慢；微油點(diǎn)火裝置則大部分是最近幾年新安裝的，發(fā)展速度很快；小油槍點(diǎn)火技術(shù)有退出市場趨勢，其安裝臺數(shù)在逐漸下降。圖2展示了三種點(diǎn)火技術(shù)在300 MW等級機(jī)組中所占份額的情況，其中安裝等離子點(diǎn)火技術(shù)的電站鍋爐有99臺，安裝微油點(diǎn)火的有99臺，安裝小油槍點(diǎn)火的有62臺。圖3展示了三種點(diǎn)火技術(shù)在600 MW等級機(jī)組中所占份額的情況，其中安裝等離子點(diǎn)火技術(shù)的電站鍋爐有90臺，安裝微油點(diǎn)火的有51臺，安裝小油槍點(diǎn)火的有18臺。圖4展示了三種點(diǎn)火技術(shù)在1000 MW等級機(jī)組中所占份額的情況，可見等離子點(diǎn)火技術(shù)發(fā)展時間較長，技術(shù)相對成熟，在大容量機(jī)組應(yīng)用占有優(yōu)勢，安裝等離子點(diǎn)火技術(shù)的電站鍋爐達(dá)13臺，安裝微油點(diǎn)火和小油槍點(diǎn)火的各有2臺。

4 結(jié)語

小油槍點(diǎn)火技術(shù)由于節(jié)油率有限，及環(huán)保不達(dá)標(biāo)等因素，正逐步淡出電站鍋爐節(jié)油領(lǐng)域。等離子和微油點(diǎn)火技術(shù)發(fā)展時間較長，技術(shù)最為成熟，具有無油點(diǎn)火及明顯減少電站機(jī)組點(diǎn)火環(huán)境污染的優(yōu)勢，但等離子點(diǎn)火系統(tǒng)比較復(fù)雜，初投資和運(yùn)行維護(hù)成本較高，在新建的火電機(jī)組中使用更佳。微油點(diǎn)火系統(tǒng)簡單，維護(hù)方便，投資成本較低，建設(shè)工期短，且也具有較高的節(jié)油率高，在老機(jī)組改造中具有明顯優(yōu)勢，新建機(jī)組采用微油點(diǎn)火時，應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)燃油系統(tǒng)，減小油庫和數(shù)量的容量，選擇小規(guī)模的燃油系統(tǒng)。無論采用哪種點(diǎn)火方式，在點(diǎn)火、試運(yùn)期間最好采購一定數(shù)量的揮發(fā)分較高的原煤，以便更安全、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火，最大程度地發(fā)揮節(jié)油效果。

[1]隋建才,杜云貴,劉藝等援我國電站鍋爐新型節(jié)油點(diǎn)火燃燒技術(shù)現(xiàn)狀[J]援電站系統(tǒng)工程,2007(10):46-48援

[2]王正華,張珊援電站鍋爐點(diǎn)火油系統(tǒng)節(jié)油技術(shù)應(yīng)用展望[J]援湖南電力,2009,29(3):60-62援

[3]鄭福國,王云紅援大型電站鍋爐節(jié)油技術(shù)探討[J]援節(jié)能環(huán)保技術(shù), 2005(6):26-28援

A Com parative Study on the Econom y of Oil Saving Ignition Techniques for Power Plant Boilers

LIANG Junyi1,HUANG Jinpei2,ZHU Lin3

（1.LiuzhouIronandSteel(Group)Co.,Ltd.,Liuzhou，Guangxi545002; 2.ShanghaiYuyutoEntertainmentFacilitiesCo.,Ltd.,Shanghai200041; 3.GuangxiSpecialEquipmentSupervisionandInspectionInstitute,Nanning,Guangxi530219,China）

Economic calculation was performed for three mainstream oil saving ignition techniques;the development trend of the three ignition techniques was studied based on the application state of oil saving ignition in 436 domestic power plant boilers.

power plant boiler;oil saving ignition;economy

TM 621

B

1006-6764（2014）02-0045-03

2013-09-17

梁俊毅（1986-），男，漢族，大學(xué)本科，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，熱能工藝技術(shù)管理員，現(xiàn)從事鍋爐、汽輪機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行、技改管理等方面工作。