鄰爐熱一次風互聯技術應用

劉劍 王延清 楊金龍 張民子

摘要：某電廠2×660MW機組鍋爐冷態啟動從點火到帶滿負荷時間需8～10小時，溫態啟動需4～6小時。面對近年來煤炭價格的持續攀升，為降低發電成本，部分鍋爐的燃用煤種偏離了設計煤種，不得以摻燒劣質煤種，鍋爐燃煤品質持續惡化，鍋爐啟動時間長、燃油量大，啟動成本不同程度的升高。為提高啟動速度，使鍋爐點火時已處于熱風的環境，進行臨爐熱一次風母管聯絡改造。

關鍵詞：燃煤鍋爐;磨煤機;啟動速度;節能

前言：某電廠2×660MW超超臨界汽輪發電機組，鍋爐由哈爾濱鍋爐廠股份有限公司生產的HG-2039/26.15-PM4型超超臨界變壓運行直流爐，鍋爐形式為單爐膛、一次再熱、前后墻對沖燃燒，尾部雙煙道結構，采用煙氣擋板調節再熱汽溫、平衡通風，露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐，無爐水循環泵，配置4臺雙進雙出磨煤機。鍋爐配套脫硝裝置，鍋爐尾部采用選擇性催化還原脫硝工藝（SCR）。A側熱一次風出口設置有蒸汽暖風器，機組啟動期間，采用蒸汽加熱入磨一次風暖風器，提高熱一次風溫，A磨煤機入磨熱風溫度平均約140℃，A磨煤機出口風粉溫度平均約43℃。

根據上述運行數據可知，在當前熱一次風蒸汽暖風器投運的情況下，鍋爐磨煤機啟動初期的一次風溫仍偏低，容易造成啟動初期點火效果不理想，燃料燃盡率低，且未燃盡的油污、碳粒會對脫硫系統、空預器系統產生不利的影響。同時，在機組啟動過程中，從A磨暖風器投入到投粉共耗時約1小時，且A磨煤機啟動約6個小時后，入磨風溫才達到280℃，機組啟動過程中一次風溫升溫速度較慢，對初期投粉的燃盡性影響時間較長，機組啟動時間一定程度上受到熱一次風溫的影響。

2改造方案策劃

鍋爐冷態啟動從點火到帶滿負荷時間需8～10小時，溫態啟動需4～6小時。鍋爐啟動時間長、燃油量大，啟動成本不同程度的升高。為提高啟動速度，使鍋爐點火時已處于熱風的環境，可進行鄰爐熱一次風母管聯絡改造。鄰爐熱一次風母管聯絡在一臺爐正常運行、另一臺爐啟動第一臺磨時方可投入，磨運行正常或者機組并網后應及時切除鄰爐熱一次風母管聯絡系統，防止兩臺爐相互影響。

3改造后安全可靠性分析

鄰爐熱一次風方式系統相對復雜，聯通管線長，熱一次風壓高，壓差、溫差大，連通操作牽涉到正常運行鍋爐等原因。安全可靠性比暖風器加熱方式差。主要表現如下：（1）兩爐均停運時的影響。因無熱風來源，第一臺鍋爐冷爐啟動初期無法使用微油點火，如無蒸汽暖風器加熱，則鍋爐啟動初期需要投大油槍以使一次風溫達到一定值后方可啟動磨煤機進行微油點火。因此，即使進行鄰爐熱一次風互聯改造，現有的熱一次風蒸汽暖風器也需備用。（2）熱風互聯運行操作風險。鍋爐風煙系統的風門擋板調節特性一般不會太好，且正常運行爐一次風壓較高，在隔離門打開或調節門調節連通的過程中可能會出現正常運行鍋爐一次風壓的波動，從而影響正常運行鍋爐的安全。同時，連通操作風險還來自于運行值班人員的操作熟練程度。（3）熱一次風聯絡關斷門不嚴對臨爐的影響。考慮到當兩臺爐熱一次風關斷門均不嚴漏熱風時，停運鍋爐因漏入熱風將檢修無法進行，為此在熱一次風關斷門和熱一次風風調節門間隔倉處各加裝一個排空門和冷卻風門，冷卻風取自鍋爐密封風機出口，在兩臺爐熱一次風關斷門不嚴漏風時，開啟排空門并開啟冷卻風，可確保熱一次風不漏入停運鍋爐。

4改造后經濟性分析

（1）磨煤機啟動時間分析。采用熱一次風聯通后，磨煤機進口冷熱風混合溫度應可達到臨爐正常運行機組的熱一次風溫度，理論上磨煤機通風暖磨后即可啟動，且使啟動爐的A磨給煤量的調節不再受到干燥出力的限制，從通風暖磨到磨煤機啟動，時間少于暖風器加熱方式。（2）燃燒效率情況分析。熱風聯通后，磨煤機進口冷熱風混合溫度明顯高于暖風器加熱方式，磨煤機啟動20t/h或更高煤量下，預計出口溫度能保持在85℃或以上，而在蒸汽暖風器加熱方式下，因磨煤機進口風溫不高，初期磨煤機出口溫度在40-50℃左右，需要鍋爐運行近4h磨煤機出口溫度才能提升到75℃左右。文獻數據顯示，鍋爐冷爐啟動飛灰可燃物可從無熱風加熱的27.0%左右降至10.0%左右，鄰爐熱一次風方式在冷爐啟動初期煤粉燃燒效率要高于蒸汽暖風器加熱方式。從磨煤機啟動時間點開始算，熱一次風聯通方式鍋爐啟動時間要少于蒸汽暖風器啟動方式。其原因在于一次風粉溫度的提高，有利于煤粉的燃盡，有利于爐膛溫度較快的提升。同時，由于啟動時間縮短，啟動用油量將會減少，由啟動初期干燒造成的氧化皮生產也會相應的減少。（3）一次風機電耗、排煙溫度變化分析。鄰爐熱一次風方式，因熱風量利用大，鄰爐一次風機電耗會增加，同時鄰爐的排煙溫度會有所下降。啟動初期考慮系統損耗，鄰爐一次風量預計增加60t/h左右，鄰爐一次風機電耗會增加。（4）對脫硫系統的影響。因鄰爐熱一次風方式在鍋爐冷爐啟動初期有利于煤粉的充分燃燒，相對低的飛灰可燃物含量將有利于濕法石灰石-石膏脫硫系統的運行安全。

5實施及效果驗證

2021年4月檢修期間用時25天完成改造工作。2021年5月19日#2爐啟機鄰爐熱一次風投入使用，大約60分鐘磨煤機分離器出口送粉平均溫度可以達到75℃，較改造前縮短了約5個小時，改造成功。與造前比較，采用臨爐熱一次風啟動每次節約啟動時間2小時，節約燃煤70噸，節約燃油10噸，節約除鹽水200噸，節約廠用電1萬度，合計每次啟動節約成本6.3萬元。

結束語：此次應用為火電廠快速響應電網啟機要求，提供了實踐案例。

參考文獻：

[1]孫德利，羅洪新，劉有江.300MW機組鍋爐鄰爐熱一次風聯絡的應用研究[J].發電技術，2013