1、全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 节能700少油点火在国产超临界 600MW 机组的应用王开柱 霍东方 赵海钟（华能沁北电厂 河南省 济源市 454662）【摘 要】本文着重介绍了基于节能技术少油点火模式在超临界燃煤机组上的应用，重点介绍了少油点火系统的改造方案、设备安装、调试的过程以及在此过程中出现的问题和解决方案，同时，对于少油点火系统相关的设备在少油点火过程中应当关注的问题进行了总结，本文总结的相关数据和经验可以为同类型机组进行相同技术改造借鉴。【关键词】燃煤锅炉 超临界 少油点火技术 节能1 引言华能沁北电厂二期 2X600MW 机组因设备节能改造的需要，由烟台海
2、融电力技术有限公司对机组进行少油点火及稳燃系统设计、制造、安装、调试等工作。2 概述2.1 系统简介 华能沁北发电公司锅炉为东方锅炉（集团）股份公司引进日立-巴布科克(BHK)公司技术生产的超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构 型锅炉。煤粉燃烧器采用日立-巴布科克公司(BHK)的低 NOx 轴向旋流煤粉燃烧器(HT-NR3)。燃烧方式采用前后墙对冲。燃烧器结构如下图：全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 节能701前墙设三层燃烧器，后墙设二层燃烧器，每层并排设 4 只煤粉燃烧器，单台炉共 20 只；前后墙各设两层启动油枪，
3、单台炉共 16 只，启动油枪采用蒸汽雾化喷嘴，单只启动油枪选用容量4700kg/h。对应每只煤粉燃烧器配置有点火油枪，单台炉共 20 只，点火轻油枪采用机械雾化喷嘴， 单只点火油枪选用容量 400kg/h。锅炉点火系统采用二级点火装置，顺序为高能点火器点轻油，轻油点煤粉。2.2 少油点火系统设计方案简介 根据电厂锅炉的实际情况，将 A 磨对应的锅炉后墙下排四只燃烧器改成专门设计制造的兼有少油点火功能的主燃烧器。因为锅炉点火或正常运行中首先要启最下层磨煤机，以保证锅炉的稳定燃烧。 拆除原燃烧器的一次风筒部分及一次风管弯头（接近燃烧器处段） ，替换为特制的可实现分级点火的少油点火燃烧器（保留原燃烧
4、器喷口不变） ，该燃烧器自带直角弯头，弯头带煤粉浓缩机构且内衬耐磨材料（也可为耐磨合金钢） 。不改变任何现有二次风系统,保持其旋流特性。因进粉方式为直流方式并采用多级燃烧，故每级燃烧筒之间的一次风粉也起到了气膜冷却的作用,从而使燃烧器更加不容易超温结焦。小油枪采用中心轴向插入，在锅炉点火和稳燃期间，该燃烧器具有点火和稳燃功能，在锅炉正常运行时，该燃烧器具有主燃烧器功能。小油枪燃烧器是一种供煤粉锅炉点火和稳燃用的节油装置，其基本原理是在煤粉燃烧器内装置一小型油燃烧器，并且小油枪火焰位于煤粉射流根部中心，由于此处煤粉浓度大，有火焰传播能力，故能在冷炉条件下用较小的油火焰点燃喷出的全部煤粉。图 3为
5、小油枪燃烧器结构图。全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 节能702主要参数：燃烧器阻力： 1000 Pa（含浓缩装置）燃烧器壁温： 800 燃烧器寿命： 不低于一个大修期材质 ZG40Cr25Ni9Si2NR（耐热合金钢）ZG40CrMnMoSiNiRe（耐磨合金钢）最高使用温度 11001200 3 少油点火系统的各分系统的调试3.1 助燃风系统的调试 助燃风系统是给油枪提供充足燃烧的氧气，从而使油燃烧效率大幅度提高。助燃风从原一次风机母管引出，系统安装了手动风门、气动快关门等。进口风压要求高于 2500Pa。风量调节主要通过手动风门的开度来调解。3.1.1 检查助燃风系
6、统安装的完整性， 注意：整个风管的安装位置应考虑锅炉膨胀，走向合理。3.1.2 压缩空气吹扫管路调试吹扫管路采用压缩空气吹扫，压缩空气取自厂用压缩空气母管，通过手动截止阀、气动阀门、压力表等设备组成，压力为 0.6-0.8MPa。3.2 燃油系统的调试燃油为#0 轻柴油。由于原燃油母管压力为 2.5-3MPa 左右，而少油点火器所需的油压为：0.6-0.8MPa，故在燃油母管上加装进油手动截止阀、比例调节阀、压力变送器，在小油枪回油管道上加装手动截止阀，并将回油接至燃油回油母管上，来调整少油点火系统所需的油压。一般在母管上将压力控制在 1.0-1.5MPa 左右，然后到油枪各个支路通过手动调节
7、阀进行二次降压至 0.6-0.8MPa左右，以满足少油点火系统的油压。注意：在吹扫的过程中，适当增加对管路的敲击，以便于焊渣的剥落，确保焊渣、管道氧化物等被彻底吹扫干净，否则将在点火期间堵塞油枪头而灭火。吹扫时间不小于 2 小时。全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 节能7033.3 可见光火检系统的调试3.3.1 按照可见光火检检测器外部接线图，将可见光传感器、电源箱、检测器端子排接好；3.3.2 接通电源，调整检测器面板强度值；3.3.3 由于炉膛火焰强度不同，探头安装位置的差异使得可见光传感器的输出值不同，调整传感器上的可调电位器，使显示强度值在 50-70 之间；3.
8、4 图像火检系统的调试图像火检系统用来监视小油枪煤粉燃烧器的火焰燃烧状况，便于运行人员进行燃烧调整。在改造的燃烧器上方的看火孔内各安装了一个带 CCD 镜头组的火检探头，引出 4 路视频信号传送到集控室内的四画面分割器，经处理后送往全炉膛火检电视。点火前将探头组件在套筒内拔出；调试完毕后，探头恢复到安装位置，点火后根据电视图像调整探头角度。3.5 磨煤机冷炉制粉系统的调试考虑直吹式制粉系统少油点火装置的应用，需要对改造层对应的磨煤机系统进行改造，使其具备在锅炉冷态条件下直接启动制粉的能力。本次改造方案为：在对应磨煤机入口的一次风热风道上加装一套蒸汽暖风器，可将冷态时的磨煤机入口风温加热至满足制
9、粉要求。暖风器蒸汽汽源取自辅汽联箱，疏水排至地沟。冷炉制粉系统的冷态调试可安排在锅炉冷态通风试验过程中进行，也可以安排在锅炉点火前的试点火过程中进行。磨煤机通风后投入暖风器，对磨煤机进行暖磨，调整通风量，记录暖风器进出口风压、风温，考核暖风器性能。4 控制系统方案设计4.1 锅炉 FSSS 逻辑的设计与修改为保证机组的安全及少油点火系统的正常运行，结合沁北电厂少油点火设备的设计特点，对FSSS 逻辑进行以下修改：4.1.1 在 FSSS 中设计 A 磨煤机“少油点火模式”和“正常运行模式”两种模式，并能互相切换；4.1.2 在就地柜上送 4 个接点信号给 DCS 系统，代表油燃烧器运行正常，A
10、 磨启动条件中以油燃烧器运行正常的条件代替原有逻辑条件的 A 层油枪投入条件。4.1.3 在“少油点火模式”下，A 磨启动条件改为“四取二” ，即如果其中一个油燃烧器灭火，磨煤机正常运行；如果其中二个油燃烧器灭火，A 磨煤机跳闸；在“正常模式”下，没有此逻辑条件；4.1.4 在“少油点火模式”下，取消 A 磨在运行状态下出口门禁关的条件；4.1.5 在主控操作界面上增加“少油点火煤粉燃烧器超温”信号，超温时给出信号提示；4.1.6 A 磨煤机跳闸，连锁 4 支油燃烧器跳闸；4.1.7 锅炉 MFT 时，油燃烧器跳闸，并禁启；4.2 少油点火程控的设计与试验4.2.1 油枪点火启动顺控第一步：开
11、管道吹扫阀 10 秒；全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 节能704第二步：关管道吹扫阀；第三步：开雾化空气阀；第四步：进点火枪；第五步：开油阀、点火枪打火 30 秒；第六步：若点火枪打火期间内，油火检有火，退点火枪，点火成功；第七步：若点火枪打火期间内，油火检检测无火，顺停油角阀、压缩空气阀、开吹扫阀，重新点火；4.2.2 油枪点火停止顺控第一步：关油阀；第二步：关雾化空气阀；第三步：开管道吹扫阀，20 秒；第四步：吹扫结束后，关吹扫阀。5 锅炉启动前的调试进行小油枪就地点火调试。步骤如下，先启动火检风机及一次风机，再调整好助燃风开度。然后调整压缩空气压力到 0.4-0.
12、6MPa 及油压到 0.6-0.8MPa。进行小油枪点火。为确保该系统可靠运行，必须注意以下几点：1）小油枪油压控制在 0.8-1.0MPa 左右，雾化空气压力维持在 0.4-0.5MPa 左右，以确保小油枪的雾化效果，这是燃烧的最基本的条件。2）助燃风调节门的开度，开始点火时，将其调小，以免刚点燃的火被吹灭，推荐开度在 15%-30%左右。在点燃并投粉后，锅炉正常运行期间，为避免油煤抢风，导致油燃烧不充分，煤粉容易飞入油枪，堵塞油枪，此时需要立即把开度调整到 50%左右（具体开度根据现场的着火情况定） 。3）在刚开始锅炉燃烧不稳的情况下，不要超负荷运行小油枪系统，建议单只煤粉燃烧器出力在 3
13、-6t/h 左右，一次风速不能过低或者过高，推荐值在 16-18m/s 左右，注意风煤浓度比。6 锅炉启动时的调试6.1.1 严格控制锅炉的上水温度、上水时间。6.1.2 建立油循环，确保小油枪母管压力在 1.2-1.5MPa 左右。6.1.3 启动之前投入底部加热装置。6.1.4 检查 A 磨煤机冷态调试完毕具备投运条件，调整 A 磨煤机的出口分离器转速较高值，控制煤粉细度 R90=6%左右。6.1.5 启动预热器，投入预热器吹灰器并保持连续吹灰方式。6.1.6 启动锅炉引风机、送风机。调整炉内通风量大于 30%。6.1.7 启动一台一次风机，调整一次风母管压力在 5KPa 左右，观察 A
14、磨煤机入口各风门漏风情况。6.1.8 开启 A 磨两侧冷、热一次风门、容量风挡板，调节 A 磨煤机入口风量，维持磨出口一次风全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 节能705管风速在 1820m/s 左右。进行制粉系统吹扫。6.1.9 启动一台密封风机。调整密封风压。调整 A 磨煤机两侧密封风挡板，以保证磨煤机不出现正压为原则设定磨煤机密封风压差。6.1.10 投入蒸汽加热器。调整 A 磨冷、热一次风挡板、容量风挡板，提高磨煤机入口温度至150以上。启动 A 磨煤机。同时注意维持磨煤机出口温度不大于 120。6.1.11 调整小油枪燃烧器二次风，维持风门在 15-25开度。6.
15、1.12 当磨煤机出口温度稳定在 120左右，对该磨进行暖磨约 20 分钟以上，磨煤机暖磨结束，关闭磨煤机入口冷、热一次风门、容量风门，建议密封风差压为 2KPa 左右，以保证磨煤机不出现正压为原则。6.1.13 启动 A 磨煤机对应的给煤机，逐步增大给煤量至 3540t/h，建立料位。15 分钟后逐渐将给煤量减到 20 t/h。注意调整磨密封风以保证不磨煤机不漏粉为原则尽可能降低磨煤机密封风压差。6.1.14 调节少油点火燃烧器助燃风，维持入口压力2.5KPa。6.1.15 调整各角小油枪参数，助燃风压力 2.0KPa 左右，油压 1.0MPa 左右，压缩空气压力0.40.5MPa 左右，打
16、开各角手动阀，准备点火。6.1.16 给煤 20 分钟左右，将 A 磨煤机运行模式切换到“小油枪运行模式” ，开始按顺序启动磨煤机对应的小油枪点火。就地检查油火焰燃烧情况，注意各辅助系统压力变化，发现雾化、燃烧异常应及时调整，严重时停止此角燃烧器运行，防止尾部二次燃烧。6.1.17 建立料位运行约 2530 分钟左右，A 磨煤机料位差压达 0.3KPa（或 MM 单位） 。开启 A 磨煤机入口热风门，稍开 A 磨煤机两侧容量风门，这时投入运行的小油枪燃烧器在 120s 内应被点燃。注意调整磨密封风以保证不磨煤机不漏粉为原则尽可能降低磨煤机密封风压差。用磨煤机入口冷、热一次风门控制磨出口温度。
17、6.1.18 着火后，缓慢减少给煤量至 16-18t/h，用给煤量配合容量风控制 A 磨煤机料位差压0.5Kpa 左右。6.1.19 点火初期必须有专人就地观察少油燃烧器的煤粉燃烧情况，记录点燃的时间。当任何一个燃烧器超过 120s 未点燃应立即停止启动，进行全炉膛吹扫并分析未能点燃的原因后再次启动。注意观察火焰的燃烧情况、小油枪的燃烧情况，调整一次风量、助燃风门开度、二次风门开度，确定合理的一次风速及助燃风门、二次风门开度，做好事故预想，发现异常，及时处理。6.1.20 少油燃烧器投入运行初期，应注意进行助燃风的调整，根据锅炉规程给定的升压、升温曲线进行锅炉燃烧调整。6.1.21 根据机组试
18、运要求增大或减小负荷，调整小油枪的投入，同时根据火焰燃烧情况对一、二次风进行调整，逐步摸索运行经验。6.1.22 点火初期加强排烟温度、空预器电流监视，发现排烟温度异常升高，应立即停机，加强空预器吹灰并进行全炉膛吹扫，如发现空预器着火应立即关闭风烟挡板，开启空预器消防水灭火。6.1.23 经常通过炉膛火焰电视和现场观察炉内燃烧情况，防止燃烧不正常，引起气温、烟温急剧变化，严格控制过热器、再热器温度。全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 节能7067 少油燃烧器整套启动试运过程中的要点分析7.1 每次锅炉点火之前，要检查省煤器、电除尘器落灰斗、预热器出口一、二次风道等处飞灰含碳
19、量大小，并及时清理落灰。7.2 要求点火前投入预热器吹灰器并保持连续吹灰方式。7.3 在点火前，要根据给煤量与磨煤机入口风量等参数，做好一次风管内风粉速度、煤粉浓度等重要参数的预测，并在点火的过程中，根据煤粉着火情况，预以调整。7.4 遇有意外情况需要大批投入油枪前，应仔细检查预热器积灰、积粉情况。7.5 在整个启动过程中，应对下列参 数进行全过程跟踪：机组启动曲线；锅炉的膨胀；空气预热器一、二次风出入口温度；入炉煤质的工业分析；飞灰及大渣的可燃物分析点火初期每半小时一次；燃烧器壁温。7.6 当 A 层燃烧器在“小油枪运行方式 ”下运行，4 只少油点火器中，如有灭火，保护将停止该一次风管的气动
20、快关阀，此时应仔细检查灭火原因，待问题解决后再继续进行试运。7.7 当锅炉负荷升至断油负荷以上且少油点火器在运行状态时，应及时将运行方式切至“正常运行方式” ，防止因少油点火油燃烧器灭火造成 A 磨煤机跳闸。7.8 在气化小油枪运行期间为保证气化小油枪的助燃风压力不低于 5.5KPa，总一次风压应不低于5.5KPa。为确保热风挡板和冷风挡板在 30-70%的线形调节范围，应根据热风挡板和冷风挡的开度进行总一次风压的修正；7.9 为防止磨煤机密封间隙向外漏粉，磨煤机运行中应确保密封风压高于磨煤机内压力 4KPa 左右。8 经济性比较一期 2600MW 机组按常规方法机组试运所需燃油耗费计算：燃油
21、消耗：9000 吨燃油价格：0.55 万元/吨燃油耗费：0.559000 = 4950（万元）二期工程 2600MW 机组加装少油点火装置进行试运所需费用计算：8.1 燃油耗费：1) 燃油消耗：2000 吨2) 燃油价格：0.55 万元/吨3) 燃油耗费：0.552000 = 1100（万元）8.2 原煤耗费：全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 节能7071) 燃油的低位发热量为 4.18104kj/kg，设计煤种低位发热量为 23055kj/kg，原煤价格为450 元/吨，节约燃油数量为 7000 吨，则按发热量相等的原则所需的原煤费用为：2) （4.1810 47000
22、）23055450571 万元8.3 耗电费用1) 设计煤种发热量：23055 kj/kg2) 原煤消耗：（4.1810 47000）2305512691 吨3) 制粉单耗：39.75kWh/t；4) 耗电费用：1269139.750.000035 17.7 万元8.4 两台炉改造费用（估算值）： 500 万元经过以上计算可知，在试运期间投用少油点火装置不仅能够收回投资而且可为厂节约资金：4950-1100-571-17.7-500 2761.3 万元综上技术、经济比较，我们认为此项目技术是先进的、可行的。少油点火方式在机组试运及投入商业化运行以来使用正常，其投入产出效益是非常可观的。参考文献：1沁北电厂少油点火调试方案作者简介：作者：王开柱，华能沁北电厂检修部热控专工，DCS 系统的维护与应用作者简介：性别：男，1971 年 9 月，工程师通讯地址：河南省济源市五龙口镇华能沁北电厂检修部手机：13949697918，邮箱：WangKZ_邮编：454662作者：霍东方，华能沁北电厂策划部主任。作者简介：性别：男，1971 年 9 月，工程师通讯地址：河南省济源市五龙口镇华能沁北电厂策划部作者：赵海钟，华能沁北电厂策划部副主任通讯地址：河南省济源市五龙口镇华能沁北电厂策划部
