350MW超临界火电机组全冷态无热源启动技术探索--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

350MW超临界火电机组全冷态无热源启动技术探索

发表时间：2020/7/21 来源：《电力设备》2020年第8期作者：靳川川宋锦瑞任靖乾

[导读] 摘要：文章介绍了在当前环保形势下火电机组投产后取代传统启动锅炉，实现全冷态无热源启动技术的应用，以本单位实施完毕的技术改造为例，介绍该项技术应用的意义，结构和工作原理，改造后存在的问题及应对措施，及其带来的经济效益，以供参考。

        （深圳能源国电库尔勒发电有限公司新疆库尔勒市 841000）
        摘要：文章介绍了在当前环保形势下火电机组投产后取代传统启动锅炉，实现全冷态无热源启动技术的应用，以本单位实施完毕的技术改造为例，介绍该项技术应用的意义，结构和工作原理，改造后存在的问题及应对措施，及其带来的经济效益，以供参考。
        关键词：火电；全冷态，无热源；启动；环保；经济；
        1 引言
        为落实国家《节能中长期专项规划》，我国把火电厂节油纳入十大重点节能工程，大力推广等离子体点火和稳燃技术，大力推进“无燃油示范电厂”建设。现役火电机组多采用等离子点火技术，然而在进行锅炉冷态启动时，必须保证有足够的启动热源，以满足制粉系统、汽轮机轴封用汽等需要，该热源往往可由邻炉蒸汽提供，但是当电厂机组全停时，则只能依赖启动锅炉。为打破机组投产后对启动锅炉的依赖，同时满足全冷态启动的要求，降低后期启动锅炉改造及维护的成本，本文就基于深能国电库尔勒发电有限公司2*350MW超临界机组实施改造的全冷态无热源启动技术进行分析和探讨。
        2 全冷态无热源启动技术分析
        全冷态无热源启动技术主要解决了磨煤机暖磨、空预器吹灰、辅汽联箱供汽三大问题，关键创新技术如下：
        2.1采用一次风油燃烧器（以下简称油燃烧器），在全冷态启动初期加热冷一次风，给磨煤机提供干燥煤粉的条件，实现磨煤机冷态启动；
        2.2锅炉点火后空气预热器运行因无蒸汽吹灰，改由压缩空气吹灰，防止煤粉二次燃烧；
        2.3锅炉产汽建立压力后,合格蒸汽通过高旁经冷段向辅助蒸汽联箱供汽，满足汽轮机轴封使用，建立真空；
        3 全冷态无热源启动方案
        3.1油燃烧器出力要求
        想要油燃烧器取代原有暖风器，其必须与原有设计中暖风器性能近似，从而与等离子体点火系统匹配。原有暖风器中，选用启动锅炉的蒸汽作加热器的汽源，参数为：压力 0.8-1.2Mpa，温度 300-350℃，额定蒸汽流量20 t / h。经核算，在磨煤机最低出力及磨出口风粉温度60℃下，磨煤机入口风温160℃时，磨煤机干燥出力能满足要求。因此，满足锅炉D磨煤机启动条件参数是：一次风风量50t/h，风温160－180℃。
        3.2油燃烧器参数设计：
        一次风：50t/h＝14kg/s，温度提高160℃时，查表的此时空气比热容[4]为1KJ/(kg/K)计算需要加热量为2240kJ/s。如果油低位热值41MJ/Kg，则油量消耗速率为0.055kg/s。因此，以基准50t/h计算，则油枪出力为198kg/h，0.055kg/s。
        油燃烧器空气/油比为18～20，取20时，空气消耗量1.1kg/s。因此空气量为3.96t/h (3061Nm3/h)。（假定温度2100K）如果考虑需要把油燃烧器燃气温度降到1000K以下，则需要混合冷却风，其比例与燃烧氧化剂风量比例约为2：1。燃烧器冷却配风量为2.2kg/s，系统总风量为3.3kg/s (9900 Nm3/h)。如一次风50t/h＝14kg/s，燃烧风及其配风3.3kg/s，则冷风量10.7kg/s,假定温度300K，则混合后进入磨煤机时温度为460K，比入口温度高约160℃。根据观察，锅炉密封风参数为：压力12KPa，流量16000-18000Nm3/h，约5.7kg/s，可以满足3.33kg/s需求。
        3.3燃烧器的设计
        从上述参数设计可以看出，如果需要把一次风温升加热160℃；

        油燃烧辅助加热系统结构示意图
        燃烧器设计可借鉴航空发动机火焰筒燃烧技术，采用旋流火焰驻定技术。中心风（燃烧进风）加旋，驻定火焰；外测风冷却外壁和燃烧火焰筒子。通过气膜配风冷却和组织完全燃烧。燃油0.055kg/s, 空气流量1.1kg/s, 假定空气来流初始温度300K，则燃烧后燃气温度为[4]（0.055*41000*1.004）/1.1+300=2358K，如果需要将来温度降低到800－1000K，则配风与燃烧风为2：1，则空气1.1kg/s，温度2358K，配风2.2kg/s，温度300K,则燃烧器出口混合温度为986K。燃烧风入口直径：空气消耗量1.1kg/s，风速20m/s，（π/4）*d2*20m/s*1.2=1.1kg/s 可得d=242 mm（确定）
        冷却风量2.2kg/s。其面积大约是燃烧风面积的两倍，则有（π/4）*（D2-d2）*20m/s*1.2=2.2kg/s 可得D=419mm，二次风管直径为：419mm火焰筒出口直径约0.8m, 燃烧器最大直径约1米；火焰筒长度约2.4m, 整个燃烧器长度约为3m（不包括进口流量测试，出口油过虑等环节长度）。
        3.4系统设计方案
        通过在磨煤机入口风道设置油燃烧器来获得磨煤机干燥风，从而在无蒸汽热源情况下，结合锅炉等离子体点火及稳燃技术即可实现机组无热源冷态启动。
        （1）用油燃烧器取代原有的蒸汽热源的暖风器，燃油燃烧器出口连接在D磨暖风器入口上游的一次风母管上。（图一）

        图一
        （2）用移动油箱加装油泵供给燃油。
        （3）油燃烧器系统的压力损失约[3]1000－2000Pa，采用密封风供风，密封风机参数为12Kpa,风量约为16000—18000Nm3/s约5.7kg/s。压力合适，提供最大3.33kg/s的风是可能的。
        （4）油枪：用油量约为150-300kg/h，高压机械雾化，系统油压保持不低于1.0MPa；采用#0柴油，移动罐体容积3m³。高能点火器点火； PLC控制、保护。
        3.5主要部件
        （1）燃烧器总成：燃烧器本体、油枪、高能点火器、火焰摄像探头装置等。
        （2）油系统：由移动油罐、供油泵、进回油管路、流量计、电磁阀、单向阀、手动门等组成。
        （3）控制柜：在燃烧器平台安装就地控制柜。功能：密封风电动阀的启闭操作、油泵的启停操作、电磁阀操作、高能点火器的进退及点火操作、密封风测速与保护、油压保护、灭火保护、其他测量、指示与仪表等。
        4 空预器吹灰器加装压缩空气管路
        4.1改前存在的问题
        我厂#1、#2机组分别于2019年7月、9月完成一次风加热装置的技术改造。由于启动炉报废后，机组在等离子点火时，全厂已无蒸汽汽源，使空预器蒸汽吹灰器无法运行，机组冷态启动过程中，要保持空预器吹灰器正常运行防止空预器堵灰。
        4.2改造措施
        在空预器吹灰器的蒸汽管道上接杂用压缩空气，保证无蒸汽的情况下利用压缩空气进行吹灰，防止空预器堵灰。
        为保证吹灰器正常运行时管道内的蒸汽不倒流到压缩空气管内，加装一、二次阀和逆止阀，该管路不用时，将一次手动隔离阀进口处法兰脱离加装堵板，保证蒸汽与压缩空气不串流。
        5 冷态启动过程
        锅炉冷态启动，采用油燃烧器直接加热暖风器出口一次风。启动时，D磨煤机热一次风回路关闭，暖风器旁路打开。此时，打开密封风进口电动阀门，风量调节到预定值（14000m³/h~15000 m³/h）后，启动高能点火器，打开供油系统，油枪立即点燃，来自密封风机的冷空气立刻被加热成高温空气，并与暖风器出口冷风混合后形成热一次风送往磨煤机，与磨煤机入口的冷一次风再次混合进入磨内，使磨煤机温度达到启动条件，锅炉等离子体点火系统满足冷态点火条件。
        随着锅炉启动过程，炉膛内烟温逐渐升高，空预器一次风输出温度亦逐渐升高至120℃。可逐步降低油枪给油量，直至空预器输出温度升高达到磨煤机条件后关闭小油枪系统，打开磨煤机热一次风回路，关闭暖风器旁路，油燃烧器退出运行。
        油燃烧器退出之前，锅炉点火期间空预器原有蒸汽吹灰切换为压缩空气吹灰，待锅炉负荷上升，自产蒸汽能够满足要求，切换回蒸汽吹灰。
        随着锅炉升温升压的过程，打开机侧高旁阀经冷再向辅助蒸汽联箱供汽进行暖管，并建立辅助蒸汽压力和温度，待满足轴封供汽参数后，即可进行常规操作。
        6 可靠性及经济性
        可靠性方面，火电机组全冷态无热源启动技术成熟、系统简易、操作方便，改造后我公司已使用3次，效果良好。
        经济性方面，每台炉投资费用550000元。使用一次只需3000元左右的燃油成本。日常免维护。
        7 结语
        全冷态无热源启动技术在我厂应用后，免除了启动锅炉改造及维护的成本，为火电机组依赖启动锅炉冷态启动打开了缺口。
        参考文献
        [1]《国务院大气污染防治计划》2013 37号文.
        [2]《一次风点火装置设备使用维护说明书》安徽新能电气科技有限公司.
        [3]《流体力学(第二版)》张鸿雁科学出版社2014-02.
        [4]《传热学)》李友荣、吴双应科学出版社 / 2012-05.