等離子煤粉點(diǎn)火結(jié)合小油槍技術(shù)在600mw超臨界機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)中的應(yīng)用

0電價(jià)啟動(dòng)成本越來(lái)越高在冷卻階段，600mww超積累器已經(jīng)使用了直接燃料法開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。近年來(lái)，隨著全球性的能源緊張，特別是原油價(jià)格不斷上漲，火電機(jī)組的燃油啟動(dòng)模式的成本越來(lái)越高。本文將介紹冷態(tài)啟動(dòng)的3種方法，對(duì)比分析各方法的特點(diǎn)，以確定金灣發(fā)電有限公司600MW機(jī)組在保證安全要求的基礎(chǔ)上較經(jīng)濟(jì)的冷態(tài)啟動(dòng)方式。1燃煤?jiǎn)?dòng)方式存在的問(wèn)題大型超臨界機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)的方法有：(1)采用普通燃油啟動(dòng)方式；(2)采用等離子煤粉點(diǎn)火的燃煤?jiǎn)?dòng)方式；(3)采用等離子煤粉點(diǎn)火結(jié)合小油槍技術(shù)的啟動(dòng)方式。機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)的過(guò)程中，普通燃油啟動(dòng)方式耗油多、污染大。采用等離子煤粉點(diǎn)火的燃煤?jiǎn)?dòng)方式，雖然是一種經(jīng)濟(jì)的啟動(dòng)模式，它可以利用直流空氣等離子體作為點(diǎn)火源，實(shí)現(xiàn)鍋爐的冷態(tài)啟動(dòng)而不用燃油；但是，該啟動(dòng)方式存在鍋爐金屬溫升過(guò)快的問(wèn)題，對(duì)鍋爐受熱面的壽命影響較大。另外，在實(shí)際啟動(dòng)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)階段，單純燒煤的啟動(dòng)方式，主蒸汽溫度很難控制在冷態(tài)啟動(dòng)所要求的最高限制溫度范圍內(nèi)，容易超溫。此時(shí)必須投用減溫水，由于冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)主蒸汽溫度較低、蒸汽流量較小，減溫水的大量投用如控制不好，易造成水擊，引起鍋爐受熱面損壞。同時(shí)，主蒸汽溫度超過(guò)限制的沖轉(zhuǎn)溫度，會(huì)造成蒸汽溫度與汽輪機(jī)的金屬溫度溫差較大，對(duì)汽輪機(jī)熱沖擊較大，影響機(jī)組的啟動(dòng)安全。采用等離子煤粉點(diǎn)火結(jié)合小油槍技術(shù)的啟動(dòng)方式，既滿足安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性的要求，又能有效地控制鍋爐在冷態(tài)啟動(dòng)期間的溫升率。2鍋爐冷態(tài)無(wú)油點(diǎn)火金灣發(fā)電有限公司的3、4號(hào)機(jī)組采用上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的600MW超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流鍋爐，型號(hào)為SG-1913/25.4-M960，單爐膛，一次中間再熱，四角切圓燃燒，平衡通風(fēng)，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)，“Π”型露天布置，固態(tài)排渣。鍋爐采用中速磨煤機(jī)冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)鍋爐配6臺(tái)中速磨煤機(jī)，磨煤機(jī)為上海重型機(jī)器廠生產(chǎn)的HP1003型中速磨，燃燒設(shè)計(jì)煤種時(shí)，5臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。鍋爐在A層布置了4臺(tái)等離子點(diǎn)火裝置，同時(shí)布置AB、CD、EF層輕油燃燒器。機(jī)組采用等離子無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)，從整套設(shè)備的使用情況看效果良好，設(shè)備故障率較低，維護(hù)簡(jiǎn)單方便，對(duì)于四角切圓燃燒的鍋爐，配備中速正壓直吹系統(tǒng)，完全可以采用等離子點(diǎn)火實(shí)現(xiàn)冷態(tài)無(wú)油啟動(dòng)、低負(fù)荷無(wú)油助燃運(yùn)行。但由于此種點(diǎn)火方式存在鍋爐受熱面金屬溫升快的問(wèn)題，會(huì)影響到鍋爐受熱面的使用壽命。如果靠油槍進(jìn)行冷態(tài)啟動(dòng)會(huì)增加啟動(dòng)費(fèi)用。因此，考慮采用等離子煤粉點(diǎn)火結(jié)合小油槍技術(shù)的啟動(dòng)方式以保證機(jī)組啟動(dòng)的安全和經(jīng)濟(jì)。33制冷態(tài)鍋爐受面溫度問(wèn)題在大型超臨界機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中，如何盡可能減少啟動(dòng)階段的燃油消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)控制冷態(tài)啟動(dòng)鍋爐受熱面金屬溫升率，穩(wěn)定控制主蒸汽溫度，滿足機(jī)組啟動(dòng)安全技術(shù)要求，是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。以金灣發(fā)電有限公司600MW超臨界機(jī)組為例，通過(guò)對(duì)多次冷態(tài)啟動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，歸納設(shè)定各啟動(dòng)方法具有代表性的典型參數(shù)，以對(duì)比分析3種冷態(tài)啟動(dòng)方法的安全經(jīng)濟(jì)性。3.1機(jī)組啟動(dòng)燃油成本設(shè)冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程單純依靠燃油點(diǎn)火至負(fù)荷到達(dá)300MW穩(wěn)定時(shí)間為T(mén)，根據(jù)多次冷態(tài)啟動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，分別測(cè)算啟動(dòng)時(shí)間為14、19和23h時(shí)，啟動(dòng)過(guò)程的燃料成本，為了使測(cè)算結(jié)果更貼近實(shí)際，取3個(gè)啟動(dòng)時(shí)間所需燃料成本的平均值。費(fèi)用測(cè)算的條件詳見(jiàn)表1，燃油價(jià)格按7200元/t計(jì)算。機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)燃油成本為：(1）啟動(dòng)時(shí)間T取14h。消耗的燃油量q1=[3.5+14+（14×1/3）]×14=310(t），燃油成本：N=310×7200=223.20（萬(wàn)元）。(2）啟動(dòng)時(shí)間T取19h。消耗的燃油量q1=[3.5+14+（14×1/3）]×19=421(t），燃油成本：N=421×7200=303.12（萬(wàn)元）。(3）啟動(dòng)時(shí)間T取23h。消耗的燃油量q1=[3.5+14+（14×1/3）]×23=510(t），燃油成本：N=510×7200=367.20（萬(wàn)元）。燃料成本平均值：N=（223.20+303.12+367.20）/3=297.84（萬(wàn)元）燃油啟動(dòng)過(guò)程鍋爐受熱面溫升情況如圖1所示。從圖中可以看出啟動(dòng)過(guò)程受熱面溫升曲線平滑，沒(méi)有熱沖擊現(xiàn)象，溫升率滿足安全啟動(dòng)的要求。3.2機(jī)組運(yùn)行時(shí)間計(jì)算設(shè)冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程單純依靠等離子煤粉點(diǎn)火燃煤方式，至負(fù)荷到達(dá)300MW穩(wěn)定時(shí)間為T(mén)，根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，取冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間分別為14、19和23h進(jìn)行燃料成本測(cè)算，并將測(cè)算結(jié)果取平均值。負(fù)荷到達(dá)300MW所需燃煤量，按燃煤量30t/h、50t/h、60t/h運(yùn)行時(shí)間各占1/3計(jì)算；煤價(jià)按600元/t計(jì)算。機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)燃煤成本為：(1）啟動(dòng)時(shí)間T取14h。消耗的煤量q2=（30+50+60）×14×1/3=653(t），燃料成本：N=653×600=39.18（萬(wàn)元）。(2）啟動(dòng)時(shí)間T取19h。消耗的煤量q2=（30+50+60）×19×1/3=887(t），燃料成本：N=887×600=53.22（萬(wàn)元）。(3）啟動(dòng)時(shí)間T取23h。消耗的煤量q2=（30+50+60）×23×1/3=1073(t），燃料成本：N=1073×600=64.38（萬(wàn)元）。燃料成本平均值：N=（39.18+53.22+64.38）/3=52.26（萬(wàn)元）等離子煤粉點(diǎn)火的啟動(dòng)過(guò)程受熱面溫升情況如圖2所示。從圖中可以看出鍋爐受熱面溫升率大。3.3小油槍開(kāi)啟運(yùn)行成本設(shè)冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程采用等離子煤粉點(diǎn)火結(jié)合小油槍點(diǎn)火方式至負(fù)荷到達(dá)300MW穩(wěn)定時(shí)間為T(mén)，根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，取冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間分別為14、19和23h進(jìn)行燃料成本測(cè)算，并將測(cè)算結(jié)果取平均值。負(fù)荷到達(dá)300MW所需燃料量，按燃煤量16t/h、30t/h、45t/h運(yùn)行時(shí)間各占1/3計(jì)算，點(diǎn)火后小油槍始終保持5t/h運(yùn)行；按煤價(jià)600元/t、燃油價(jià)7200元/t計(jì)算。機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)總?cè)剂铣杀緸椋?1）啟動(dòng)時(shí)間T取14h。消耗的煤量q2=（16+30+45）×14×1/3=425(t），消耗的油量q1=5×14=70(t），燃料成本：N=425×600+70×7200=75.90（萬(wàn)元）。(2）啟動(dòng)時(shí)間T取19h。消耗的煤量q2=（16+30+45）×19×1/3=576(t），消耗的油量q1=5×19=95(t），燃料成本：N=576×600+95×7200=102.96（萬(wàn)元）。(3）啟動(dòng)時(shí)間T取23h。消耗的煤量q2=（16+30+45）×23×1/3=698(t），消耗的油量q1=5×23=115(t），燃料成本：N=698×600+115×7200=124.68（萬(wàn)元）。燃料成本平均值：N=（75.90+102.96+124.68）/3=101.18（萬(wàn)元）等離子煤粉點(diǎn)火結(jié)合小油槍技術(shù)啟動(dòng)過(guò)程受熱面溫升情況如圖3所示。從圖中可以看出溫升率控制較好。3.43燃料成本及特點(diǎn)對(duì)比燃油啟動(dòng)溫升率小，燃煤?jiǎn)?dòng)溫升率遠(yuǎn)大于其他2種啟動(dòng)方式，結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)行安全的要求，等離子煤粉點(diǎn)火結(jié)合小油槍的啟動(dòng)方式可滿足安全要求又兼顧了經(jīng)濟(jì)性。3種啟動(dòng)方法的燃料成本及特點(diǎn)對(duì)比情況見(jiàn)表2，溫升率對(duì)比如圖4所示。由圖4可見(jiàn)，燃油啟動(dòng)溫升率小，燃煤?jiǎn)?dòng)溫升率遠(yuǎn)大于其他2種啟動(dòng)方式，結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益和安全要求，只有等離子煤粉點(diǎn)火結(jié)合小油槍的啟動(dòng)方式能滿足安全要求又兼顧了經(jīng)濟(jì)性，故這種啟動(dòng)方法是適合于金灣發(fā)電有限公司的600MW超臨界機(jī)組的最優(yōu)啟動(dòng)方式。4對(duì)運(yùn)行進(jìn)行規(guī)范調(diào)整實(shí)踐運(yùn)行表明，使用等離子點(diǎn)火結(jié)合小油槍啟動(dòng)方式安全可靠，與完全采用等離子點(diǎn)火方式比較，提高了機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)的安全性，鍋爐金屬溫升率最大值為1.07℃/min，符合控制溫升率≤2℃/min的安全啟動(dòng)要求，鍋爐運(yùn)行未發(fā)現(xiàn)有金屬溫升超標(biāo)而導(dǎo)致的爆管現(xiàn)象，連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)良好。2008年獲得了“零非停”的佳績(jī)，2009年2臺(tái)鍋爐未發(fā)生一次爆管事故。經(jīng)過(guò)對(duì)使用等離子點(diǎn)火結(jié)合小油槍啟動(dòng)方式的深入研究和實(shí)踐，現(xiàn)階段公司已出臺(tái)相關(guān)安全運(yùn)行措施和技術(shù)操作規(guī)范。將這種安全、經(jīng)濟(jì)的啟動(dòng)方法標(biāo)準(zhǔn)化和程序化，要求機(jī)組在啟動(dòng)過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行這種模式，使機(jī)組運(yùn)行可以長(zhǎng)期獲得良好的安全性和經(jīng)濟(jì)性。使用等離子煤粉點(diǎn)火結(jié)合小油槍啟動(dòng)方式經(jīng)濟(jì)效益可觀。每啟動(dòng)1次，這種方法比常規(guī)燃油啟動(dòng)節(jié)省成本近197萬(wàn)元。按單臺(tái)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行允許每年非正常停運(yùn)2次、正常檢修停運(yùn)1次計(jì)算，3次啟動(dòng)可節(jié)省成本591萬(wàn)元?？紤]到直接燃煤?jiǎn)?dòng)金屬溫升很容易超出限值，導(dǎo)致鍋爐金屬疲勞引起爆管停機(jī)等事故，如每年發(fā)生1起爆管事故，按機(jī)組日負(fù)荷率80%、停運(yùn)搶修需4天、收益按0.1元/(kW·h)估算，停機(jī)造成的發(fā)電量減少的