【內(nèi)容摘要】該文針對燃用超低揮發(fā)份無煙煤啟動點(diǎn)火設(shè)計(jì)，結(jié)合龍巖坑口火電廠4×135MW機(jī)組燃用本省無煙煤的啟動煙煤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行作介紹，希望在燃用類似煤種的各種容量的CFB上能推廣應(yīng)用。

循環(huán)流化床鍋爐燃用超低揮發(fā)份無煙煤啟動點(diǎn)火設(shè)計(jì)技術(shù)

福建省電力勘測設(shè)計(jì)院  楊成達(dá)

【內(nèi)容摘要】該文針對燃用超低揮發(fā)份無煙煤啟動點(diǎn)火設(shè)計(jì)，結(jié)合龍巖坑口火電廠4×135MW機(jī)組燃用本省無煙煤的啟動煙煤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行作介紹，希望在燃用類似煤種的各種容量的CFB上能推廣應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】超低揮發(fā)份無煙煤  著火點(diǎn)   CFB   啟動煙煤系統(tǒng)

一．前言

    福建無煙煤煤質(zhì)揮發(fā)份（Vdaf）低，難著火、難穩(wěn)燃、難燃燼，灰熔點(diǎn)低，并且來煤礦點(diǎn)多，煤質(zhì)參差不齊，入爐煤質(zhì)難以保證。因煤質(zhì)的特殊性，在福建省內(nèi)，燃用福建無煙煤采用煤粉爐型式的鍋爐，其運(yùn)行效率低（87％以下），且80％負(fù)荷以下要一直投油，運(yùn)行費(fèi)用高。目前的燃用福建無煙煤的電廠基本采用循環(huán)流化床鍋爐，作為電力設(shè)計(jì)院，在機(jī)組選型上推薦采用循環(huán)流化床鍋爐來燒福建省無煙煤，在重要部件型式上把好關(guān)，如對旋風(fēng)分離器，高溫分離推薦采用汽冷或水冷，保證鍋爐回料順暢，不易結(jié)焦；中溫分離采用絕熱分離器，運(yùn)行安全可靠且綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好；對油槍設(shè)計(jì)，應(yīng)設(shè)計(jì)床上油槍等等。

    燃用福建無煙煤的煤粉爐，點(diǎn)火時(shí)著火困難，在80％以下負(fù)荷需要助燃，對循環(huán)流化床鍋爐，最低穩(wěn)燃負(fù)荷在40%能做到，已解決了煤粉爐高達(dá)80%還需助燃的突出問題，但循環(huán)流化床鍋爐如何在既定時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定著火，盡可能節(jié)省燃油，這是福建省小容量的循環(huán)流化床鍋爐啟動過程中遇到的普遍問題。有的小容量鍋爐在啟動時(shí)用人工加木碳或煙煤點(diǎn)火，很不方便，這是需要解決，需要我們設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)人員認(rèn)真考慮的問題，本文主要對龍巖坑口4x135MW循環(huán)流化床機(jī)組（哈爾濱鍋爐廠鍋爐）啟動點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行總結(jié)，針對類似的煤種，也可以得到推廣應(yīng)用。

二．龍巖坑口火電廠簡介

    福建省龍巖坑口火電廠位于龍巖市新羅區(qū)雁石鎮(zhèn)，電廠廠區(qū)位于新蘆村東側(cè)、柯溪村南側(cè)的平地上。電廠南距雁石鎮(zhèn)約2.5km，龍巖市約25km。

    福建省龍巖坑口火電廠工程一期建設(shè)規(guī)模為4X135MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。福建省電力勘測設(shè)計(jì)院于2004年完成施工圖設(shè)計(jì)，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的440t/h超高壓中間再熱循環(huán)流化床鍋爐；汽輪機(jī)為4臺135MW超高壓中間再熱凝汽式汽輪機(jī)，其中1、2號機(jī)組汽機(jī)由哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)，3、4號機(jī)組由東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)；汽輪發(fā)電機(jī)均為山東濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠生產(chǎn)的135MW汽輪發(fā)電機(jī)。公用系統(tǒng)按4×135MW考慮。1、2、3、4號機(jī)組分別在2005年9月、2005年12月、2006年5月和2006年9月通過96小時(shí)滿負(fù)荷試運(yùn)行。 

三..煤質(zhì)資料

下表為龍巖坑口火電廠4x135MWCFB機(jī)組設(shè)計(jì)和校核煤質(zhì)：

此處有兩張圖，網(wǎng)站顯示不出

    從上表看，設(shè)計(jì)煤種揮發(fā)份Vdaf=3.8%,校核煤種Vdaf=3.2%,屬超低揮發(fā)份，極難著火煤種，對于福建無煙煤，具有一定代表性。

四．設(shè)計(jì)思路

    從本省35 t/h、75t/h小容量CFB點(diǎn)火的情況來看，無煙煤的著火溫度在750℃-900℃，有時(shí)來煤Aar高達(dá)45%,著火溫度很高。完全用油點(diǎn)火，床溫很難到達(dá)著火溫度，即使可達(dá)到750℃-900℃,因沒有床上油槍或容量小，很容易把點(diǎn)火風(fēng)室燒壞，因此，啟動時(shí)人工配加一些煙煤或木碳，或在底料中配一些煙煤，當(dāng)床溫到達(dá)著火溫度后再加無煙煤。75t/h小容量鍋爐啟動時(shí)間短，一般在3小時(shí)左右，加煙煤或木碳燃油耗量總共約1噸，在保證著火點(diǎn)的同時(shí)，也能省一些燃油，但其最重要的是解決著火點(diǎn)問題，而當(dāng)時(shí)，國內(nèi)燃用無煙煤的所有CFB,也沒有電廠從設(shè)計(jì)時(shí)就考慮增設(shè)自動控制啟動煙煤系統(tǒng)。

    最早設(shè)計(jì)的思路是：1. 盡可能節(jié)省燃油。 2.回避點(diǎn)火點(diǎn)不起來的風(fēng)險(xiǎn)；3. 煙煤倉可為壓火運(yùn)行提供煙煤4. 煙煤倉還可以上啟動床料。

    考慮到鍋爐冷態(tài)啟動約8小時(shí)，煙煤著火點(diǎn)低，大約450℃能穩(wěn)定著火，小容量鍋著火溫度在750℃以上（有時(shí)要到850℃以上才能穩(wěn)定著火），而135MW鍋爐如果冷爐點(diǎn)火從450℃升溫到750℃以上，約3個(gè)小時(shí)，在此期間，用煙煤來升溫，可以盡量少投油或盡早不投油，同熱值消耗條件下，煙煤價(jià)格比輕油低。從設(shè)計(jì)一開始就考慮自動控制啟動煙煤系統(tǒng)，也避免了象小容量鍋爐那樣，點(diǎn)火點(diǎn)不起來時(shí)再人工加煙煤或木碳，對135MW機(jī)組來說，是很難用大批人工來加煙煤或木碳。另外，煙煤倉可為壓火運(yùn)行提供煙煤，還可以上啟動床料。

五．設(shè)計(jì)方案

龍巖坑口4x135MW工程在除氧煤倉間每臺爐設(shè)置了一個(gè)30m3啟動煙煤倉，兩個(gè)350m3無煙煤倉，輸煤專業(yè)皮帶給煤機(jī)在不同的時(shí)間里可以分別輸送煙煤和無煙煤到這三個(gè)倉，每次冷爐點(diǎn)火前先把煙煤倉裝滿，一次冷爐點(diǎn)火把全部煙煤用完，溫態(tài)啟動時(shí)也用煙煤。

    正常運(yùn)行時(shí)二級給煤，兩條120%容量給煤線，無煙煤從無煙煤倉落到無煙煤耐壓稱重給煤機(jī)，再落到刮板給煤機(jī)后輸送進(jìn)入回料腿，送入爐膛。煙煤為三級給煤的方式，煙煤從啟動煙煤倉落到煙煤耐壓稱重皮帶給煤機(jī)，再落到無煙煤耐壓稱重給煤機(jī)之后利用其中一條無煙煤給煤線送入爐膛，整個(gè)給煤過程從集控室根據(jù)床溫高低進(jìn)行控制，可以間斷或連續(xù)給煤，給煤量通過耐壓稱重給煤機(jī)變頻控制。此設(shè)計(jì)與常規(guī)相比，增加了一個(gè)啟動煙煤倉和煙煤皮帶給煤機(jī)。如果布置上煙煤能直接落到無煙煤耐壓稱重給煤機(jī)，煙煤耐壓稱重皮帶給煤機(jī)可以省去，晉江熱電廠（2x50MW）和安溪煤矸石電廠（2x50MW）煙煤倉直接進(jìn)入無煙煤耐壓稱重給煤機(jī)，中間就可省去一級，而這兩個(gè)工程都為前墻給煤，實(shí)際上都是一級給煤給入爐膛。

六.運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性分析

    目前運(yùn)行數(shù)據(jù)如下：鍋爐冷態(tài)啟動點(diǎn)火時(shí)先投油燃燒，燃燒至約450℃時(shí)投煙煤，煙煤穩(wěn)燃后斷油，爐膛溫度升至約750℃投無煙煤，成功點(diǎn)火，耗油約15噸，耗煙煤約20噸；如果鍋爐冷態(tài)啟動時(shí)投油到床溫650℃-750℃投無煙煤，實(shí)際耗油量約25噸。投煙煤和無煙煤是以床溫為準(zhǔn)。

    （1）投油到投無煙煤（650℃-750℃時(shí)投）點(diǎn)火實(shí)際耗油量約25噸。

    燃油耗費(fèi)：

    燃油消耗：25噸（一臺爐）

    燃油價(jià)格：0.495萬元/噸

    燃油耗費(fèi)：0.495×25＝12.375（萬元）

   （2）投油到450℃時(shí)投煙煤，750℃時(shí)投無煙煤，實(shí)際耗油量約15噸，煙煤約20噸。

    燃油耗費(fèi)：

    燃油消耗：15噸（一臺爐）

    燃油價(jià)格：0.495萬元/噸

    燃油耗費(fèi)：0.495×15＝7.425（萬元）

    煙煤耗費(fèi)：

    假定點(diǎn)火煙煤低位發(fā)熱量為21300KJ/kg，

    標(biāo)煤價(jià)格暫按550元/噸估列；

    燃煤消耗：20噸（一臺爐）；

    折算到標(biāo)煤：20×21300/（7000×4.1868）＝14.5t

    標(biāo)煤耗費(fèi)：14.5×550＝7975元

    總點(diǎn)火耗費(fèi)：7.425＋0.798＝8.223萬元

    每點(diǎn)火一次啟用煙煤系統(tǒng)比直接點(diǎn)燃無煙煤節(jié)省費(fèi)用： 12.375－8.223＝4.152萬元

    從以上可以看出，鍋爐冷態(tài)啟動一次采用油和煙煤聯(lián)合啟動比采用油啟動節(jié)省費(fèi)用4.152萬元。增加初投資一個(gè)煙煤倉約6萬元，煙煤耐壓稱重給煤機(jī)30萬元，共36萬元，冷態(tài)啟動9次就可回收初投資。按一臺爐一年冷爐點(diǎn)火15次計(jì)算，每臺機(jī)組每年可節(jié)約62萬元，四臺機(jī)組每年節(jié)約248萬元，經(jīng)濟(jì)性好。

七．應(yīng)用推廣

    龍巖坑口火電廠工程首次設(shè)置啟動煙煤倉，采用油和煙煤聯(lián)合啟動的方式，已得到用戶的認(rèn)可和好評。其后設(shè)計(jì)的燃用本省無煙煤的50MW級CFB也普遍采用聯(lián)合點(diǎn)火方式，因來煤參差不齊，煤質(zhì)差時(shí)，著火溫度要到850℃，如果沒有先投煙煤，甚至無法達(dá)到投無煙煤的溫度，一定要投煙煤才能成功點(diǎn)火。

    2005年由安徽煤炭設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的晉江熱電廠（2x50MW）和安溪煤矸石電廠(2x50MW),初設(shè)請我院評審時(shí)，要求其增加啟動煙煤倉，現(xiàn)運(yùn)行狀況良好，晉江熱電廠冷態(tài)啟動一次耗油約8噸?，F(xiàn)在，我院和西南電力設(shè)計(jì)院合作，正在設(shè)計(jì)的龍巖坑口二期2x300MW、福建華電漳平2x300MW和福建永安火電廠2x300MW燃用福建無煙煤，也設(shè)計(jì)了啟動煙煤系統(tǒng)，采用燃油和煙煤聯(lián)合啟動的方式，在大機(jī)組的應(yīng)用上得到推廣，將有更好的經(jīng)濟(jì)效益。

    參照龍巖一期的運(yùn)行情況，300MW循環(huán)流化床兩種啟動方式每次啟動節(jié)省費(fèi)用預(yù)期結(jié)果如下：

   （1）投油到投無煙煤（650℃時(shí)投煤）點(diǎn)火實(shí)際耗油量約50噸。

    燃油耗費(fèi)：

    燃油消耗：50噸（一臺爐）

    燃油價(jià)格：0.495萬元/噸

    燃油耗費(fèi)：0.495×50 = 24.75（萬元）

   （2）投油到450℃時(shí)投煙煤，750℃時(shí)投無煙煤，實(shí)際耗油量約30噸，煙煤約40噸。

    a. 燃油耗費(fèi)：

    燃油消耗：30噸（一臺爐）

    燃油價(jià)格：0.495萬元/噸

    燃油耗費(fèi)：0.495×30 ＝ 14.85（萬元）

    b. 煙煤耗費(fèi)：

    假定點(diǎn)火煙煤低位發(fā)熱量為21300KJ/Kg，

    標(biāo)煤價(jià)格暫按550元/噸估列；

    燃煤消耗：40噸（一臺爐）；

    折算到標(biāo)煤：40×21300/（4.1868×7000）＝29.07t

    標(biāo)煤耗費(fèi)：29.07×550＝16000元

    總點(diǎn)火耗費(fèi)：14.85＋1.6＝16.45萬元

    每點(diǎn)火一次啟用煙煤系統(tǒng)比直接點(diǎn)燃無煙煤節(jié)省費(fèi)用：24.75－16.45＝8.3萬元。

    鍋爐啟動系統(tǒng)加裝煙煤系統(tǒng)后，爐前給煤系統(tǒng)無需改動，只需根據(jù)需要，輸送所需煙煤到煙煤倉。每臺爐設(shè)置一座有效容量約為100m3煙煤倉，可以滿足一次冷態(tài)啟動煙煤耗量；設(shè)置最大出力為45t/h電子稱重式給煤機(jī)及埋刮板給煤機(jī)各一臺。增設(shè)啟動煙煤系統(tǒng)需增加設(shè)備初投資計(jì)算如下（一臺爐）：

此處一張圖，網(wǎng)站顯示不出

    從以上可以看出，每點(diǎn)火一次啟用煙煤系統(tǒng)比直接點(diǎn)燃無煙煤節(jié)省費(fèi)用8.3萬元，增設(shè)一套啟動煙煤系統(tǒng)，需增加初投資約57萬元，增加的初投資費(fèi)用大概點(diǎn)火7次即可收回成本，假定300MW機(jī)組一年冷爐點(diǎn)火按15次考慮，一年內(nèi)即可收回成本，以后每年每臺機(jī)組可節(jié)約點(diǎn)火燃油耗費(fèi)約124.5萬元。

八．結(jié)束語

    針對循環(huán)流化床鍋爐燃用超低揮發(fā)份無煙煤啟動點(diǎn)火系統(tǒng)，我院在135MW級CFB上首次設(shè)計(jì)采用燃油和煙煤聯(lián)合啟動的方式，啟動過程安全穩(wěn)定，縮短啟動燃油時(shí)間，經(jīng)濟(jì)性好，此設(shè)計(jì)方案解決了小容量CFB啟動時(shí)用人工配底料（渣和煙煤的混合料）和啟動過程用人工加煙煤的不便，著火不穩(wěn)定，控制困難等等的弊病，也解決了135MW級以上CFB燃用類似煤質(zhì)耗油量大，著火不穩(wěn)定的問題，在135MWCFB上，如果用人工加煙煤，其一次用量約20噸，是很不現(xiàn)實(shí)的。將來在300MW級或更大容量機(jī)組上應(yīng)有推廣，將會有更好的實(shí)用性和收到更好的經(jīng)濟(jì)效益。希望在國內(nèi)和國際遇到燃燃用超低揮發(fā)份無煙煤CFB也能推廣應(yīng)用。