越南660MW燃煤电厂采用无油点火系统的可行性研究

蒋方帅，于文波

越南660MW燃煤电厂采用无油点火系统的可行性研究

蒋方帅，于文波

（中国华电工程（集团）有限公司海外分公司，北京 100160）

越南沿海二期660MW火电项目燃煤为高挥发分煤，煤源相对稳定。通过分析燃料的着火特性、燃尽特性及结渣特性，对该项目采用等离子体点火系统、取消燃油系统、建设无燃油电厂的可行性进行研究。经估算，取消燃油系统并安装等离子体点火系统后，每台机组试运行期间可节省费用2650万元。

燃煤电厂；等离子体点火；无油点火；着火特性

0 引言

随着世界性的能源紧张，原油价格不断上涨，火力发电燃油愈来愈受到限制。电站锅炉点火和稳燃用油量是一项重要的锅炉运行考核指标，寻求节能环保的锅炉运行方式是每个燃煤电站工作者都要面临的问题。等离子体点火技术是一项煤粉锅炉点火及稳燃过程中以煤代油的技术，该技术具有广泛的适用范围，适用的典型煤种为高挥发分烟煤和褐煤。截至目前，已经配套应用该项技术的机组，容量等级涵盖50～1000MW，燃烧方式包括切向燃烧直流燃烧器和墙式燃烧旋流燃烧器，制粉系统类型包括钢球磨煤机中间贮仓式、双进双出钢球磨煤机直吹式和中速磨煤机直吹式。

利用等离子体点火技术建设无燃油电厂，完全取消燃油系统，经济效益显著，环保效果明显。越南沿海燃煤电站所采用煤种为高挥发分褐煤，具有应用等离子体点火技术实现无燃油点火的可能性，但需要以其二期660MW电厂为研究目标，对无油点火系统的可靠性、稳定性以及低负荷稳燃进行研究。

1 燃料特性

越南沿海二期2×660MW项目为超临界机组，设计煤种、校核煤种分析见表1。该煤种是东南亚典型煤种，挥发分较高。

2 等离子体点火技术基本原理

利用直流电流电离一定压力的气体介质，并在控制下获得一定功率的直流空气等离子体，配套设

表1 设计煤种和校核煤种的煤质及灰成分分析

计的等离子体燃烧器利用该等离子体在中心筒中形成温度大于5 000 K的、梯度极大的局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子体时受到高温作用迅速吸热，在极短的时间内释放出挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。由于反应在气相中进行，混合物组分的粒级发生了变化，因而煤粉的燃烧速度加快，大大减少了煤粉燃烧所需要的引燃能量。此外，等离子体内含有大量化学活性的粒子，如原子（C，H，O）、原子团（OH，H2，O2）、离子（O2-，H2-，OH-，O-，H+）和电子等，可加速热化学转换，对点燃煤粉、强化燃烧有特别的正向效果。

3 采用等离子体点火系统的关键问题

3.1 煤质是否适应等离子体点火系统的要求

锅炉燃料的燃烧特性是等离子体点火系统设计的基本依据。现从煤质的着火、燃尽和结渣3个方面，对该项目燃煤进行煤质分析和评价。

3.1.1 燃料着火特性［1-2］

从表2可以看出：该项目设计煤种、校核煤种都属于极易着火、易稳定燃烧的煤种，在等离子体燃烧器设计中，使一次风粉混合物与高温等离子体有效接触，即可保证煤粉的及时着火和稳定燃烧。

表2 着火稳燃特性判别指标

3.1.2 燃料燃尽特性［1-2］

从表3可以看出：该项目设计煤种、校核煤种都属极易燃尽的煤种，注意控制好燃烧器的出力及风粉浓度，即使在冷态点火也可以保证较高的燃烧效率。

表3 燃尽特性判别指标

3.1.3 燃料结渣特性［1，2］

从表4可以看出：该项目设计煤种及校核煤种结渣性均为中等。等离子体发生器采取轴向布置方式，避免燃烧器内部出现回流区，适当控制等离子体燃烧器的设计出力，配合燃烧器的壁温监测及图像火焰监视装置，可以避免燃烧器结渣现象的发生。

表4 结渣特性判别

综上所述，该项目燃用煤种为易着火煤种，采取等离子体点火系统，可确保煤粉稳定、高效点燃，即使锅炉冷态点火也能保持较高的燃尽水平；煤种结渣性中等，等离子体燃烧器设计时给予考虑，可解决防结渣问题。

由以上对煤质的分析可以看出，越南沿海二期拟建660MW燃煤机组锅炉完全适合配套安装等离子体点火系统。

3.2 等离子体燃烧器的布置与设计

等离子体燃烧器是等离子体点火系统的重要组成部分，需要统筹考虑等离子体燃烧器的布置位置、点火和稳燃的能力以及作为主燃烧器使用时的性能要求等。等离子体燃烧器设计时考虑的因素是：在保证等离子体燃烧器可靠点燃煤粉、高效燃烧、不发生结渣的前提下，对原有燃烧系统的特性影响最小。

3.3 锅炉冷态启动时磨煤机的热风来源

直吹式制粉系统的锅炉应用等离子体点火系统时首先要解决的就是冷态启动时煤粉的来源问题。根据该660MW燃煤机组燃用煤的煤质数据，经核算，热风温度为200℃即可满足磨煤机启动时干燥出力的要求，采用冷风蒸汽加热器提供锅炉冷态启动时磨煤机所需热风较为经济、合理，加热蒸汽压力应不低于2.5MPa（表压）。

4 经济效益估计

4.1 直接经济效益

4.1.1 取消燃油系统节省投资

对660MW燃煤机组新建工程，采用等离子体点火系统而取消燃油系统后，可节省油库、输油系统设备、炉前油系统及油枪点火装置、消防设施、含油废水处理装置等设备，以及上述设备的建筑、安装、运行及维护费用，共计950万元左右。

4.1.2 节约大量燃油产生的经济效益

新建机组在试运期间要经过锅炉吹管、整定安全阀、汽轮机冲转、机组并网、电气试验、锅炉洗硅运行、机组带大负荷运行等许多阶段，若采取传统的油点火方式，此期间由于锅炉无法投磨煤机或无法完全断油运行，要耗费大量的燃油。按统计数据每台机组节约燃油4000 t进行经济效益分析，等离子体点火系统投资按1000万元计（按2层共安装8只等离子体燃烧器计算），根据煤、油热值相等原则，扣掉试运行期间的煤耗及电耗，试运行期间单台锅炉投用等离子体点火系统可节约投资约1 700万元。以2台机组为例，安装等离子体点火系统并取消燃油系统后，试运行期间可以节省费用950+ 1700×2＝4350（万元）。

机组正常商业运行后，根据机组的运行情况，等离子体点火系统还可为电厂节省燃油及相关维护费用。根据锅炉启、停及低负荷运行情况，预计每台锅炉每年可节约几百万元人民币。

4.2 间接经济效益

电站锅炉若采用常规的燃油点火方式，机组在试运行期间需长时间低负荷运行，此时锅炉纯烧油或油煤混烧，为防止未燃尽的油滴污染电极，锅炉电除尘器不能正常投入，大量烟尘直接排放到大气中，给环境带来污染；同时，由于烟气中含有大量的粉尘，会对锅炉引风机叶片造成磨损，这些均是间接的经济损失。

若机组配套安装等离子体点火系统，在试运行期间，电除尘器可在锅炉启动及低负荷期间正常投入，大大减少粉尘的排放，可避免污染环境和磨损引风机，社会效益和经济效益显著。

5 结论

根据对越南沿海二期项目煤质等资料的分析，结合目前国内多台无燃油电厂机组建设经验和机组运行状况，研究结论如下。

（1）燃用所提供的设计煤种及校核煤种，在越南沿海二期660MW燃煤锅炉采用等离子体点火系统进行锅炉启、停及低负荷稳燃，彻底取消燃油系统，技术上是可行的。

（2）安装等离子体点火系统并彻底取消燃油系统后，在机组基建、调试及试运期间节油效果显著，经济效益及环保效果明显。

［1］胡荫平.电站锅炉手册［M］.北京：中国电力出版社，2005.

［2］谢毓麟.大型煤粉锅炉燃烧设备性能设计方法［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002.

（本文责编：刘芳）

4.2 施工管理及工艺优化

施工单位始终坚持“规范施工、科学管理、狠抓落实、严格履约”的管理理念，通过科学管理、精心组织，克服了地质构造复杂、不良地质和特殊地质段多、施工难度和安全风险高等困难，高标准管理、高质量建设、高效率推进。同时，根据规范要求强化质量管理，结合现场实际围岩情况加强过程监控，不断优化施工工艺确保开挖质量，取得了满意的开挖效果。

4.3 目标明确

在象鼻岭水电站施工过程中，业主按照“精心管理、科学规范、安全文明、创新卓越”的工程建设管理方针，以争创“贵州省优质工程，争创电力优质工程”为目标，提高工程管理水平，规范工程建设行

TK 227.7

：B

：1674-1951（2015）03-0068-03

蒋方帅（1974—），男，山东莱芜人，高级工程师，从事火电厂建设方面的工作（E-mail：jiangfs＠chec.com.cn）。

于文波（1967—），男，山东烟台人，工程师，从事电力系统设计方面的工作（E-mail：yuwenbo＠lypower.cn）。施工单位对岩锚梁施工技术方案进行四方评审论证，不断优化技术方案，使方案更加科学、合理并具有可操作性，同时要求各参建方从技术交底、测量放样、钻孔和装药各工序全过程进行跟踪检查和验收，落实三级质量检验体系，确保各道工序严格按照规范和设计要求进行。

2014-08-13；

2014-11-18