作者；张毅
在没有启动炉的情况下，锅炉启动时需消耗大量燃油，严重影响脱硫、脱硝设备运行效率，稍有不慎还有可能造成空气预热器（空预器）着火等设备损坏事故的发生。本文将介绍皖能合肥发电有限公司（以下简称“合肥电厂”）5号机组通过设备改造成功实现单机无热源冷态启动，实现安全、节能和环保运行的目标。
1 机组改造前存在的问题
合肥电厂1号炉建于20世纪60年代，后改造为供热锅炉，满足合肥北城区的冬季供热。依据国家“上大压小”政策，关停了2号、3号、4号小机组扩建1台600 MW超临界机组，锅炉为东方锅炉厂生产DG1914/25.4-Ⅱ600 MW超临界直流对冲炉，锅炉前墙下层（A、B层）燃烧器上各安装1套等离子点火系统。机组常年单机运行，冷态启动是常用肩动方式。
1.1 以1号炉作为启动热源
在机组建没初期对单独建设启动锅炉和利用现有1号炉作为启动炉进行了技术经济比较，综合考虑投资、占地、运行费用等因素，决定采用
1号炉作为启动热源。
肩动辅助蒸汽参数为0.8～1.274 MPa、300℃，蒸汽量50 t/h，系统布置如图l所示。
1.2 以1号炉作为启动热源存在的问题
5号机组投运后．1号炉作为启动热源暴露出系列问题：(1)1号炉只在冬季供暖期间运行，其他季节5号炉冷态启动要先启动1号机组；(2)耗油多，仅1号炉启动就需耗油6t以上；(3)1号锅炉主要污染物排放大，维护费用高；(4)启动时间
长．不能满足调度的要求，从1号炉点火供汽到5号机组并网需48 h以上。
2无启动锅炉机组冷态启动热源设计
5号机组是直吹式制粉系统．冷态启动所需热源主要是为了满足锅炉热风制粉、空预器吹灰、给水热力除氧、汽轮机轴封用汽、汽泵冲转等方面的蒸汽需求。
2.1 空预器吹灰气源解决方案
每台空预器配备1只蒸汽吹灰器( PS-AT)，每只吹灰器蒸汽耗量83 kg/min。吹灰蒸汽为0.8MPa/350℃密度为2.82 kg/m3，2台空预器吹灰器蒸汽总耗量为58.9 m3/min。输灰用压缩空气压力为0.6～0.8 MPa, 600 MW机组每台锅炉设计输灰用压缩空气流量是80m3／min'大于空预器正常吹灰所需58.9 m3/min的气量。锅炉启动初期用煤量一般在25 t/h左右，产生可收集的总灰量在3 t/h左右，锅炉启动初期的输灰系统处于停用状态，无需用气，因此，可以通过截止阀将输灰用压缩空气与空预器吹灰蒸汽管路相通．作为锅炉启动初期空预器的吹灰介质，如图2所示。
2.2给水热力除氧、汽动给水泵冲转和汽机轴封用汽所需汽源解决方案
机组点火启动后．随着压力的上升和高压旁路的打开逐步开大再热冷段至辅汽联箱的阀门，先开启辅汽联箱至除氧器的阀门．滑参数加热除氧器水箱的锅炉给水。当蒸汽压力达0.4 MPa时，再打开至汽动给水泵用汽阀门实现小汽轮机冲转。汽机轴封用汽则可在点火启动后通过开启主蒸汽管道上轴封汽阀门提供。
2.3启动磨煤机热风问题的解决
燃烧器底层A磨煤机制粉系统原设计有蒸汽暖风器（系统风侧阻力在300—400 Pa），冷态启动时，若不启动1号炉，则无加热蒸汽可用，因此必须设计合适的加热系统来取代蒸汽暖风器。
可选用的方法有电加热、燃油辅助加热等，电阻加热器加热功率2～4 MW,需要一定的现场空间，改造投入较大：燃油辅助加热系统简单、投入少．因此．在A磨煤机入口风道的蒸汽暖风器后安装1套小油枪辅助加热系统，对进入A磨煤机冷空气加热，满足A磨煤机运行条件。
3燃油辅助加热系统设计
采用油辅助加热器取代原有蒸汽暖风器加热磨煤机进口空气，则油辅助加热器必须与原有设计中暖风器（冷风加热器）性能近似，满足等离子体点火要求。原有暖风器中，选用1号锅炉的蒸汽作加热器的汽源，蒸汽参数为：压力1.25 MPa，温度350 ℃,流量35 t/h,暖风器出口风温150～160℃，满足磨煤机干燥和通风出力要求，磨煤机出口风粉温度可达65℃以上。油辅助加热器布置在A磨煤机人口主热风道上，并设有旁路，旁路上加装电动隔离风门（见图3）。此种布置方式目的是随锅炉空预器出口热风温度逐渐升高，逐步过渡到旁路、主风道同时运行，以减小系统阻力。
3.1 有关参数设计
A磨煤机启动条件是：一次风风量80～110 t/h(22.22～30.56 kg/s)，风温150～160℃。当风温加热到150℃时，需要的加热量为3 346 kj/s。
燃油量0.055 kg/s(200 kg/h)，油低位热值41MJ/kg，油燃烧器空气／油比为18～20，取20时，空气流量1.1 kg/s，假定空气来流初始温度300 K，则燃烧后燃气温度为2 260 K。
燃烧风参数：流量1.1 kg/s.温度2 260 K。将燃烧风温度降低到800～1 000 K,按配风与燃烧风为2:1配风，需要配风流量2.2 kg/s，假设其温度300 K,则燃烧器出口混合温度为950 K,风量为3.3 kg/s。
5号机组密封风机出口参数：压力15～18 kPa，流量11.1 m3/s．约13.5 kg/s，可以满足油辅助燃烧器3.3 kg/s的需求。
3.2油燃烧器设计
油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；外侧风冷却外壁和燃烧火焰筒。通过气膜配风冷却和组织完全燃烧。其结构示意如图4所示。
火焰筒m口直径约0.8 m．燃烧器最大直径1.0 m;火焰筒长度约2.5 m．整个燃烧器长度约3m。
3.3燃油辅助加热系统设计
图3为油辅助加热A磨煤机热风系统示意图，用燃油辅助加热系统取代原有的蒸汽暖风器，燃用油来自柴油发电机油箱，从油箱底部接1根D20 mm的油管到A磨煤机暖风器平台。燃油泵设计出口压力0.4～0.7 MPa、流量200~300 kg/h。调整供油和回油压力调节阀可控制燃油流量和油枪雾化效果。燃油通过机械雾化后进入油燃烧室，由高能点火器点燃。来自密封风机ILn口的冷风作为燃烧风．燃烧后生成的高温炯气与适量的空预器来一次风在A磨煤机入口充分混合，当风量达80 t/h、风温达150℃时可以启动A磨煤机进行制粉。小油枪灭火保护用的火检探头冷却风和油枪吹扫用空气来自A磨煤机附近仪用压缩空气。
4无热源冷态启动要点及成功应用案例
经过上述改造后．合肥电厂5号机组成功实现了无油无热源冷态启动，与有外部热源或配备燃油系统的机组冷态启动相比，应注意以下几点：(1)锅炉点火初期因先用压缩空气来吹空预器的积灰．待锅炉白产蒸汽达到相应参数时再切换到蒸汽吹灰。为防止吹灰蒸汽进入输灰压缩空气系统，这时应关闭阀门B和阀门C，并且拆除阀门B的前法兰．使阀门B和C之间形成断开点，下次启动时再接上，见图2。2009年11月16日合肥电厂5号炉改造后第一次启动，因阀门B和阀门C未关严，随着负荷的上升，吹灰蒸汽压力高于压缩空气压力．蒸汽进入了输灰压缩空气系统，运行人员又未能及时发现，致使蒸汽与干灰混合，堵塞了输灰管道．机组负荷降到300 MW运行．2天后才恢复正常。(2)冷态启动A磨煤机前需先投运燃油辅助加热系统。第一次启用该系统前建议要先做油枪雾化试验，确定最佳雾化油压。首次点火先在就地操作，点火前控制油压，点火成功后转为控制燃油流量。待油压、流量、油枪着火燃烧稳定后再切入远方控制，并确保油枪灭火保护系统可靠投运。合肥电厂5号炉磨煤机热风辅助加热系统燃油压力是0.5 MPa、燃油流量270kg/h。(3)磨煤机热风辅助加热系统的小油枪可能因雾化不好或配风不当，致使一次风中燃烧不充分的油烟与煤粉粘结，再加上磨煤机通风出力调整不当，存在一次风粉阻力增加、粉管堵管或火嘴结焦等隐患，因此首次启动时需要适当提高一次风速。合肥电厂5号炉第一次冷态启动，点火初期给煤量25 t/h.磨煤机通风量100 t/h．在锅炉等离子喷燃器着火后磨煤机通风量提高至120t/h。从2009年1 1月改造至2015年3月共完成7次锅炉无热源、无油全冷态启动。(4)从A磨煤机燃油辅助加热系统投运到锅炉点火，汽机辅助蒸汽联箱至大小机的轴封供汽阀门、主蒸汽至轴封供汽阀门及门后疏水阀均应处于关闭状态，当锅炉主汽压力达到0.4 MPa时才开启主蒸汽至轴封的相关阀门进行暖管，启动真空泵，维持凝汽器真空-30 kPa。当主汽压力1.0 MPa时逐步开大主蒸汽至轴封母管进汽调整门，向高中压及低压缸轴封供汽，根据主汽参数、轴封母管压力的变化及汽机各轴封运行情况应及时调整凝汽器真空，防止轴封压力过高润滑油油中带水。
通过高压旁路向再热器冷端供汽，打开再热器冷端至辅汽联箱阀门滑参数向除氧器等重要用户供汽，至此．机组开机方式转入常规的冷态启动方式。图5及图6分别给出了合肥电厂5号机组2010年11月25日无热源冷态启动过程中给煤量和主要参数的变化趋势。
从图5、图6可以看出．8:27时磨煤机燃油辅助加热系统小油枪点火：8:39时启动A磨煤机，给煤量20 t/h左右：10:39时低温再热器入口烟气温度300℃，空预器到A磨煤机的一次风温达到100℃，停用辅助加热小油枪，停用燃油辅助加热系统．A磨煤机开始用本炉的热一次风制粉。本次冷态启动油辅助热风系统小油枪投入时间2 h 7 min．累计用油0.5 t，而常规600 MW机组采用微油点火系统的锅炉冷态启动至少耗油5 t以上。与合肥电厂5号机组原冷态启动方式相比，无论是启动时间、耗油还是耗电均大大降低。采用本方案，在点火初期即可投入电（布袋）除尘器、脱硫系统．可有效降低机组启动过程中的粉尘和S02排放。
5结论
本文提出了一种油辅助加热启动磨煤机暖风系统改造方案，在磨煤机人口风道设计空气加热系统来获得磨煤机干燥热风．从而可以实现在不单独建设启动锅炉或无外界热源可用的情况下，成功完成机组冷态启动。
6摘要：为解决某厂单台5号机组在无外界热源条件下的冷态启动问题，在A磨煤机入口风道设计安装微油加热空气预热系统，从而获得了磨煤机干燥热风，利用等离子体点火技术实现锅炉点火，点火初期利用压缩空气对空气预热器吹灰，利用锅炉自产蒸汽，解决机组冷态启动过程中所必需解决的空气预热器吹灰、给水热力除氧、汽轮机轴封用汽、汽泵冲转等方面的蒸汽需求，成功实现取消启动锅炉，实现单台机组的冷态启动，节省燃油，降低启动能耗，并在点火初期即投入了电除尘。该研究成果对节约火电建设投资、降低火电运营成本具有较高的参考价值。
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