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2×600MW奥里油发电厂锅炉主要问题分析及解决
发布时间：2013-05-07 07:55 来源：未知
奥里油产于委内瑞拉，是由一种环烷基超重质原油加30%左右的水和添加剂乳化而成，作为一种新型物美价廉的替代燃料，已日渐引起全世界的注意，各国都在积极研究利用奥里油的技术。我国在湛江建造了国内首座2×600 MW奥里油发电厂，其锅炉由东方锅炉厂专门针对奥里油设计制造，在该发电厂2006年调试期间，锅炉出现了达不到设计出力、除灰系统排灰困难及空气预热器堵塞等问题。
1、锅炉系统概况
湛江奥里油发电厂#1、#2锅炉为亚临界参数、自然循环、一次中间再热、单炉膛平衡通风、前后墙对冲燃烧、再热汽温采用烟气再循环调节、露天布置、全钢构架、无水平烟道的背靠背布置的汽包锅炉。
2台锅炉共用l套奥里油供油系统，奥里油从日用油罐自流供至油泵房，经过滤器、供油泵及燃油加热器等辅助设备后，送至各炉前母管。供油泵选用三螺杆容积泵9台。燃烧设备主要由奥里乳化油燃烧器、轻柴油点火器、大风箱、风门执行器及炉前燃油系统管道等部件组成。燃烧器及大风箱等布置在锅炉前、后墙上，采用对冲燃烧形式。
36台燃烧器分3层布置在前、后墙的大风箱上，每台燃烧器均配有1台轻柴油点火器，燃烧器的点火方式采用由高能点火器点燃轻柴油、再点燃奥里乳化油的二级点火方式。大风箱采用分隔式风箱结构，对应于燃烧器的布置也分为3层，每个燃烧器的配风在大风箱上拥有1个独立的进风口，在大风箱的进风口上设有风门挡板，风门挡板的调节由执行器完成，每个进风口的风门挡板配一个执行器，每个燃烧器的风量均可单独调节。
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每台锅炉配2台静电除尘器，按静电除尘器设计效率计算，其排灰参数大约是：一电场除灰量为总灰量的80%；二电场除灰量为总灰量的15%；三电场除灰量为总灰量的2%。除灰系统采用正压气力除灰系统，按2台炉1个单元设计，用于输送电除尘器灰斗的灰。每台锅炉的输灰系统按排灰量的150%设计，即0.6 t/h。
湛江奥里油发电厂锅炉采用#400奥里油，其特性数据见表1。
2、锅炉存在的问题分析
2.1锅炉达不到设计出力的问题
该电厂#1、#2机组调试及运行期间，在设计该燃油压力下投运设计奥里油枪数，机组出力只能达到设计出力的50%左右，其原因可归结为以下几点：
(1)奥里油的物理特性突出表现在它的黏度特别大，乳化前根本无法流动，在进行乳化处理后，黏度大大降低，但和一般的重渣油相比，黏度还是要大很多（见表1），在30℃，20s-1的条件下，#400奥里油的黏度达到500 MPa．s左右。在热工自动和机组燃油压力保护中，取燃油进油母管压力为控制值，一般认为，燃油母管压力可以代表油枪前压力，然而由于奥里油黏性特别大，燃油管道及阀门阻力与油的黏性成正比，用燃油母管压力代表油枪前压力已经不再适合。作者在奥里油枪前燃油管道和雾化蒸汽管道加装压力表进行测量（见表2）并分析发现，在奥里油通过母管到达燃油角阀产生很大的压降（达到0.1 MPa），奥里油从燃油角阀再到达油枪前，再次产生很大的压降（达到0. 15 MPa），因此，用奥里油母管压力简单代替枪前压力是不合适的。当奥里油母管压力达到0.9 MPa时，枪前压力仅仅达到0. 65 MPa，按照设计，在0.65 MPa压力下，每支奥里油枪仅达到0.9 MPa压力下设计燃油流量的60%，因而严重影响到机组的带负荷能力。同时，由表2可以看出，雾化蒸汽的压降不大。
(2)湛江奥里油电厂采用的是AF - JET雾化器，其雾化原理是：燃料通过环形混合室外侧切向喷入混合室，当高速油流通过介质喷口时，比油流速度更高的雾化介质与油流成一定的夹角喷入混合室，2种流体被对方碰撞，并作旋转运动以进行充分的混合，最后在圆周多个喷孔喷出，完成初始雾化，雾化后燃料颗粒粒径仅为40一50um。该种混合加热作用使乳化油温升高，部分蒸汽放热后变为饱和水，混入乳化油中。乳化油喷出油枪后，压力急剧下降，由于对应压力下饱和水的焓值降低，使得油滴中部分饱和水或游离于油滴外的饱和水滴产生扩容蒸发，使油滴进一步破碎变小，同时，炉内高温也会加剧蒸发作用。乳化油喷出油枪一定距离后着火，使油滴加热更为迅速，被进一步爆开，最终油滴经二次雾化后被分离为10 ym小的微粒，由于这种微粒极小，加大了与氧气的接触面积；同时，乳化油中的水分变为水蒸气与焦炭粒发生水煤气反应而放出热量，使燃烧非常迅猛，火焰较短，即使过剩氧量很低，在高温下也能完全燃烧。当锅炉达不到设计出力，对奥里油枪全面检查时发现，奥里油枪枪管内有未吹扫干净的奥里油，有很多奥里油枪出现堵塞现象，堵塞位置主要是在雾化蒸汽喷口处，有沥青状黑色物质。由于雾化蒸汽侧堵塞，没有足够的雾化蒸汽进入混合腔室，奥里油没有经过充分的初次雾化就进入了炉膛，造成燃烧不良，影响了燃烧效率及机组的带负荷能力，并且造成部分未燃尽的炭黑进入脱硫系统。奥里油枪的堵塞与油枪吹扫逻辑不合理也有一定的关系。其吹扫逻辑如图l所示，当停运奥里油枪后，关闭油阀，关闭雾化阀，打开吹扫阀进行吹扫，这时必然有少量的奥里油通过混合腔室被吹到了雾化蒸汽侧，由于油枪头在炉膛内烘烤，使少部分奥里油破乳形成沥青状物质堵塞了雾化蒸汽喷口，最终影响到油枪雾化效果及锅炉带负荷。
2.2除灰系统排灰困难问题
在调试及运行期间，出现了除灰系统排灰困难的问题，主要表现为电除尘灰斗到仓泵之间的连通管堵塞，电除尘灰斗料位高，灰库下灰的圆盘给料机由于堵灰过流跳闸。分析其原因，有以下4点。
(1)奥里油燃烧后产生的灰非常细，其直径仅为微米级，密度很小，经过注氨后，灰中含有硫酸铵等化学物质，导致奥里油燃烧后的灰具有很强的吸湿性，虽然由电除尘器放出的奥里油燃后的灰呈灰白色，但在大气中吸湿后很快变成暗灰色，遇水后变成灰黑色。这种灰很容易吸湿，黏性很强，容易在输灰系统中造成堵塞。
(2)灰斗到仓泵之间的连通管由于下灰闸板的定期开放，灰在一定时间内会在该管积留，由于该输灰管没有保温和伴热，热的灰在该管处遇冷后受潮造成堵塞。
(3)由于灰斗到仓泵之间的连通管堵塞没有得到及时清理，灰斗内的灰积高；由于该灰密度很小，一旦积高很难再顺畅地靠重力下到仓泵，于是灰越积越高，出现恶性循环。
(4)灰库下灰的圆盘给料机没有伴热，灰库内的灰在该处遇冷受潮后卡住圆盘给料机，同时，该圆盘给料机设计电动机出力较小，很容易过流跳闸。
2.3空气预热器堵塞问题
在调试后的运行期间，#1、#2机组的空气预热器分别出现了堵塞现象，当空气预热器压差增大到1500 Pa后，会迅速爬升，导致锅炉风量不足被迫降负荷，同时，积灰既影响传热，又与腐蚀互为依存、互相促进，形成恶性循环。分析其原因，有以下4点。
(1)奥里油本身含灰量不多，但在注氨后其燃烧生成的灰量比预计多，而且灰的颗粒细，黏附性强，容易造成锅炉的高、低温受热面积灰严重。
(2)在调试后的运行期间，空气预热器吹灰比调试期间大大减少，造成空气预热器积灰加速。
(3)由于暖风器出口风温达不到设计值，排烟温度偏低，在满负荷时尽管能达到130~ 140℃，但奥里油的露点温度在145℃左右，在空气预热器的低温段，烟气中的飞灰与硫酸会生成水泥质粘结灰。
(4)辅助蒸汽温度偏低，仅有210℃左右，一方面降低了暖风器的工作效果，另一方面容易在空气预热器受热面凝结，粘结大量的飞灰。
3、解决方案及建议
3.1锅炉达不到设计出力问题的解决方法
考虑到在超水压试验时燃油管道打压到1.5MPa，裕度较大，可以通过提高母管燃油压力的手段使油枪前压力得到提高而达到设计值，使燃油流量大幅度提高，从而提高锅炉负荷。修改油枪吹扫逻辑：一方面在油枪吹扫的同时，打开雾化蒸汽阀，防止奥里油被吹入雾化蒸汽侧；另一方面提高吹扫时间，以便把奥里油枪中的残油吹扫干净，消除油枪堵塞的诱因。加强清理奥里油枪，以消除奥里油枪堵塞�？刂坪冒吕镉臀略�50℃左右，以保证油枪火焰有较好的炉膛充满度。
3.2除灰系统排灰困难问题的解决方法
增加灰斗到仓泵之间连通管的伴热，可以有效降低该连通管的堵塞。当灰斗下灰堵塞时要及时捅灰和处理，防止灰斗料位过高而出现恶性循环。增加旋转给料机的伴热，加大旋转给料机的电动机出力，定期彻底清理在灰库内积留的大块物体，可基本解决旋转给料机堵塞问题。
3.3空气预热器堵塞问题的解决建议
适当增加空气预热器吹灰的次数，在具备主汽吹灰的条件时，尽量采用温度较高的主汽进行吹灰，防止低温的辅助蒸汽在空气预热器受热面凝结。提高辅助蒸汽温度或者进行技术改造提高暖风器的工作效果，从而提高排烟温度到露点温度以上，一方面有效防止低温腐蚀，另一方面防止在空气预热器低温段结露粘灰。当空气预热器堵塞严重时，可考虑不停炉隔离单边空气预热器用高压热水在线冲洗，但水冲洗一般在预热器堵灰情况加剧、预热器阻力大大增加时才进行，因为过多的水冲洗也将对受热面造成损害，在水冲洗结束后，要将预热器受热面烘干。
4、实际应用效果
在提高油压和修改逻辑后，湛江奥里油电厂顺利带到满负荷，并通过了168 h连续试运行。在电除尘灰斗到仓泵之间的连通管加保温后堵灰现象得到缓解，但没有根本解决。因此，必须增加伴热装置，才能彻底解决该问题。由于连通管堵灰没有根本解决，连通管堵塞后又没有得到及时清理，电除尘灰斗仍然经常出现料位高现象。在灰库下灰的圆盘给料机经过处理，已经较少出现卡涩现象�？掌と绕鞫禄椅侍庠诓扇≡谙咚逑吹姆绞浇卸ㄆ谇謇砗�，已经基本解决。
5、结论
由于奥里油黏度大，造成系统阻力过大，是影响锅炉带负荷的最主要原因；由于热工逻辑的不合理，造成奥里油枪蒸汽侧堵塞是影响到锅炉带负荷的另一个原因。奥里油灰的特性是特别细、容易受潮、特别黏，其上述特性是造成除灰系统堵塞的重要原因：在除灰系统中的部分地方没有伴热装置，奥里油灰容易受潮而造成堵塞。奥里油灰的特性、排烟温度低于露点温度及辅助蒸汽温度低是空气预热器容易堵塞的重要原因。
