越南亚临界W型火焰锅炉重油系统调试

    张晓龙 沈利 徐小琼

    摘 要：越南大型火力发电工程广泛应用重油系统，我国普遍采用轻质油系统，两者调试方法不同。以越南某亚临界W型火焰煤粉锅炉的重油系统为研究对象，将重油系统分为卸油储油系统、泵送系统和蒸汽伴热系统，分析各系统的特点和调试关键技术。

    关键词：越南电厂；W型火焰锅炉；重油系统；调试

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.177

    越南正处于电力建设高速发展期，目前新建和在役的大型火力发电厂均采用适烧越南无烟煤的W型火焰煤粉锅炉，并利用越南自产重油作为锅炉点火和低负荷稳燃的燃料。这种W型火焰煤粉锅炉加重油的燃烧系统，经调研，在我国的大型电厂中并没有可参照的实例，我国大型发电厂W型火焰煤粉锅炉燃油系统都是烧轻质柴油。对于许多国内电力设备厂商和技术服务公司而言，由于无可借鉴经验，在越南从事海外调试过程中，重油系统调试具有相当大的挑战。

    越南某电厂为2×600MW亚临界机组，两台2028t/h锅炉采用W型火焰燃烧方式，配備一套重油系统作为两机组的公用燃油系统。重油系统关系到锅炉的安全和稳定运行，也是锅炉调试验收试验的关键组成部分，锅炉首次点火试验、重油枪最大出力试验、锅炉初次断油试验和纯无烟煤最低负荷稳燃试验都需要重油系统的可靠支持。重油系统包括卸油储油系统、泵送系统和蒸汽伴热系统，本文介绍该重油系统调试过程中的主要方法和关键问题。

    1 重油特性

    采用满足越南标准TCVN 6239-2002要求的No.2B燃油，油质的特性数据如表1所示。重油的硫分、杂质、灰分、残炭、运动粘度、凝固点和闪点全部高于轻质油。高硫分使重油燃烧产生的烟气中含SO3浓度大，烟气酸露点高，易造成锅炉尾部受热面低温腐蚀。重油杂质中一般含有氧、氮、氯非金属元素和铁、镍、钒、铜、钾、钠等金属元素，其中的钒和钠含量较高，使重油灰对锅炉高温受热面具有腐蚀性[1]。重油的灰分和残炭远高于轻质油，燃尽性能相对较差，易引起尾部受热面积灰，在电除尘投运前导致烟囱冒黑烟。重油的运动粘度大，稠性高，流动性差，环境温度下很难流动，同时重油的凝固点高，在管道内流动时温度下降，低至凝固点后将停止流动。燃油的表面空间总会积聚着蒸发的油蒸汽，油蒸汽与空气的混合物在接触到火焰时发生瞬时闪光现象，发生该现象的最低温度成为闪点。重油中轻质馏分少，其闪点高于轻质油，闪点越高越安全，但在锅炉中也越难点火[2]。

    2 卸油储油系统调试

    2.1 卸油储油系统管线流程

    重油利用油罐车运至厂内并卸入卸油罐，卸油罐内的重油可根据实际需要向下游三个储油罐充油。卸油泵共两台，一投一备，其吸入口和出口分别安装粗过滤器和细过滤器，用于除去油中杂质。三个储油罐并联设置，出油口通过母管联通，各储油罐可同时投运也可独立供油。重油从储油罐送出，至泵送系统，向锅炉供油。来自锅炉回油和泵送系统重油泵（供油泵或循环泵）再循环回油汇合后，流回至储油罐。储油罐体底部装蒸汽加热盘管，罐前设置冷却器。重油流出储油罐前被蒸汽加热盘管加热至60℃，提高流动性，流回储油罐前被油冷却器冷却降温，防止储油罐意外升温。

    2.2 卸油储油系统设备技术参数

    卸油储油系统的设备主要包括卸油罐、卸油泵、储油罐、蒸汽加热盘管和油冷却器。卸油罐和储油罐的技术参数见表2。两台卸油泵采用螺杆泵，输送60℃重油的能力为50 m3/h，启动卸油泵前需对吸入管道进行灌油排气，并开启泵出口截止阀和电动隔离阀，禁止螺杆泵空载启动和无介质运行。蒸汽加热盘管设计能力在3小时内将卸油罐内重油加热至60℃，24小时内将储油罐内重油加热至60℃。

    2.3 卸油储油系统火灾事故的预控

    由于蒸汽加热的存在，所以罐体外部具有保温设计，提高加热效率。在油罐处于备用时，保温层起到防止太阳暴晒使油温意外攀升的作用。油罐的顶部设计有排气装置，能够将油罐内聚积在顶部的热空气排出，保证油罐的压力平衡和热量不会聚积。重油罐内上部和下部设有温度元件，供DCS监视油罐温度。运行操作员应监视罐内油温不超过66℃，防止温度达到闪点而引发火灾事故。油罐顶部设计有火焰消灭器，油罐体四周设计有消防水喷淋装置，预防罐内火灾事故发生。

    锅炉回油温度可达到120℃，当冷却水流量不足或温度高时，回油无法得到充分冷却即进入储油罐，因保温作用油温难以下降，高温回油更易蒸发并积聚在油罐上方，同时油气温度升高非常容易引发火灾事故。因此，油冷却器必须有足量的冷却水流量以保证将回油冷却至66℃以下。

    3 泵送系统调试

    3.1 投运前管线油循环

    重油含有固态外来杂质（见表1，≤0.15%），主要是泥沙、铁锈、沥青、残渣；油管路内部同样存在铁锈、焊渣、泥沙等杂物。这些杂质颗粒大小不一，容易堵塞管道上的仪表引出管，如果被重油携带送至油枪，还会造成油枪雾化片堵塞。在重油系统正式投用之前，必须对泵送系统和燃油系统进行油管路打油循环，利用装设在管路上的滤网，清除油中和管路内部的机械杂质。重油系统管道复杂，覆盖的施工区域非常广，打油循环可分两段先后进行，缩小管路进油范围，便于管道或设备漏点的及时发现和处理。

    第一段油循环管路如图2所示，按重油流向为：储油罐—粗过滤网—重油泵（供油泵或循环泵）—泵出口再循环—储油罐。供油泵设计流量50 m3/h，压头179.1 m，循环泵设计流量15 m3/h，压头176.8 m。供油泵提供炉前重油所需的压力，循环泵在锅炉断油时保持重油系统热备用。油循环是利用泵入口粗滤网拦截油中的固态杂质，现场工程师加强管线和设备巡视，设专人对粗过滤网两侧压力差进行监视，并负责定时清洗更换滤网，直到拆洗滤网时无可见杂质为止。

    第二段油循环管路如图3所示：储油罐—泵入口粗过滤网—重油泵—油加热器—加热器出口细过滤网—炉前供油管道—前后墙供油母管—炉前回油管道—回油减压阀--油冷却器—回油至储油罐。第二段为长距离油循环，管路涉及面非常大，油循环过程中沿管线应指定多人24小时巡视。打油循环阶段，重油流经前后墙供油母管，而未喷入炉膛燃烧，所以不要求重油的温度和压力达到点火条件。重油温度满足流动要求即可，在流经油冷却器时，冷却水可不投用。

    3.2 油循环过程中预防重油滲漏的技术措施

    重油泵应全开出口再循环阀启动，检查油泵运行状况正常，再逐渐关小出口再循环阀开度，增大通往油加热器的流量，使全部油管路逐段充油。充油过程中，逐一打开排气阀检查重油所流经管段，若排气阀有重油连续冒出，则该管段已充油，应对已充油的管段加强现场查漏，重点检查阀门、法兰、取源部件、排水阀、排污阀和设备管道接头处有无渗漏。系统管道及部件必须多次查漏，随着重油温度升高，流动性增强，可能会有更多的泄露点暴露出来。油温低时未发生渗漏的部位，并不能保证在油温升高时不发生渗漏。

    3.3 调试现场对重油渗漏的处理方法

    重油大量泄露，将对现场环境造成严重污染，如图4所示，若漏油处理不及时，导致流入地下疏水沟或排污坑，将造成地下水环境、土壤和海洋污染等更加严重的生态环境破坏问题。调试现场重油渗漏应视泄露量大小进行处理。少量可控渗漏时，泄漏点采取拧紧加固或堵塞密封的方法；大量泄露时，必须立即停运油泵，关闭泄露点的进油管路上的隔离阀，防止泄露继续扩大。油循环区域必须提前配置黄沙和油桶，使用油桶盛接滴落的重油，并铺洒黄沙覆盖吸收地面的重油。利用黄沙清理重油后，地面留下的重油油渍，可采用重油清洗剂清洗，再用清水大量冲洗，最后用拖布擦干，保持运行现场干净。

    4 蒸汽伴热系统调试

    重油系统采用单管伴热，如图5所示。伴热管与重油管道及阀门设备紧密缠绕，保温层外面包裹，加强传热效果。蒸汽与重油独立流动，避免蒸汽对油管管壁的直接冲刷，即使重油泄露也不会进入伴热管路。这种结构形式检修方便，系统运行可靠性高。

    伴热蒸汽来自启动锅炉过热蒸汽母管，伴热蒸汽的流量、温度和压力由启动锅炉过热蒸汽调节阀控制。伴热蒸汽参数需经过调试确定，一旦确定，在以后的重油系统运行过程中可不调整。伴热蒸汽参数的确定，应该同时考虑油枪入口处重油温度要求、重油加热器的设计工况和重油管道的散热量，如图6所示。重油储油罐底部加热盘管自动控制油罐出口油温，不随系统运行状态变化，基本维持60℃。重油加热器在设计工况运行时，加热器出口油温可达160℃。加热器出口输送至锅炉油枪过程中，若无蒸汽伴热，重油在油枪入口处的温度降低至约80℃。重油在油枪入口处设计粘度为16.5mm2/s，对应重油温度为110℃，在锅炉实际运行中，控制油枪入口处重油温度110℃～130℃范围内，可满足重油雾化和燃烧对粘度的要求。因此，需采用蒸汽伴热补偿重油输送过程的散热损失，使油枪入口处重油温度满足要求。蒸汽伴热的传热量，应足以使重油在油枪入口处由80℃提升至130℃。蒸汽伴热的参数确定之后不再调整，所以，锅炉运行中，油枪入口处重油温度通过重油加热器在集控室远程控制。在重油管道全程伴热情况下，降低重油加热器出口温度，可同步降低油枪入口处相同温度。控制重油加热器出口温度为140℃，则油枪入口处温度为110℃，符合运行要求。

    重油凝固点为24℃，在重油系统停运时，管内残留重油凝固，影响阀门开关和螺杆泵启动，因此蒸汽伴热系统必须提前于重油系统投入运行，使凝固的重油具备流动性。伴热系统投运应先疏水和暖管防止水锤。蒸汽母管、蒸汽分配联箱、所有伴热支管上的疏水阀应全部打开排水，然后小流量蒸汽通入伴热系统进行暖管至疏水阀全部为蒸汽吹出。暖管完成后，调整启动锅炉来的蒸汽参数，使伴热蒸汽参数达到调试所确定的状态。当伴热蒸汽失去时，应立即停运重油系统，退出锅炉油枪。

    5 结论

    重油系统调试可分为卸油储油系统、泵送系统和蒸汽伴热系统进行。卸油储油系统调试过程中应充分理解重油油质特性，严格监视控制油罐温度，预防油罐火灾发生。泵送系统管道输送距离长，设备、阀门和管件部件多，应详细制定调试方案，分段调试，做好重油渗漏的预防和现场处理。蒸汽伴热系统的伴热传热量应经调试确定，蒸汽伴热应提前投运并注意投运的顺序和方法，防止水锤。

    参考文献：

    [1]王欣，王汉强，赵鹏.600MW燃重油锅炉系统设计特点[J].锅炉技术，2013，44（01）：23-25.

    [2]何宏舟，吴德华.重油燃烧技术的现状与展望[J].锅炉技术，2004

    ，35（03）：40-44.

    作者简介：张晓龙（1986-），男，广东潮州人，硕士，工程师，从事锅炉燃烧调整与基建调试。