火电厂油罐区燃油系统优化

火电厂油罐区燃油系统优化

裴莹莹

霍煤鸿骏铝电公司电力分公司 内蒙古通辽市霍林郭勒市 029200

摘要：近年来随着等离子点火技术和微油点火技术的发展和完善，不少新建电厂在锅炉上装设了节油点火系统，在机组调试阶段节省了数量非常可观的燃油。国内众多电厂经过几年来的摸索实践，等离子点火装置和微油点火系统已用在锅炉低负荷时助燃，本期建设的1000 MW等级机组也考虑设置节油点火系统。本工程在装设节油点火装置的基础上，对油罐区燃油系统设备容量进行优化。

关键词：油罐区；燃油；设备选择；系统

随着中国电力技术的国际化发展，大量的新建燃油火力发电工程由中国公司以总承包的方式在伊朗、伊拉克、沙特等国家纷纷开工建设。如何配置经济适用的燃油供应系统是该类电厂的一项重要任务。然而国内技术在大容量、高参数的燃油发电机组方面经验很少，燃煤机组点火、助燃油系统的设计经验不能简单套用，需根据各工程具体条件研究分析采用。国内燃煤电厂大部分采用燃油作为锅炉点火和稳燃燃料，以往火力发电厂考虑到燃油的价格因素，一般采用重油作为锅炉启动和稳燃燃料，轻油仅用于点燃重油。由于重油点火助燃系统比较复杂，而且重油供不应求，供应渠道无保障，而且购买不方便，近年来大部分电厂都采用单一品种的燃油，直接用轻油点燃煤粉和助燃，点火和助燃油都采用0号轻柴油。

一、燃油运输方式

油罐区燃油系统是燃煤火力发电厂的重要辅助系统，其运维状况不但影响电厂建设的投资和以后的运行费用，还直接影响机组的安全、稳定运行。燃油的运输方式主要有公路运输、铁路运输、水路运输、管道输送四种方式，应根据运输距离的不同，选用合理的运输方式。其中公路运输具有运输渠道广、调度方便、管理灵活、受气象条件影响较小的优点，但是长距离运输成本较高。目前大多数油罐汽车都具有下卸的接口，公路运输配套的卸油设施比较简单，只需要设置卸油管道和卸油泵就能满足卸油要求，不需要设置上卸鹤管和抽吸引虹设备。铁路运输成本比汽车低，但电厂要与铁路干线一起规划，设置进厂铁路，运输周期和时间计划有时候会受铁路调度的影响。火车油罐车厢既可以采用鹤管上卸方式，也可以采用管沟下卸方式，无论采用那种卸车方式，都要设置卸车站台。

水路运输比公路运输和铁路成本更低，在长距离运输中成本优势明显，受交通调度的影响也小，但是船运需要建设卸油码头，而且海上运输容易受恶劣天气影响。如果运油的船只没有自卸油泵，卸油码头需要设置卸油鹤管和卸油泵，在大风天气操作鹤管不方便，也有一定的危险性，因此采购前须与供油商进行协商，向工程运油的船只都考虑采用船带自卸泵，可以直接向岸上卸油。管道运输成本最低，而且不受天气和交通的影响，可靠性高，但是远距离管道输送会带来投资增加、土地征用等一系列的问题，因此只适合油源靠近电厂的特殊情况。本工程虽然位于抚河下游，但通航等级为Ⅵ，船舶吨位主要为100 t级及以下船型，且油源不靠近电厂，因此燃油水运和管道运输并不适合本工程；电厂厂址有铁路和公路的规划，因此适合本工程的燃油运输方式只有铁路运输和公路运输两种方式。本工程厂址所在地经济较为发达，燃油采购可就近完成，铁路运输一般用于远距离运输，因此本工程不推荐燃油采用铁路运输。公路运输调度方便、管理灵活，受恶劣气象影响较小，来油周期可以较短，可以减小燃油储量。公路运输需要设置卸油泵，卸油泵容量与机组大小无关，只与来油汽车的吨位有关，本期工程拟增设50 m3/h的卸油泵，可以满足本期工程的容量要求。当机组完成建设，投入商业运行以后，从节省燃油运输成本，管理灵活，保证卸油系统不受恶劣天气的影响等方面因素考虑，推荐本期燃油采用公路运输方式。

二、油罐区燃油系统设备优化选择

锅炉油枪出力减小后，油罐区燃油系统设备的出力和容量可以大幅度减少。且本工程采用了等离子点火技术，在机组点火和调试期间的用油量极小，对油罐区燃油系统设备选择的影响较小，主燃油系统主要是作为节油点火装置的备用，因此油罐区燃油系统设备的选择和容量主要考虑机组紧急情况下冷态启动或者投油助燃的情况。

1、油罐容量

（1）机组启动情况。机组冷态启动需要投油时间较长，当节油点火装置故障，机组又必须启动时，假设机组启动的时候投入2层前后墙共32只油枪，出力相当于锅炉B-MCR工况下输入热量的10.38%。单台锅炉启动时耗油量： 0.65×32=20.8（t/h）按照一般1 000 MW等级锅炉启动曲线，冷态启动投油时间约4.5 h，温态启动投油时间约2 h，单台锅炉启动一次最大耗油量：

20.8×4.5＝93.6（t/h）

（2）长时间投油。当机组调峰夜间长时间低负荷投油时，当节油点火装置故障，机组又必须低负荷运行时，低负荷稳燃投入1层前后墙16只油枪，出力相当于锅炉B-MCR工况下输入热量的5.19%，单台锅炉耗油量：

0.65×16=10.4（t/h）

由于本工程为1000 MW超超临界机组，机组以带基本负荷为主，较少长时间参与调峰，只考虑夜间适当调峰。如果夜间投油时间按6 h计算，单台锅炉低负荷运行一次最大耗油量：

10.4×6＝62.4（t/h）

因此，在考虑本工程2台炉节油点火装置均故障的情况下，一台炉冷炉点火，一台炉低负荷稳燃情况下，一天的最大耗油量为：

93.6+62.4＝156（t/h）

本工程暂推荐设置2×300 m3的燃油储罐，其总燃油储量为：

2×300×0.85＝510（t）

燃油储罐容积如果考虑炉节油点火装置均故障的情况下，其中一台机组投油助燃，另一台机组冷态启动，则燃油储量可满足电厂7天用量。由于在本工程周边100 km内有充足的燃油供应点，电厂有足够的反应时间组织运油，运油期间用一只油罐供油，一只油罐卸油。基于本工程机组节油点火装置均同时故障情况下的耗油量，这种极端的情况出现的概率非常小。考虑到节油点火装置后还会大幅降低耗油量，常规油枪只是节油点火装置的补充，两者互为备用，可靠性高，所以本工程推荐只设置300 m3油 罐，一只运行，另一只备用或者入油。

2、油泵参数

（1）油泵流量。从上面可以看出，考虑炉冷炉点火，一台炉低负荷稳燃情况下，2台炉每小时最大耗油量为：

20.8+10.4=31.2（t/h）

根据规程要求，系统需考虑 10％设计出力的回油量，即回油量按3.12 t/h计算；因此系统总出力为：

31.2+3.12=34.32（t/h）

在此基础上油泵选型根据规程要求还需考虑10％流量裕度，本工程推荐设置 3×50％容量供油泵，因此单台油泵出力选取为20 t/h。卸油泵仍考虑配置2台，单台流量出力为50 m3/h。

（2）油泵压头油泵压头主要受油枪枪前压力和管道阻力影响，其中枪前压力要求影响最大，因此本工程暂推荐油泵出口压头为4.8 MPa。卸油泵出口压头根据实际需要选取，一般为0.5 MPa。

结论及建议

1000 MW 机组承担基本负荷，除线路或汽轮机临时故障，低负荷稳燃的短暂时间外，燃油系统主要考虑点火启动使用。机组在装设节油点火装置的情况下，从技术、经济、运行安全方面考虑，对油罐区燃油系统进行大幅度优化，减小燃油系统设备容量和出力，节约投资。

1）设计按照机组吹管、调试、启动和停机采用等离子点火装置，锅炉稳燃采用燃油的原则进行核算，油罐区设300 m3油罐可以满足要求。

2）油罐容量的大小与主机的参数、机组运行模式、燃料管理等关系密切，根据机组实际情况，确定最适合的油罐容量。油罐区出油效能改造成功后，不用岗位工人频繁清洗滤网，减轻了工人的劳动强度，减少了工人与重油的接触时间，改善了工人的工作环境，为工人的健康提供了保证，同时也延长了设备的使用寿命。

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