微油點(diǎn)火系統(tǒng)在萊城電廠(chǎng)的應(yīng)用

許俊永，劉正華

（1.萊城發(fā)電廠(chǎng)，山東 萊蕪 271100；2.國(guó)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250002）

0 引言

隨著原油資源的不斷減少，國(guó)際原油價(jià)格的不斷走高，控制鍋爐燃油消耗已成為各個(gè)燃煤電廠(chǎng)的不得不面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。傳統(tǒng)的大油槍點(diǎn)火方式已不能適應(yīng)日益緊張的石油資源供應(yīng)形勢(shì)，等離子點(diǎn)火、小油槍點(diǎn)火技術(shù)等各種無(wú)油或少油點(diǎn)火穩(wěn)燃節(jié)油技術(shù)不斷涌現(xiàn)。等離子點(diǎn)火和微油點(diǎn)火穩(wěn)燃節(jié)油技術(shù)既節(jié)油，又可以在點(diǎn)火和低負(fù)荷投入助燃期間就投運(yùn)電除塵器，且保證靜電除塵器電極板不污染，具有良好的環(huán)保效益。萊城電廠(chǎng)從實(shí)際應(yīng)用效果、安裝維護(hù)費(fèi)用、技術(shù)成熟度等多方面考慮，對(duì)4臺(tái)300 MW機(jī)組全部安裝了微油點(diǎn)火系統(tǒng) （小油槍?zhuān)?，本文重點(diǎn)對(duì)萊城電廠(chǎng)微油點(diǎn)火系統(tǒng)的原理和控制進(jìn)行分析。

1 微油點(diǎn)火燃燒技術(shù)

1.1 微油點(diǎn)火燃燒器的工作原理

微油燃燒器由油燃燒室、煤粉一級(jí)燃燒室、煤粉二級(jí)燃燒室、煤粉三級(jí)燃燒室組成，該燃燒器既能保證安全、穩(wěn)定地點(diǎn)燃，又能作為主燃燒器功能，保持原主燃燒器的原有性能。

小油槍點(diǎn)火的工作原理：先利用壓縮空氣的高速射流將燃料油直接擊碎，霧化成超細(xì)油滴進(jìn)行燃燒，同時(shí)用燃燒產(chǎn)生的熱量對(duì)燃料進(jìn)行初期加熱，擴(kuò)容，后期加熱，在極短的時(shí)間內(nèi)完成油滴的蒸發(fā)汽化，使油槍在正常燃燒過(guò)程中直接燃燒汽體燃料，從而大大提高燃燒效率及火焰溫度。汽化燃燒后的火焰（剛性極強(qiáng)、其傳播速度極快超過(guò)聲速、火焰呈完全透明狀（根部為藍(lán)色，中間及尾部為透明白色），火焰中心溫度高達(dá)1500～2000℃，可作為高溫火核在煤粉燃燒器內(nèi)進(jìn)行直接點(diǎn)燃煤粉燃燒，從而實(shí)現(xiàn)電站鍋爐啟動(dòng)、停止以及低負(fù)荷穩(wěn)燃中以煤代油的目的。汽化小油槍所用壓縮空氣主要是用于點(diǎn)火時(shí)實(shí)現(xiàn)燃油霧化、正常燃燒時(shí)加速燃油汽化及補(bǔ)充前期燃燒需要的氧量，助燃風(fēng)主要用于補(bǔ)充后期加速燃燒所需的氧量。

1.2 微油系統(tǒng)組成

微油系統(tǒng)由微油點(diǎn)火系統(tǒng)、火焰檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。

微油點(diǎn)火系統(tǒng)由微油進(jìn)油管路、壓縮空氣管路、微油燃燒器、微油燃燒助燃風(fēng)、以及微油點(diǎn)火、爐膛壁溫監(jiān)測(cè)等組成。

萊城電廠(chǎng)火焰檢測(cè)系統(tǒng)使用的是一種汽化小油槍點(diǎn)火用火焰圖像監(jiān)控裝置，四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的火焰檢測(cè)器、四臺(tái)攝像機(jī)、四畫(huà)面分割器、四畫(huà)面監(jiān)視器、LED燈指示面板等組成，通過(guò)電視圖像，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燃燒器火焰狀況。同時(shí)即可輸出模擬信號(hào)，也可輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，開(kāi)關(guān)量分別引入PLC與DCS控制系統(tǒng)。

微油點(diǎn)火控制分做了兩部分，DCS控制系統(tǒng)主要對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)單角發(fā)出啟停指令，控制助燃風(fēng)機(jī)系統(tǒng)并對(duì)微油點(diǎn)火所有設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視；就地控制柜設(shè)有PLC，用于接收DCS對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)單角發(fā)出啟停指令，對(duì)各單角設(shè)備進(jìn)行控制，并引入DCS的保護(hù)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)鍋爐微油點(diǎn)火和燃燒的安全保護(hù)及連鎖，確保鍋爐的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

微油點(diǎn)火的主要熱控設(shè)備包括：用于儲(chǔ)油罐補(bǔ)油的1號(hào)、2號(hào)氣動(dòng)閥，用于控制1號(hào)、2號(hào)氣動(dòng)閥的油位開(kāi)關(guān)，高能點(diǎn)火變壓器、點(diǎn)火桿（固定安裝）、點(diǎn)火電纜各兩套，油閥、氣閥、火焰檢測(cè)系統(tǒng)、爐膛壁溫元件等。

1.3 微油燃燒的技術(shù)特點(diǎn)

微油系統(tǒng)主要熱工信號(hào)均可直接送至DCS，控制采用DCS+PLC的方式，主要操作由DCS控制，就地PLC的應(yīng)用節(jié)約安裝費(fèi)用、減少故障點(diǎn)。

點(diǎn)火初期煤粉燃盡率高，可達(dá)80%以上 （煙煤），并能有效控制冷爐點(diǎn)火初期冒黑煙的現(xiàn)象。在鍋爐點(diǎn)火和低負(fù)荷投入助燃期間就投運(yùn)電除塵器，具有良好的環(huán)保效益。

汽化小油槍單只出力60 kg/h，每臺(tái)燃燒器配套兩只汽化小油槍?zhuān)诿嘿|(zhì)較差兩只同時(shí)使用，確保燃燒穩(wěn)定性。

采用高規(guī)格的耐溫、耐磨損材料，使用氣膜冷卻技術(shù)，燃燒器運(yùn)行安全。

微油燃燒器運(yùn)行參數(shù)（煤粉濃度、一次風(fēng)速）可控范圍寬，煤粉濃度0.2～0.8 kg/kg，一次風(fēng)速，煙煤：20～32 m/s，貧煤、無(wú)煙煤：18～24 m/s，在以上參數(shù)范圍內(nèi)變化時(shí)，一次風(fēng)煤粉均能被很好引燃。

節(jié)油顯著，節(jié)油率：煙煤一般在90%以上，貧煤、無(wú)煙煤70%～80%。

安裝費(fèi)用少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，改造工程周期短，同時(shí)投入后維護(hù)量低，投資回收率高，運(yùn)行維護(hù)成本低。

微油點(diǎn)火系統(tǒng)投入后，大幅度降低鍋爐啟停及低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)的用油量，初步估計(jì)節(jié)油率可達(dá)到90%左右。

1.4 微油點(diǎn)火在萊城電廠(chǎng)改造應(yīng)用

萊城電廠(chǎng)4×300 MW燃煤機(jī)組，鍋爐為上海鍋爐廠(chǎng)生產(chǎn)的SG-1025/18.3-M844型亞臨界中間再熱強(qiáng)制循環(huán)汽包爐，制粉系統(tǒng)為直吹式制粉系統(tǒng)，配有3臺(tái)沈重廠(chǎng)生產(chǎn)的BBD4060型雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，每臺(tái)磨煤機(jī)兩側(cè)粉管對(duì)應(yīng)鍋爐燃燒器的兩層煤粉燃燒器，兩層粉中間夾一層油，煤粉燃燒器自下而上命名為 A1層、A2層、B1層、B2層、C1層、C2層,油層自下而上分別命名為A層油、B層油、C層油。

改造內(nèi)容。萊城電廠(chǎng)采用的是濟(jì)南海普電力節(jié)能科技有限公司微油點(diǎn)火穩(wěn)燃技術(shù)，將A磨煤機(jī)A2側(cè)對(duì)應(yīng)的A2層燃燒器改成微油點(diǎn)火煤粉燃燒器，在實(shí)現(xiàn)鍋爐微油冷爐啟動(dòng)和低負(fù)荷穩(wěn)然的前提下，確保原主燃燒器的動(dòng)量不變以及基本性能不變，同時(shí)兼具主燃燒器的功能。

改造有大油槍仍然保留，在緊急情況下使用，以保證機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

2 微油點(diǎn)火系統(tǒng)的控制

2.1 DCS對(duì)微油點(diǎn)火設(shè)備的控制

DCS不控制A2層油的單個(gè)設(shè)備，單角的順控邏輯由就地PLC實(shí)現(xiàn)，DCS發(fā)單個(gè)油角程序啟停指令至就地PLC，由PLC自動(dòng)完成油角的投入切除工作。

以A2-1層油角設(shè)備為例：

當(dāng)允許投油條件滿(mǎn)足時(shí)，運(yùn)行人員發(fā)A2-1油角啟動(dòng)指令，DCS送出A2-1油角啟動(dòng)指令，就地PLC接收到此脈沖信號(hào)后，啟動(dòng)A2-1油角。

運(yùn)行人員發(fā)A2-1油角停止指令，DCS送出A2-1油角停止指令，就地PLC接收到此脈沖信號(hào)后，停止A2-1油角。

當(dāng)MFT或OFT時(shí)自動(dòng)停止A2層油角設(shè)備。

2.2 PLC對(duì)設(shè)備的控制

就地設(shè)備均由PLC進(jìn)行控制，接受集控指令或就地指令后輸出設(shè)備指令到繼電器驅(qū)動(dòng)設(shè)備?？刂瞥绦颍嚎刂茩z測(cè)點(diǎn)火條件，點(diǎn)火條件不滿(mǎn)足時(shí)繼續(xù)檢測(cè)，點(diǎn)火條件允許后可輸入點(diǎn)火信號(hào)，如果信號(hào)不能輸出則再次檢驗(yàn)點(diǎn)火條件，如果收到點(diǎn)火信號(hào)首先開(kāi)油閥和點(diǎn)火器，油閥開(kāi)到位延時(shí)3 s開(kāi)氣閥（注意氣閥的開(kāi)反饋信號(hào)是由閥后壓力開(kāi)關(guān)確定的），氣閥開(kāi)后的5～25 s內(nèi)檢測(cè)火焰信號(hào)，如果火檢檢不到火，則關(guān)點(diǎn)火器和油閥，然后延時(shí)60 s關(guān)氣閥，就地點(diǎn)火失敗燈亮，等待繼續(xù)點(diǎn)火；如果檢測(cè)到有火則關(guān)點(diǎn)火器，火焰正常后點(diǎn)火結(jié)束；若這時(shí)火檢的火有消失，則再次開(kāi)點(diǎn)火器并在5～25 s內(nèi)檢測(cè)火焰；當(dāng)接受到集控指令或就地指令后停運(yùn)設(shè)備指令后關(guān)點(diǎn)火器、關(guān)油閥，延時(shí)60 s關(guān)氣閥，停運(yùn)程序完成。

3 微油點(diǎn)火系統(tǒng)邏輯控制

3.1 微油點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)備邏輯

1）1、2 號(hào)總油閥控制邏輯

①允許開(kāi)、允許關(guān)均置1；

②MFT或OFT脈沖3 s關(guān)總油閥（圖1）。

圖1 1、2號(hào)總油閥關(guān)邏輯

2）小油槍已投入（A2層油投入）邏輯如圖2。

圖2 小油槍已投入邏輯

3）鍋爐小油槍啟動(dòng)方式邏輯如圖3。

圖3 鍋爐小油槍啟動(dòng)方式邏輯

4）A2層油閥關(guān)邏輯如圖4。

圖4 A2層油閥關(guān)邏輯

3.2 增加微油點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)備后其他主要邏輯的變更

1）燃油跳閘邏輯（OFT）。

現(xiàn)OFT的條件有：①手動(dòng)OFT；②MFT；③油跳閘閥關(guān)；④所有油角閥關(guān)；⑤燃油壓力低低。

當(dāng)A磨煤機(jī)啟動(dòng)投粉，撤出A層大油槍后，所有油角閥關(guān)條件滿(mǎn)足，觸發(fā)OFT，關(guān)油跳閘閥，開(kāi)回油閥，導(dǎo)致A2層小油槍失去燃油解列。

OFT邏輯變更：將所有油角閥關(guān)觸發(fā)OFT改為A2層油閥關(guān)“與”所有油角閥關(guān)（圖5）。

圖5 OFT邏輯

2）燃料喪失MFT邏輯。

現(xiàn)燃料喪失MFT邏輯為鍋爐點(diǎn)火 （A、B、C層任一層油投入）后，在沒(méi)有燃油投入時(shí)所有給煤機(jī)停，觸發(fā)燃料喪失MFT。當(dāng)撤出A層大油槍后，A2給煤機(jī)跳閘或運(yùn)行手動(dòng)停止時(shí)會(huì)觸發(fā)燃料喪失MFT。

燃料喪失MFT邏輯變更如圖6所示。

圖6 燃料喪失MFT邏輯變更

3）允許投A2層粉邏輯變更如圖7。

圖7 允許投A2層粉邏輯變更

4）A磨煤機(jī)中空軸插板門(mén)允許開(kāi)邏輯變更。

將A磨煤機(jī)中空軸插板門(mén)允許開(kāi)條件中的“允許投粉”修改為“允許投粉”或“鍋爐小油槍啟動(dòng)方式”（圖 8）。

圖8 A磨煤機(jī)中空軸插板門(mén)允許開(kāi)邏輯變更

5）A磨煤機(jī)允許啟動(dòng)邏輯變更。將A磨煤機(jī)允許啟動(dòng)條件中的“允許投粉”修改為“允許投粉”或“鍋爐小油槍啟動(dòng)方式”。

6）A磨煤機(jī)一次風(fēng)關(guān)斷門(mén)（PASOD）允許開(kāi)邏輯變更。將A磨煤機(jī)一次風(fēng)關(guān)斷門(mén)（PASOD）允許開(kāi)條件中的“允許投粉”修改為“允許投粉”或“鍋爐小油槍啟動(dòng)方式”。

7）A2給煤機(jī)出口門(mén)允許開(kāi)邏輯變更。將A2給煤機(jī)出口門(mén)允許開(kāi)條件中的“A2層BSOD全開(kāi)”修改為“A2層BSOD不全關(guān)”；將A2給煤機(jī)出口門(mén)允許開(kāi)條件中的“允許投粉”修改為“允許投粉”或“鍋爐小油槍啟動(dòng)方式”。

8）A2給煤機(jī)允許啟動(dòng)邏輯變更。將A2給煤機(jī)允許啟動(dòng)條件中的 “A2層BSOD全開(kāi)”修改為“A2層BSOD不全關(guān)”；將A2給煤機(jī)允許啟動(dòng)條件中的“允許投粉”修改為“允許投粉”或“鍋爐小油槍啟動(dòng)方式”。

9）按華電集團(tuán)公司《微油點(diǎn)火及穩(wěn)燃系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作技術(shù)規(guī)范》第8.4條第c項(xiàng)第4小項(xiàng)要求：增加A2層BSOD保護(hù)關(guān)邏輯。

10）按華電集團(tuán)公司《微油點(diǎn)火及穩(wěn)燃系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作技術(shù)規(guī)范》第6.2.15條要求：A2層油角油火檢信號(hào)丟失，啟動(dòng)點(diǎn)火器打火，如火檢還是檢不到火，應(yīng)關(guān)相應(yīng)油閥，延時(shí)60 s關(guān)氣閥。此邏輯功能在PLC中實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

微油點(diǎn)火技術(shù)不僅可有效解決點(diǎn)火及穩(wěn)燃工況下耗油較高的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)煤粉鍋爐啟動(dòng)和低負(fù)荷穩(wěn)燃而且也解決了環(huán)保問(wèn)題。與傳統(tǒng)的油槍功能相比，微油點(diǎn)火更具有經(jīng)濟(jì)、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)。

［1］馬廣平．淺析2×1950 t/h超臨界對(duì)沖燃燒鍋爐等離子點(diǎn)火穩(wěn)燃系統(tǒng)[J]．廣東電力，2007，20（11）．

［2］蔣周進(jìn)，陳華安．1025 t/h鍋爐氣化小油槍點(diǎn)火及穩(wěn)燃技術(shù)的應(yīng)用與試驗(yàn)［J］．電力設(shè)備，2006，7（5）．

［3］沈明德，顏?zhàn)Ｃ?，熊凱，周巧明．微油點(diǎn)火穩(wěn)燃技術(shù)在600 MW超臨界機(jī)組上的應(yīng)用［J］．廣東電力，2008，21（1）．