微油點(diǎn)火技術(shù)在200MW貧煤機(jī)組的應(yīng)用

張慶瑜

（華電能源股份有限公司富拉爾基發(fā)電廠，黑龍江齊齊哈爾　161041）

微油點(diǎn)火技術(shù)在200MW貧煤機(jī)組的應(yīng)用

張慶瑜

（華電能源股份有限公司富拉爾基發(fā)電廠，黑龍江齊齊哈爾161041）

微油點(diǎn)火技術(shù)是用微量的油（20－40kg/h），通過專門設(shè)計的燃燒器，實現(xiàn)分級燃燒和能量逐級放大，最終引燃絕大多數(shù)煤粉。與傳統(tǒng)啟動點(diǎn)火方式比較，該技術(shù)的成功應(yīng)用，大幅度降低了鍋爐冷爐點(diǎn)火啟動、鍋爐停運(yùn)及低負(fù)荷穩(wěn)燃時的用油量，節(jié)油效果非常顯著。另外，由于油槍油量小且氣化燃燒完全，使得點(diǎn)火初期煤粉燃燼率高，能有效控制鍋爐冷爐點(diǎn)火初期“冒黑煙”現(xiàn)象，而且在鍋爐點(diǎn)火啟動初期，就可投入電除塵，徹底解決了燃煤機(jī)組啟動初期的污染物排放問題，因此還具有相當(dāng)高的環(huán)保價值。

微油點(diǎn)火技術(shù)低負(fù)荷穩(wěn)燃油槍改造節(jié)油降耗環(huán)保

1　微油點(diǎn)火工作原理

1.1微油點(diǎn)火氣化燃燒的工作原理

利用機(jī)械霧化將燃料油擠壓、撕裂，再用壓縮空氣噴射沖擊進(jìn)一步破碎霧化，產(chǎn)生超細(xì)油滴后通過高能點(diǎn)火器引燃，同時巧妙地利用燃燒產(chǎn)生的熱量對燃油霧滴進(jìn)行加熱、擴(kuò)容，使燃油在極短的時間內(nèi)蒸發(fā)氣化。由于燃油是在氣化狀態(tài)下燃燒，可以大大提高燃油火焰溫度，并急劇縮短燃燒時間。氣化燃燒后的火焰，正常呈藍(lán)色，中心溫度高達(dá)1500～2000℃，可作為高溫火核，在煤粉燃燒器內(nèi)直接點(diǎn)燃一級煤粉，從而實現(xiàn)電站鍋爐啟動、停止以及低負(fù)荷穩(wěn)燃。

1.2微油點(diǎn)火燃燒器的工作原理

微油氣化油槍與高強(qiáng)度油燃燒室配合，燃燒后形成溫度梯度很大的高溫油火焰。高溫油火焰引入煤粉燃燒器一級燃燒區(qū)（濃度較高的煤粉區(qū)），當(dāng)濃相煤粉通過氣化燃燒的高溫火核時，煤粉顆粒的溫度急劇升高、破裂粉碎，釋放出大量的揮發(fā)份，并迅速著火燃燒；已著火燃燒的濃相煤粉在二次燃燒區(qū)內(nèi)與稀相煤粉混合并點(diǎn)燃稀相煤粉，實現(xiàn)了煤粉的分級燃燒，燃燒能量逐級放大，達(dá)到點(diǎn)火并加速煤粉燃燒的目的，大大減少煤粉燃燒所需引燃能量。滿足了鍋爐啟、停及低負(fù)荷穩(wěn)燃的需求。

2　微油點(diǎn)火系統(tǒng)組成

微油點(diǎn)火系統(tǒng)主要由下面系統(tǒng)構(gòu)成：（1）微油點(diǎn)火系統(tǒng)。（2）煤粉燃燒系統(tǒng)。（3）熱工控制與保護(hù)系統(tǒng)。（4）輔助系統(tǒng)。

2.1微油點(diǎn)火系統(tǒng)

（1）與微油點(diǎn)火裝置相配套的燃油系統(tǒng)；（2）微油量氣化油槍（帶輔助氣化油槍）；（3）高強(qiáng)度油燃燒室；（4）高能點(diǎn)火裝置和火焰監(jiān)視器；（5）壓縮空氣系統(tǒng)，為氣化油槍提供霧化動力；（6）高壓油配風(fēng)系統(tǒng)，為油燃燒室提供冷卻和氧量。

表1　微油啟動過程中煤粉燃燼情況分析表

表2　微油改造前、后，機(jī)組啟動用油量及節(jié)約費(fèi)用表

表3　微油改造前、后，機(jī)組停運(yùn)用油量及節(jié)約費(fèi)用表

2.2煤粉燃燒系統(tǒng)

（1）煤粉濃縮裝置；（2）點(diǎn)火煤粉燃燒器；（3）燃燒器周界冷卻風(fēng)系統(tǒng)；（4）制粉系統(tǒng)和送粉系統(tǒng)。

2.3控制保護(hù)系統(tǒng)

（1）DCS系統(tǒng)；（2）就地控制箱；（3）火檢保護(hù)系統(tǒng)；（4）就地被控設(shè)備。

控制保護(hù)系統(tǒng)對點(diǎn)火系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)和制粉系統(tǒng)進(jìn)行控制保護(hù)和過程參數(shù)監(jiān)測，保證鍋爐安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

2.4輔助系統(tǒng)

（1）燃燒器壁溫監(jiān)測系統(tǒng)；（2）冷爐制粉干燥劑油加熱系統(tǒng)。

3　微油點(diǎn)火裝置的系統(tǒng)改造

本次微油點(diǎn)火技術(shù)改造，根據(jù)我廠鍋爐燃用煤質(zhì)的情況，經(jīng)過詳細(xì)的設(shè)計計算，將拆除#4爐#2、#5角上、中、下三層，共計6個煤粉燃燒器，安裝上微油點(diǎn)火煤粉燃燒器。為保留原燃燒器的燃燒功能，經(jīng)過改造后的噴口出口凈面積與原噴口相比無變化，噴口一次風(fēng)速維持原設(shè)計值。

其改造范圍如下：

（1）利用原有的制粉系統(tǒng)和風(fēng)道。

（2）將原有燃燒器改為微油點(diǎn)火燃燒器。

（3）利用原有燃油系統(tǒng)，由爐兩側(cè)原來燃油系統(tǒng)，引出2條新的分油管道（φ18×3鋼管），并在分油管道上，增設(shè)了油截止閥、油過濾器、各角截止閥、氣動球閥。然后由金屬軟管將燃油引入微油油槍中。

表2備注：

多用煤量：為啟動微油方式時，比原來大油槍，節(jié)省燃油所多消耗的煤粉量。

多用煤量計算方法：（1）節(jié)省燃油量x燃油發(fā)熱量/燃煤的折算發(fā)熱量；（2）燃煤的折算發(fā)熱量=每kg燃煤發(fā)熱量－每kg固定碳的發(fā)熱量×煤灰分含量×飛灰可燃物

節(jié)省費(fèi)用計算方法：節(jié)省燃油量×0.8（當(dāng)前油價）－多用煤量×0.044（當(dāng)前煤價）萬元。

（4）利用電廠原有壓縮空氣源，用金屬軟管將壓縮空氣引入微油油槍中。

（5）在鍋爐零米，增設(shè)2臺高壓風(fēng)機(jī)，由高壓風(fēng)機(jī)出口向鍋爐引一根Ф219×5鋼管，然后在該鋼管上，分別各引一根Ф159×3鋼管到#2、5角，最后分別接入各燃燒器的主油槍、輔助油槍、火檢等。

（6）在集控室加裝火焰監(jiān)視器，在DCS中增加操作畫面。

從改動范圍可以看到，微油燃燒技術(shù)中的燃油、制粉、壓縮空氣系統(tǒng)均可利用原有系統(tǒng)，現(xiàn)場改動工作量不大。

4　微油點(diǎn)火裝置改造后的實際應(yīng)用

4.1冷態(tài)啟動過程

我廠#4爐小修后，于2009年4月11日上午9：00點(diǎn)開始，首次進(jìn)行微油點(diǎn)火啟動試驗。

9：00整，分別啟動引風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)全開二次風(fēng)擋板，對爐膛進(jìn)行吹掃。

9：10分，啟動高壓風(fēng)機(jī)，調(diào)整風(fēng)壓為5KPa。

9：15分，啟動#2磨煤機(jī)，投用#2角高溫爐煙側(cè)，微油點(diǎn)火系統(tǒng)主油槍（微油壓力為2.0Mpa，油槍出力為40kg/h），微油一次點(diǎn)火成功。

9：23分，依次投入#2磨煤機(jī)上、中、下三層微油點(diǎn)火系統(tǒng)主油槍（微油壓力為2.0Mpa，油槍出力為40kg/h）。

9：28分，從DCS監(jiān)控系統(tǒng)反應(yīng)情況來看，燃燒良好。因此，嘗試性地少量增加燃煤量，煤粉瞬時點(diǎn)燃，微油燃燒器噴口出口火焰溫度為665～845℃；考慮到啟動初期風(fēng)溫和爐膛溫度較低，不利于煤粉燃燼。

9：36分，投入高溫爐煙側(cè)2只輔助油槍（主槍和輔槍總出力約為120kg/h），并將給煤量提升至30%，噴口火焰溫度可達(dá)到1000℃。

燃燒穩(wěn)定之后，通過調(diào)整給煤量，來控制升溫、升壓過程。實際運(yùn)行表明，微油燃燒的升溫升壓過程比使用大油槍更容易控制，曲線也更加平滑。

4月12日18：30～19：40應(yīng)我廠要求，進(jìn)行鍋爐微油系統(tǒng)熄火后，重新點(diǎn)火試驗，目的是使每個運(yùn)行值的操作員，都能熟悉微油點(diǎn)火操作。期間，由于微油壓縮空氣電磁閥故障，微油點(diǎn)火未能正常啟動，經(jīng)廠家處理后，點(diǎn)火成功。

4.2鍋爐升溫、升壓

微油點(diǎn)火系統(tǒng)在升溫升壓過程中，和傳統(tǒng)的大油槍相比有著非常大的優(yōu)勢。傳統(tǒng)啟動過程，由于油量無法靈活控制，每次大油槍的投運(yùn)，都會帶來機(jī)組燃料量的大幅變化，相應(yīng)的汽溫、汽壓變化也較大，而微油點(diǎn)火啟動，則可以通過對燃料量的調(diào)整，來控制相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，使得相應(yīng)的汽溫、汽壓變化也較為平緩。此外，微油點(diǎn)火啟動過程中，過、再熱器壁溫均未出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。

4.3微油點(diǎn)火過程飛灰可燃物和燃燒器壁溫

微油點(diǎn)火過程中，飛灰可燃物數(shù)值比較見下表1。

從上表1的數(shù)值分析可見，即使適當(dāng)加大油量，飛灰可燃物在啟動初期也只有28－34%。而且在使用微油過程中，燃燒器壁面溫度也不高于500℃。

5　應(yīng)用效果及存在問題

（1）我廠成功應(yīng)用微油點(diǎn)火技術(shù)，取代了原有的大油槍啟動方式。在鍋爐點(diǎn)火啟動、升溫升壓、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)等冷態(tài)啟動過程中，安全平穩(wěn)地完成了機(jī)組啟動。此外，微油點(diǎn)火技術(shù)，還能夠避免發(fā)生爐膛爆燃、尾部煙道二次燃燒、燃燒器結(jié)渣等事故。

（2）利用微油燃燒器啟爐，投煤后煤粉能順利點(diǎn)燃，火焰明亮，燃燒器噴口火焰溫度始終保持在較高溫度＞1200℃，燃燒器壁溫＜500℃，燃燒器長期運(yùn)行壁溫正常、不結(jié)焦。在給煤量高于36t/h后，未投點(diǎn)火油槍和啟動油槍的情況下，煤粉能迅速被引燃，著火距離適中，燃燒穩(wěn)定。

（3）冷爐啟動初期，飛灰含碳量較低，煤粉燃燼率高，有效控制了鍋爐冷爐點(diǎn)火初期冒黑煙現(xiàn)象，實現(xiàn)在點(diǎn)火初期可以投入電除塵運(yùn)行，解決了啟動初期的環(huán)保問題。

（4）氣化微油點(diǎn)火的煤種適應(yīng)性廣。通過優(yōu)化設(shè)計和調(diào)節(jié)每支微油點(diǎn)火油槍的出力，微油點(diǎn)火系統(tǒng)可以實現(xiàn)機(jī)組在煙煤、貧煤和無煙煤等不同煤種下的冷爐啟動和超低負(fù)荷穩(wěn)燃。

（5）節(jié)油效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益巨大。微油系統(tǒng)的使用，可大幅度降低鍋爐冷爐點(diǎn)火啟動、鍋爐停運(yùn)及低負(fù)荷穩(wěn)燃時的用油量。在鍋爐燃燒不穩(wěn)定和煤種變化較大的情況下，通過投入微油系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大油槍（6支單支出力為2.噸/小時的啟動油槍），實現(xiàn)鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃，從而提高鍋爐的安全性和穩(wěn)定性，節(jié)省了大量的燃油。

（6）從幾次點(diǎn)火過程中看出，爐膛溫度和煤粉細(xì)度很關(guān)鍵，對煤粉投入時的著火情況影響較大。另外由于微油系統(tǒng)的氣動閥、電磁閥故障，對燃燒不利，使得爐膛燃燒擾動大，負(fù)壓和水位波動大

6　效益分析

氣化微油點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)，實現(xiàn)了鍋爐冷態(tài)點(diǎn)火并加速煤粉燃燒，大大減少煤粉燃燒所需引燃能量，滿足了鍋爐啟、停及低負(fù)荷穩(wěn)燃的需求。該技術(shù)大幅度減少了電廠鍋爐點(diǎn)火啟動和助燃用油，以煤代油，大大降低了發(fā)電成本，為企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。同時該技術(shù)符合國家政策，具有良好的社會效益。

6.1經(jīng)濟(jì)效益

我廠#4爐成功應(yīng)用氣化微油點(diǎn)火技術(shù)實現(xiàn)了冷爐啟動，為電廠節(jié)約了大量燃油，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。與未實施微油改造鍋爐啟動相比，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

表2為按照機(jī)組各項啟動曲線及考慮機(jī)組實際情況，微油改造前后，機(jī)組估計啟動用油量比較及節(jié)約費(fèi)用（不考慮啟動鍋爐用油、不考慮過程中出現(xiàn)缺陷耽擱時間的油量消耗）。

表3為按照機(jī)組各停運(yùn)曲線及考慮機(jī)組實際情況，微油改造前后，機(jī)組估計停運(yùn)用油量及節(jié)約費(fèi)用比較（不考慮啟動鍋爐用油、不考慮過程中出現(xiàn)缺陷耽擱時間的油量消耗）。

6.2環(huán)保效益

按照常規(guī)的運(yùn)行方式，機(jī)組在啟動、停止及低負(fù)荷燃油穩(wěn)燃運(yùn)行時，鍋爐必須采用油煤混燒方式。為避免未燃盡的油滴粘污電極，因此，鍋爐電除塵器無法正常投入，造成大量煙塵直接排放到大氣中，給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染。同時煙氣中的粉塵，也會對鍋爐引風(fēng)機(jī)葉片造成磨損，這些均給電廠帶來間接的經(jīng)濟(jì)損失。而采用氣化微油點(diǎn)火方式啟動鍋爐，由于油槍油量小且氣化燃燒完全，使得啟動初期，煤粉燃燼率高，能有效控制鍋爐冷爐點(diǎn)火初期冒黑煙現(xiàn)象，大大減少粉塵及其他污染物的排放，避免了對環(huán)境污染，給電廠和社會帶來顯著的環(huán)保效益和社會效益。

7　結(jié)語

微油點(diǎn)火裝置是近年來，在國內(nèi)探索出來的新一代高效、經(jīng)濟(jì)、低污染的燃燒技術(shù)，而且得到了迅速的商業(yè)推廣，并成為國內(nèi)鍋爐穩(wěn)燃、助燃首選的高經(jīng)濟(jì)、低污染的新型技術(shù)。微油點(diǎn)火技術(shù)雖然開發(fā)時間不長，在國內(nèi)，不論是理論研究，還是設(shè)計、制造以及運(yùn)行方面都日漸成熟，雖然微油點(diǎn)火技術(shù)取得了初步成功，但是還需要不斷探索、不斷總結(jié)，使其真正達(dá)到安全、節(jié)能、環(huán)保的目的。

［1］樊泉桂，閻維平.鍋爐原理［M］.中國電力出版社，2003.

［2］黃新元.電站鍋爐運(yùn)行與燃燒調(diào)整［M］.中國電力出版社，2002.

［3］華電富拉爾基發(fā)電廠氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)說明書［z］.北京世新偉業(yè)燃燒設(shè)備科技有限公司，2009.

張慶瑜（1982—），男，遼寧朝陽人，滿族，熱能動力專業(yè)，工學(xué)學(xué)士學(xué)位，助理工程師，現(xiàn)從事火力發(fā)電廠生產(chǎn)運(yùn)行工作。