純氧點(diǎn)火技術(shù)在燃用貧煤超臨界鍋爐上的應(yīng)用

馬紹杰

（華電濰坊發(fā)電有限公司 山東濰坊 261204）

純氧點(diǎn)火技術(shù)在燃用貧煤超臨界鍋爐上的應(yīng)用

馬紹杰

（華電濰坊發(fā)電有限公司 山東濰坊 261204）

結(jié)合華電濰坊發(fā)電有限公司超臨界貧煤鍋爐燃燒器純氧點(diǎn)火技術(shù)改造，說明了純氧點(diǎn)火燃燒器的技術(shù)原理及設(shè)計(jì)特點(diǎn)，給出了現(xiàn)場改造方案，介紹了該技術(shù)在貧煤鍋爐的實(shí)際應(yīng)用效果。

超臨界鍋爐；純氧點(diǎn)火；貧煤；節(jié)油

火電廠燃煤鍋爐的點(diǎn)火和穩(wěn)燃都要消耗大量燃油，近幾年隨著油價(jià)不斷攀升，傳統(tǒng)的大油槍點(diǎn)火方式造成的高油耗對電廠經(jīng)濟(jì)效益的影響日益突出。鍋爐純氧點(diǎn)火節(jié)油技術(shù)具有系統(tǒng)簡單、投資小、節(jié)油率高及低負(fù)荷穩(wěn)燃等特點(diǎn)，近年來逐漸由理論研究發(fā)展到實(shí)際應(yīng)用階段，該技術(shù)在火力發(fā)電廠大型燃煤鍋爐上的應(yīng)用，為鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)和助燃階段節(jié)約了大量燃油，降低了發(fā)電成本，華電濰坊發(fā)電有限公司二期鍋爐在2013年進(jìn)行了純氧點(diǎn)火改造，油耗水平明顯降低。

1 設(shè)備概況

1.1 鍋爐設(shè)備

華電濰坊公司二期鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的超臨界、四角切圓燃燒直流鍋爐，主汽額定蒸發(fā)量2102t/h，主汽額定壓力25.4Mpa,主汽和再熱汽溫571℃/569℃，鍋爐設(shè)計(jì)煤種為山西晉中地區(qū)貧煤，點(diǎn)火及助燃油為0號(hào)柴油，分別于2006、2007年投產(chǎn)。

1.2 制粉系統(tǒng)及燃燒器配置

制粉系統(tǒng)配6臺(tái)MGS3854型雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)，采用低NOx同軸燃燒系統(tǒng)，煤粉燃燒器為四角布置、切向燃燒，燃燒器采用垂直方向濃淡分級(jí)燃燒，主風(fēng)箱下部布置6層濃煤粉噴嘴，上部布置6層淡煤粉噴嘴。系統(tǒng)配有16支Y型蒸汽霧化油槍，其中下3層間隔布置在相鄰2層濃煤粉噴嘴之間，上1層布置在第2和第3層淡煤粉噴嘴之間，單支油槍設(shè)計(jì)出力1.5 t/h，下層燃燒器在2008年進(jìn)行了微油改造。

1.3 鍋爐燃油使用過程中的問題

二期鍋爐以前安裝的微油點(diǎn)火裝置，不能穩(wěn)定點(diǎn)燃煤粉，冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)需要長時(shí)間投入大油槍；冷態(tài)點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)，A層煤粉火焰不能順利引燃B層煤粉；點(diǎn)火過程中煤粉的燃燼率較低，容易造成尾部受熱面積粉，影響機(jī)組安全；耗油量高，冷態(tài)點(diǎn)火開機(jī)每次燃油一般在140t左右，大修后開機(jī)（包括各種實(shí)驗(yàn)）400t以上。

2 純氧點(diǎn)火原理及改造實(shí)施方案

2.1 純氧點(diǎn)火燃燒器點(diǎn)火原理

純氧點(diǎn)火系統(tǒng)采用煤粉分級(jí)點(diǎn)燃、燃燒能量逐級(jí)放大、氧氣強(qiáng)化燃燒的原理，將微量燃油經(jīng)過多級(jí)旋流霧化燃燒，產(chǎn)生高溫火焰，使少量的一次室煤粉顆粒溫度急劇升高，釋放出大量的揮發(fā)份迅速著火燃燒，然后由已著火燃燒的煤粉在二次室內(nèi)與其它煤粉混合并點(diǎn)燃，通過氧氣強(qiáng)化燃燒，達(dá)到點(diǎn)火并加速煤粉燃燒的目的，減少煤粉燃燒所需的引燃能量，滿足鍋爐啟、停及低負(fù)荷穩(wěn)燃的需求。華電濰坊公司純氧點(diǎn)火燃燒器設(shè)計(jì)為二級(jí)煤粉燃燒室，在一級(jí)煤粉燃燒室前設(shè)置煤粉濃縮器，一級(jí)煤粉燃燒室上斜向設(shè)置微油燃燒室，下游設(shè)置二級(jí)煤粉燃燒室，回流鈍體設(shè)置在二級(jí)煤粉燃燒室的末端，利用鈍體形成的回流區(qū)造成強(qiáng)烈動(dòng)量、熱量質(zhì)量交換，促進(jìn)煤粉的加熱和著火。

2.2 純氧點(diǎn)火改造實(shí)施方案

2.2.1 燃燒器改造方案

A層濃燃燒器采用主輔二支油槍方案，主油槍從一次室處斜向插入，輔油槍從燃燒器外軸向插入到燃燒器噴口，和鈍體、輔油槍二級(jí)供氧裝置一起構(gòu)成燃燒強(qiáng)化系統(tǒng)，鈍體采用垂直布置方式，氧噴嘴的材質(zhì)采用耐熱不銹鋼，耐熱溫度在1300℃，保證在使用中不會(huì)燒壞，如圖1；A層淡燃燒器采用一支主油槍方案，并在中心燃燒器出口設(shè)計(jì)純氧助燃；B層濃燃燒器采用一支主油槍方案，鈍體采用水平布置方式，在鈍體后加入氧氣。

圖1 燃燒器改造照片

2.2.2 控制系統(tǒng)方案

A層燃燒器采用原微油點(diǎn)火控制系統(tǒng)，在A、B層濃燃燒器二次室側(cè)壁處安裝圖像火檢，圖像火檢的冷卻風(fēng)源取自雜用壓縮空氣，每只主油槍都設(shè)有紅外火檢保護(hù)。在純氧母管上安裝一個(gè)安全閥和一個(gè)排空閥，純氧系統(tǒng)每個(gè)A層濃粉燃燒器附近各增加兩個(gè)氣動(dòng)閥和一個(gè)純氧流量計(jì)。鍋爐A層濃相純氧點(diǎn)火平臺(tái)四角處增加電視監(jiān)控探頭。在點(diǎn)火燃燒器層增加紅外感應(yīng)裝置和消防噴淋裝置，將感應(yīng)信號(hào)與純氧系統(tǒng)切斷閥門和消防噴淋裝置聯(lián)鎖，在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)及時(shí)切斷純氧并噴淋滅火。

3 使用情況及效益分析

純氧點(diǎn)火投入后對燃燒的改善非常明顯,燃燒器外火焰溫度快速上升，比投用前高200℃～300℃，火焰亮度明顯提高，如圖2；鍋爐初始點(diǎn)火時(shí)，飛灰含碳量達(dá)到近30%，隨著純氧的通入，飛灰含碳量降低到20%以下，隨著爐溫逐漸升高，飛灰含碳量進(jìn)一步降低，點(diǎn)火后期飛灰含碳量穩(wěn)定在5%左右；改造后整個(gè)冷態(tài)啟動(dòng)過程共耗燃油24t，耗液氧31.5t，節(jié)油率80%以上。

改造后，鍋爐冷態(tài)點(diǎn)火啟動(dòng)一次可節(jié)省燃油116t，每噸燃油按8000元的市場價(jià)計(jì)算，可節(jié)省92.8萬元燃油費(fèi)；每噸氧氣的市場價(jià)格為800元/t，31.5t氧氣的費(fèi)用為2.52萬元。每臺(tái)機(jī)組按1年冷態(tài)啟動(dòng)3次計(jì)算，二期機(jī)組年可節(jié)約燃油696t，節(jié)約費(fèi)用557萬元。

圖2 燃燒器純氧投入前后對比

4 結(jié)語

華電濰坊發(fā)電有限公司的改造實(shí)踐證明，在燃用貧煤的超臨界670MW鍋爐上進(jìn)行純氧點(diǎn)火技術(shù)改造是可行的，該技術(shù)具有投資低，安全可靠、操作方便及節(jié)油率高的特點(diǎn)，能大幅降低機(jī)組啟動(dòng)及助燃用油，具有較好的推廣前景。

[1]西安熱工研究院.發(fā)電企業(yè)節(jié)能降耗技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]孫學(xué)信.燃煤鍋爐燃燒試驗(yàn)技術(shù)與方法[M].北京：中國電力出版社，2002.