氣化微油點(diǎn)火技術(shù)在300?MW機(jī)組的應(yīng)用

蘇志鵬

（廣東粵華發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東　廣州　510731）

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氣化微油點(diǎn)火技術(shù)在300?MW機(jī)組的應(yīng)用

蘇志鵬

（廣東粵華發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東廣州510731）

〔摘 要〕介紹了氣化微油點(diǎn)火技術(shù)的工作原理和優(yōu)勢(shì)，從氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)組成、氣化微油點(diǎn)火燃燒器設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)等方面分析了某發(fā)電廠氣化微油點(diǎn)火技術(shù)的改造方案，總結(jié)、分析了運(yùn)行中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，并提出了針對(duì)性的防控措施。

〔關(guān)鍵詞〕氣化微油點(diǎn)火；油槍；燃燒器；尾部煙道；二次燃燒

0　引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，我國(guó)對(duì)能源的需求量也越來(lái)越大，尤其是對(duì)石油的需求量急劇增加。由于我國(guó)石油資源相對(duì)匱乏，因此節(jié)約石油非常重要。火電廠每臺(tái)300MW機(jī)組每次鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)和助燃的燃料油都超過(guò)150t，對(duì)石油的消耗量非常大。氣化微油點(diǎn)火技術(shù)不僅具有初期投資少、煤種適應(yīng)性廣、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作方便、維護(hù)工作量小、環(huán)境污染小等突出優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅減少火電廠點(diǎn)火啟動(dòng)和助燃的燃料油，降低發(fā)電成本，為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)該技術(shù)還符合國(guó)家政策，具有良好的社會(huì)效益。為此，某發(fā)電廠對(duì)該廠6號(hào)爐進(jìn)行了氣化微油點(diǎn)火技術(shù)改造。

1　設(shè)備簡(jiǎn)介

該發(fā)電廠6號(hào)爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-1 025/16.7-M313 UP型直流燃煤鍋爐，于1989年12月投產(chǎn)。鍋爐為單爐膛、露天布置，采用一次上升式管圈；制粉系統(tǒng)采用中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)，固態(tài)排渣，平衡通風(fēng)；燃燒器為直流式四角布置切圓燃燒，每組燃燒器均設(shè)有5層一次風(fēng)噴嘴和7層二次風(fēng)噴嘴，一二次風(fēng)間隔布置。

2　氣化微油點(diǎn)火技術(shù)原理

2.1基本原理

氣化微油點(diǎn)火技術(shù)是利用高能氣化油槍，使微量的油燃燒，并形成溫度很高的油火焰（1 600-1 800℃）；該高溫油火焰首先使一小部分煤粉溫度迅速升高，著火燃燒，然后已經(jīng)著火燃燒的煤粉與更多煤粉混合并點(diǎn)燃它們，分級(jí)燃燒，逐級(jí)放大，進(jìn)而達(dá)到點(diǎn)燃煤粉的目的。

2.2冷爐微油點(diǎn)火燃燒器的工作原理

冷爐微油點(diǎn)火燃燒器的工作原理是，在微油氣化油槍與高強(qiáng)度油燃燒室配合下，燃料油燃燒后形成溫度很高的油火焰，然后將高溫油火焰引入煤粉燃燒器一級(jí)燃燒區(qū)，當(dāng)濃相煤粉通過(guò)氣化燃燒的高溫火核時(shí)，溫度急劇升高、破裂粉碎，釋放大量的揮發(fā)分，并迅速著火燃燒；而已著火燃燒的濃相煤粉則在二次燃燒區(qū)內(nèi)與稀相煤粉混合并將其點(diǎn)燃，實(shí)現(xiàn)煤粉的分級(jí)燃燒，逐級(jí)放大燃燒能量，達(dá)到點(diǎn)火并加速煤粉燃燒的目的，從而大大減少煤粉燃燒所需的引燃能量，也能滿足鍋爐啟停及低負(fù)荷穩(wěn)燃的需求。

3　改造方案

氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)由微油點(diǎn)火燃燒器、控制系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、點(diǎn)火裝置、壓縮空氣系統(tǒng)、助燃風(fēng)系統(tǒng)、火檢系統(tǒng)和燃燒器壁溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成。針對(duì)該發(fā)電廠6號(hào)爐的具體情況，將下層4只一次風(fēng)噴口改成微油點(diǎn)火燃燒器，在實(shí)現(xiàn)鍋爐微油冷爐啟動(dòng)和低負(fù)荷穩(wěn)燃的前提下，確保原主燃燒器的功率及基本性能不變，同時(shí)兼具主燃燒器的功能。

3.1微油點(diǎn)火燃燒器

微油點(diǎn)火燃燒器結(jié)構(gòu)如圖1所示。對(duì)微油點(diǎn)火燃燒器性能的評(píng)價(jià)應(yīng)充分考慮其作為點(diǎn)火燃燒器和主燃燒器2種不同功能時(shí)的特性。作為點(diǎn)火燃燒器時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮節(jié)油率、煤粉燃燼率、燃燒器功率等方面的特性；作為主燃燒器時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮燃燒效率、穩(wěn)燃等方面的特性。

圖1　微油點(diǎn)火燃燒器結(jié)構(gòu)

3.2控制系統(tǒng)

微油點(diǎn)火控制系統(tǒng)包括對(duì)燃油系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、滅火保護(hù)等的控制。在就地配置就地點(diǎn)火控制柜以就地控制各閥門(mén)、點(diǎn)火器的動(dòng)作，同時(shí)可就地/遠(yuǎn)程切換。在DCS中增加控制畫(huà)面，將所有熱工信號(hào)直接送至DCS，由DCS統(tǒng)一調(diào)度控制，所有操作和保護(hù)均通過(guò)DCS實(shí)現(xiàn)，這非常有利于培養(yǎng)運(yùn)行人員操作習(xí)慣和控制系統(tǒng)的一體性。增加“微油模式”，用于選擇是采用微油邏輯還是機(jī)組常規(guī)邏輯進(jìn)行鍋爐的安全保護(hù)。

3.3燃油系統(tǒng)

在下層燃燒器平臺(tái)附近增設(shè)1套燃油系統(tǒng)，首先使用不銹鋼管將氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)的油管路從燃油母管上接出；然后用不銹鋼管在每一個(gè)氣化微油點(diǎn)火平臺(tái)位置接出，并在油管路上安裝截止閥、電動(dòng)球閥等；最后再通過(guò)軟管引入氣化微油槍。

3.4點(diǎn)火裝置

油槍點(diǎn)火裝置采用高能打火器進(jìn)行點(diǎn)火。高能打火器由高能打火變壓器、點(diǎn)火槍、高壓屏蔽電纜3部分組成。使用前，將高壓屏蔽電纜從高能打火變壓器的接口接至點(diǎn)火槍的接口。高能打火變壓器安裝在便于操作觀察、防雨滴的地方，箱體安裝牢固，接地可靠，并定期檢修和除塵。

3.5壓縮空氣系統(tǒng)

壓縮空氣作為微油的霧化介質(zhì)及燃油管道的吹掃介質(zhì)，對(duì)氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。使用不銹鋼管將壓縮空氣從鍋爐的儀用壓縮空氣母管引出；經(jīng)空氣過(guò)濾器過(guò)濾后，再用不銹鋼支管接入各角的油槍上，用于對(duì)氣化微油槍前期進(jìn)行供氧及霧化，并用不銹鋼支管進(jìn)行吹掃。

3.6助燃風(fēng)系統(tǒng)

助燃風(fēng)系統(tǒng)母管從鍋爐送風(fēng)機(jī)出口的連通管上接出，然后用鋼管分別送到各角微油燃燒器，并用金屬軟管與微油燃燒器相連。助燃風(fēng)系統(tǒng)母管配置調(diào)節(jié)閥和壓力變送器，用以保持助燃風(fēng)系統(tǒng)管道風(fēng)壓的恒定，確保微油槍燃燒穩(wěn)定。各個(gè)角均配置手動(dòng)通風(fēng)碟閥，用以配平各角風(fēng)量。

3.7火檢系統(tǒng)

微油點(diǎn)火燃燒器改造后需單獨(dú)設(shè)置火檢裝置接入DCS，作為機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的火檢信號(hào)參與滅火保護(hù)等功能。火檢冷卻風(fēng)母管用管道從鍋爐火檢冷卻風(fēng)母管接出，并通過(guò)金屬軟管與火檢裝置連接。

3.8燃燒器壁溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

為防止發(fā)生燃燒器壁面超溫?fù)p毀，在每只燃燒器壁面上設(shè)置2個(gè)壁溫測(cè)點(diǎn)，溫度信號(hào)接入DCS，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燃燒器壁面溫度。當(dāng)壁溫溫升過(guò)快或壁溫超出500℃時(shí)，可通過(guò)及時(shí)調(diào)整煤粉量和一、二次風(fēng)速對(duì)燃燒器壁面進(jìn)行冷卻，防止燃燒器燒壞。

4　運(yùn)行中易出現(xiàn)的問(wèn)題及防控措施

該發(fā)電廠6號(hào)機(jī)組采用上述新技術(shù)后，鍋爐啟動(dòng)直至機(jī)組并網(wǎng)、帶滿負(fù)荷運(yùn)行，節(jié)油效果十分顯著，但在實(shí)際應(yīng)用中也暴露出一些問(wèn)題。為使用好這項(xiàng)新技術(shù)，充分發(fā)揮它的作用，對(duì)發(fā)電廠6號(hào)機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中氣化微油點(diǎn)火技術(shù)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和總結(jié)。

4.1二次燃燒及飛灰自燃問(wèn)題

微油點(diǎn)火控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為完善，確保了鍋爐冷態(tài)微油點(diǎn)火啟動(dòng)的安全運(yùn)行。但由于在微油點(diǎn)火啟動(dòng)過(guò)程初期投入的煤粉燃燼率相對(duì)較低，必然會(huì)造成大量未燃燼煤粉沉積在鍋爐的尾部煙道，尤其是在SCR催化劑、空預(yù)器、省煤器灰斗和電除塵灰斗中。因此尾部煙道的二次燃燒及飛灰自燃問(wèn)題，成為微油點(diǎn)火過(guò)程中運(yùn)行人員和工程技術(shù)人員必須關(guān)注的問(wèn)題。

4.1.1尾部煙道二次燃燒分析及防控

根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，微油點(diǎn)火模式運(yùn)行下的機(jī)組產(chǎn)生尾部煙道二次燃燒的可能性很小，原因如下。

（1）未燃燼煤粉的成分。微油點(diǎn)火啟動(dòng)初期，未燃燼煤粉含碳量較多，但揮發(fā)分很少；根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，未燃燼煤粉近似于無(wú)煙煤，而無(wú)煙煤的著火溫度為700-800℃，很難燃燒。

（2）未燃燼煤粉的周?chē)h(huán)境。未燃燼煤粉主要集中于尾部煙道區(qū)域，主要是在SCR催化劑、空預(yù)器、省煤器灰斗和電除塵灰斗中。這部分區(qū)域溫度一般均小于400℃，在正常通風(fēng)情況下不具備煤粉燃燒條件。

但在以下情況時(shí)，尾部煙道二次燃燒的可能性會(huì)有所增加。

（1）在微油點(diǎn)火啟動(dòng)初期投入大油槍時(shí)，有較多未燃燼的燃油附著在尾部煙道受熱面。

（2）鍋爐長(zhǎng)時(shí)間處在微油點(diǎn)火模式下運(yùn)行，如遇鍋爐停爐，在關(guān)閉送、引風(fēng)機(jī)后，會(huì)出現(xiàn)爐內(nèi)通風(fēng)不暢的情況，因此必須采取措施，防止尾部煙道二次燃燒。

為了防止發(fā)生因飛灰可燃物濃度高造成的鍋爐尾部煙道再燃或預(yù)熱器著火等重大事故，采取了如下措施。

（1）點(diǎn)火初期應(yīng)在確保點(diǎn)火油槍燃燒穩(wěn)定的前提下投入氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)，應(yīng)具備以下前提條件：

① 霧化風(fēng)壓力0.10-0.25MPa，微油油壓1.0-2.0MPa；

② 助燃風(fēng)風(fēng)壓2 000-3 000Pa；

③ 火檢系統(tǒng)工作正常。

（2）值長(zhǎng)在機(jī)組微油點(diǎn)火啟動(dòng)期間應(yīng)確認(rèn)燃燒的是揮發(fā)分較高的煤（收到基揮發(fā)分≥25％），確保微油冷爐點(diǎn)火啟動(dòng)成功。

（3）給粉機(jī)啟動(dòng)后，按常規(guī)操作控制給粉機(jī)轉(zhuǎn)速，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)觀察煤粉著火情況。發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)燃燒情況惡劣、爐膛壓力波動(dòng)大時(shí)，應(yīng)采取提高燃油流量（更換大型號(hào)油槍噴嘴），調(diào)整風(fēng)量及一次風(fēng)速、煤粉濃度、爐膛總風(fēng)量等措施。若燃燒仍不好，應(yīng)立即停止給粉機(jī)和微油槍運(yùn)行，進(jìn)行爐膛吹掃，查明原因，重新啟動(dòng)。

（4）微油點(diǎn)火啟動(dòng)期間，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)輸粉系統(tǒng)的監(jiān)視，當(dāng)出現(xiàn)微油跳閘和煤粉著火不好的情況時(shí)應(yīng)及時(shí)通知值長(zhǎng)和當(dāng)值調(diào)試指揮。

（5）微油點(diǎn)火啟動(dòng)期間，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視空預(yù)器出入口煙溫。當(dāng)排煙溫度不正常上升或空預(yù)器出口煙溫大于入口煙溫時(shí)，應(yīng)立即查明原因，及時(shí)處理。判斷為著火時(shí)應(yīng)按尾部煙道二次燃燒處理。

（6）點(diǎn)火前投入SCR聲波循環(huán)吹灰。點(diǎn)火后，在25％機(jī)組額定負(fù)荷下連續(xù)投入空預(yù)器吹灰，并到就地確認(rèn)吹灰器動(dòng)作正常。

（7）鍋爐停運(yùn)后，應(yīng)加強(qiáng)爐膛吹掃工作，吹掃時(shí)間以達(dá)到相應(yīng)煙囪不冒煙為準(zhǔn)。在吹掃期間應(yīng)維持空預(yù)器連續(xù)吹灰。

4.1.2飛灰自燃防控措施

為防止飛灰在電除塵灰斗、倉(cāng)泵、灰?guī)靸?nèi)自燃，采取了如下措施。

（1）點(diǎn)火前，應(yīng)確認(rèn)省煤器、各電場(chǎng)倉(cāng)泵清理干凈，防止堵塞。點(diǎn)火期間應(yīng)保證除灰系統(tǒng)正常工作，并在試運(yùn)中每次停爐期間，確認(rèn)電除塵灰斗和倉(cāng)泵的灰已輸送干凈，防止積灰自燃。

（2）點(diǎn)火期間，輸灰系統(tǒng)采取定時(shí)輸送方式，加快電除塵灰斗的輸灰速度，待機(jī)組負(fù)荷大于150MW時(shí)再恢復(fù)其正常輸送速度。

（3）嚴(yán)格監(jiān)視輸灰系統(tǒng)的運(yùn)行，出現(xiàn)堵灰時(shí)立即處理，必要時(shí)可停止該電場(chǎng)電除塵灰斗的運(yùn)行。

（4）一定要確認(rèn)電除塵灰斗及倉(cāng)泵的灰輸送干凈后才能停止輸灰系統(tǒng)運(yùn)行。

（5）灰?guī)齑婊也灰顺^(guò)2h，在有條件的情況下灰?guī)鞈?yīng)連續(xù)出灰。

（6）灰?guī)熘蛋嗳藛T應(yīng)遵守24 h值班制度，出現(xiàn)異常情況及時(shí)匯報(bào)。

4.2其他常見(jiàn)問(wèn)題及處理

經(jīng)過(guò)4個(gè)月的運(yùn)行，該發(fā)電廠6號(hào)機(jī)組在升、停爐及事故處理過(guò)程中氣化微油點(diǎn)電火系統(tǒng)出現(xiàn)的故障總結(jié)如表1所示。

表1　氣化微油電火系統(tǒng)故障總結(jié)

5　結(jié)束語(yǔ)

該發(fā)電廠使用氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)后，在鍋爐點(diǎn)火、沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)、帶滿負(fù)荷全過(guò)程中，可以提前投給粉機(jī)，現(xiàn)冷態(tài)啟動(dòng)需約40t燃油，較未使用該點(diǎn)火系統(tǒng)前減少約100t燃油，經(jīng)濟(jì)效益顯著，達(dá)到并超過(guò)了預(yù)期要求。該發(fā)電廠在使用氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)幾個(gè)月內(nèi)未發(fā)現(xiàn)鍋爐尾部煙道二次燃燒及爐內(nèi)滅火打炮現(xiàn)象，燃燒器也沒(méi)有出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。在鍋爐升、停爐過(guò)程及事故處理中氣化微油點(diǎn)火燃燒器投切自如、迅速，滿足了機(jī)組啟動(dòng)的各項(xiàng)要求。

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收稿日期：2015-10-14；修回日期：2016-02-01。

作者簡(jiǎn)介：

蘇志鵬（1984-），男，技師，主要從事電廠熱工檢修管理工作，email：szhp1984@126.com。