外燃式微油點(diǎn)火技術(shù)在300 MW直吹式鍋爐中的應(yīng)用

應(yīng)偉亮，林 海

（浙能溫州發(fā)電有限公司，浙江 樂(lè)清 325602）

隨著國(guó)際油價(jià)的居高不下和節(jié)能減排的需要，在煤粉鍋爐點(diǎn)火領(lǐng)域，少油點(diǎn)火、微油點(diǎn)火及等離子點(diǎn)火等節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)得到迅速發(fā)展。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)理論，影響煤粉燃燒速度及穩(wěn)焰能力的關(guān)鍵條件是溫度及濃度。常規(guī)大油槍點(diǎn)火、少油點(diǎn)火、微油點(diǎn)火及等離子點(diǎn)火技術(shù)均基于提高煤粉氣流的反應(yīng)溫度，使之發(fā)生燃燒反應(yīng)。大油槍點(diǎn)火需要提高整個(gè)爐膛的溫度水平，因此點(diǎn)火用油量最大；少油、微油、無(wú)油點(diǎn)火是在燃燒器內(nèi)部形成局部高溫區(qū)域，從而點(diǎn)燃煤粉，因此點(diǎn)火用油量較少。但采用改變主燃燒器結(jié)構(gòu)并形成燃燒器內(nèi)部局部高溫的辦法會(huì)增加一次風(fēng)阻力，降低燃燒器正常運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)焰能力，同時(shí)容易引起燃燒器內(nèi)高溫點(diǎn)結(jié)渣燒損，而且不能利用現(xiàn)有的油系統(tǒng)，維護(hù)較復(fù)雜。

1 外燃式微油點(diǎn)火技術(shù)原理及技術(shù)特點(diǎn)

外燃式穩(wěn)燃點(diǎn)火技術(shù)結(jié)合煤粉濃稀相彎頭分離技術(shù)和鈍體分離技術(shù)，在不改變現(xiàn)有燃燒器主要功能的前提下，通過(guò)布置有中心風(fēng)的多功能鈍體形成燃燒器出口高溫回流區(qū)，使鈍體出口附近煤粉氣流得到進(jìn)一步濃縮，在燃燒器出口附近形成高煤粉濃度的高溫區(qū)域，中心風(fēng)風(fēng)速可以視不同情況進(jìn)行調(diào)整，從而改變鈍體附近的煤粉濃度和溫度場(chǎng)，最終實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)的低負(fù)荷穩(wěn)燃能力，有效縮短點(diǎn)火投油和煙囪冒黑煙時(shí)間，兼顧低負(fù)荷、冷態(tài)點(diǎn)火并擴(kuò)大煤種適應(yīng)性，充分滿(mǎn)足對(duì)不同負(fù)荷和不同煤種的需要。

外燃式微油點(diǎn)火技術(shù)原理如圖1所示，具有以下特點(diǎn)：

（1）點(diǎn)火小油槍的壓力與原系統(tǒng)完全匹配，可以利用原有的大油槍點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)備，只需把大油槍更換為點(diǎn)火小油槍。

（2）燃燒器結(jié)構(gòu)基本不變，不會(huì)增加一次風(fēng)阻力。

（3）由于點(diǎn)火時(shí)的高溫區(qū)域位于燃燒器出口，不會(huì)引起燃燒器結(jié)渣燒損。

（4）具備超強(qiáng)低負(fù)荷穩(wěn)燃能力和超廣煤種適應(yīng)性（20%負(fù)荷即可斷油），只需調(diào)節(jié)中心風(fēng)流量即可適應(yīng)不同負(fù)荷、不同煤種的要求。

（5）可隨時(shí)對(duì)燃燒器壁溫進(jìn)行檢測(cè)，保證鍋爐正常運(yùn)行。

（6）由于在鍋爐達(dá)到20%負(fù)荷時(shí)即可斷油，大大縮短投油時(shí)間，可盡早投入電除塵器，有效減少鍋爐煙塵排放。

由于外燃式微油點(diǎn)火時(shí)的油槍出力僅為常規(guī)油槍的6%～10%，且在20%負(fù)荷時(shí)即可斷油，大大縮短投油時(shí)間，增強(qiáng)低負(fù)荷穩(wěn)燃能力，進(jìn)一步減少燃油消耗，綜合節(jié)油可達(dá)95%以上。

2 在300 MW直吹式鍋爐中的應(yīng)用

浙江浙能溫州發(fā)電有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)溫州電廠）6號(hào)爐為上海鍋爐廠設(shè)計(jì)制造的SG-1025/17.5-M869型亞臨界壓力中間一次再熱控制循環(huán)汽包爐，采用中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，單爐膛π型露天布置、四角切向燃燒，噴嘴擺動(dòng)調(diào)溫，平衡通風(fēng)、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)，固態(tài)排渣，設(shè)計(jì)燃用具有結(jié)渣性的煙煤。鍋爐燃燒器采用一/二次風(fēng)噴嘴間隔布置，燃燒器風(fēng)箱分成12層，在第三、五、九層風(fēng)室配有啟動(dòng)油槍?zhuān)?2支，采用機(jī)械霧化、二級(jí)點(diǎn)火方式，單支油槍出力為1t/h。鍋爐于2006年12月實(shí)施了改造，將B層的4支一次風(fēng)煤粉燃燒器更換為氣化微油煤粉燃燒器。2009年10月將A層的4支一次風(fēng)煤粉燃燒器更換為外燃式微油煤粉燃燒器。

2.1 冷爐點(diǎn)火啟動(dòng)和低負(fù)荷穩(wěn)燃期間的應(yīng)用

A層外燃式燃燒器采用120 kg/h小油槍點(diǎn)火。點(diǎn)燃小油槍前，必須開(kāi)啟一次風(fēng)，以保證燃燒器出口具有良好的回流區(qū)，當(dāng)油霧炬著火后即可投粉，給煤量根據(jù)鍋爐升溫升壓情況調(diào)整。

從現(xiàn)場(chǎng)情況看，燃燒器出口的燃油火炬形狀為長(zhǎng)方形，介于兩塊鈍體分離板之間，為煤粉著火提供了良好條件。投粉后，燃燒器出口煤粉著火強(qiáng)烈，能滿(mǎn)足鍋爐冷態(tài)點(diǎn)火和升溫升壓的需要。

外燃式燃燒器可以實(shí)現(xiàn)冷爐點(diǎn)火，具有很強(qiáng)的低負(fù)荷穩(wěn)燃能力。外燃式燃燒器在燃燒器濃、稀煤粉氣流之間布置了中心風(fēng)，通過(guò)調(diào)節(jié)中心風(fēng)可以有效調(diào)節(jié)鈍體出口回流區(qū)的大小。當(dāng)中心風(fēng)關(guān)閉時(shí)，兩塊鈍體分離板之間形成了寬廣的回流區(qū)，煤粉氣流經(jīng)鈍體濃縮后，較濃的煤粉氣流被鈍體分離板分離進(jìn)入回流區(qū)，在低負(fù)荷時(shí)起到穩(wěn)燃作用。隨著中心風(fēng)速度提高，鈍體出口回流區(qū)范圍縮小，回流風(fēng)速下降。外燃式燃燒器著火點(diǎn)位置依據(jù)壁溫判斷，在鍋爐冷爐啟動(dòng)、低負(fù)荷穩(wěn)燃運(yùn)行、煤質(zhì)差、著火困難等條件下，關(guān)閉中心風(fēng)，煤粉著火點(diǎn)位于燃燒器出口附近，外燃式燃燒器壁溫在400～700℃。周界風(fēng)起到冷卻噴口的作用，隨周界風(fēng)開(kāi)度不同，外燃式燃燒器壁溫略有不同。實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)壁溫檢測(cè)和中心風(fēng)調(diào)整，可以調(diào)整煤粉著火點(diǎn)位置，從而達(dá)到鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃。鍋爐極低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)，可投入小油槍助燃。

圖1 外燃式微油點(diǎn)火燃燒器技術(shù)原理

2.2 對(duì)鍋爐受熱面的安全性分析

目前，少油點(diǎn)火、微油點(diǎn)火及等離子點(diǎn)火等節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)對(duì)鍋爐受熱面的安全性影響主要體現(xiàn)在冷爐點(diǎn)火階段。由于煤粉燃燼時(shí)間延遲且燃燼點(diǎn)向后延伸，導(dǎo)致鍋爐火焰中心抬高，分隔屏和屏式過(guò)熱器下部煙溫升高，在機(jī)組啟動(dòng)帶初始負(fù)荷的工況下，分隔屏和屏式過(guò)熱器受熱面存在超溫風(fēng)險(xiǎn)。特別是機(jī)組并網(wǎng)之后，B層磨煤機(jī)給煤量超過(guò)15t/h，后屏過(guò)熱器出口汽溫將出現(xiàn)超溫。若B層磨煤機(jī)給煤量超過(guò)20t/h，后屏過(guò)熱器出口汽溫有可能出現(xiàn)超過(guò)550℃的嚴(yán)重超溫。

應(yīng)用外燃式燃燒器之前，曾經(jīng)在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)后屏過(guò)熱器出口汽溫達(dá)到543℃的情況，當(dāng)時(shí)B層磨煤機(jī)給煤量超過(guò)20t/h。

從記錄的啟動(dòng)曲線圖看，鍋爐冷爐啟動(dòng)初期的初始熱功率過(guò)大、初始負(fù)荷工況下受熱面溫升速率比采用大油槍時(shí)啟動(dòng)更快，以及初始負(fù)荷工況下受熱面超溫，都與過(guò)熱器出口汽溫過(guò)高有密切的關(guān)系。

6號(hào)爐外燃式微油點(diǎn)火技術(shù)首先應(yīng)用在A層燃燒器。鍋爐冷爐點(diǎn)火階段，從6號(hào)爐的啟動(dòng)情況看，煤粉燃燼率較好，鍋爐火焰中心也較低，A層磨煤機(jī)給煤量超過(guò)15t/h時(shí)，屏式過(guò)熱器出口汽溫未發(fā)生超溫。即使A層磨煤機(jī)給煤量超過(guò)20t/h，屏式過(guò)熱器出口汽溫也未發(fā)生超溫。

2.3 防范鍋爐尾部受熱面二次燃燒的措施

從6號(hào)爐的實(shí)際運(yùn)行情況看，鍋爐冷爐啟動(dòng)和低負(fù)荷穩(wěn)燃中均未發(fā)現(xiàn)鍋爐尾部受熱面二次燃燒的現(xiàn)象。根據(jù)相關(guān)報(bào)道，安裝了等離子點(diǎn)火裝置或采用微油點(diǎn)火技術(shù)的鍋爐曾發(fā)生過(guò)空氣預(yù)熱器、灰?guī)於稳紵那闆r。也有燃用貧煤的機(jī)組在點(diǎn)火3 h后就發(fā)生空氣預(yù)熱器二次燃燒。由于鍋爐在冷爐點(diǎn)火啟動(dòng)過(guò)程中的煤粉燃燼率較低、飛灰可燃物含量高，容易發(fā)生煤粉沉積自燃造成二次燃燒。飛灰可燃物含量與燃燒效率有關(guān)，而燃燒效率又與煤種有很大關(guān)系，主要影響因素有煤的揮發(fā)分、水分、灰分和煤粉細(xì)度等。

由于外燃式微油點(diǎn)火技術(shù)采用小油槍煤油混燒，在鍋爐空預(yù)器處發(fā)生二次燃燒的概率更大。為防止鍋爐二次燃燒，可采取如下措施：

（1）在鍋爐冷爐點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)，保證外燃式燃燒器燃用揮發(fā)分高、易于著火和燃燼的煤種。

（2）調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出口折向擋板開(kāi)度，提高煤粉細(xì)度。

（3）合理控制一次風(fēng)量，點(diǎn)火初期一般可控制在40～45t/h，以提高燃燒效率。

（4）空氣預(yù)熱器應(yīng)采用連續(xù)吹灰方式，防止積粉。

（5）加強(qiáng)對(duì)省煤器下部細(xì)灰斗、空氣預(yù)熱器下部灰斗、電除塵器灰斗的出灰情況檢查，及時(shí)排除積粉。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

溫州電廠6號(hào)爐成功應(yīng)用外燃式微油點(diǎn)火技術(shù)后，實(shí)現(xiàn)了低負(fù)荷無(wú)油穩(wěn)燃。在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，利用4只外燃式微油槍實(shí)現(xiàn)機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)，節(jié)省了大量燃油，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。考慮到采用其他少油點(diǎn)火、微油點(diǎn)火及等離子點(diǎn)火等節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)時(shí)，在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中，以及機(jī)組并網(wǎng)后初始負(fù)荷工況下受熱面容易出現(xiàn)超溫，必須投入大油槍來(lái)避免受熱面超溫現(xiàn)象的出現(xiàn)，也會(huì)導(dǎo)致燃油消耗量的增加。相比之下，外燃式微油點(diǎn)火技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就更為顯著。采用不同點(diǎn)火技術(shù)的機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)果見(jiàn)表1（柴油價(jià)格為 8500元/t）。

表1 機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性分析

3.2 環(huán)保效益

采用外燃式微油點(diǎn)火技術(shù)后，由于微油槍燃燼率高，鍋爐啟動(dòng)初期即可投入電除塵，解決了投大油槍時(shí)煙囪冒黑煙的問(wèn)題，減少了鍋爐啟動(dòng)初期的污染物排放，取得了很好的環(huán)保效益。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)際應(yīng)用證明，浙能溫州電廠6號(hào)爐所采用的外燃式微油點(diǎn)火技術(shù)的點(diǎn)燃能量較大，可調(diào)整鈍體出口回流區(qū)，具有較高的燃燼率，因此在燃用劣質(zhì)煤時(shí)具有優(yōu)勢(shì)。在鍋爐受熱面安全性方面，鍋爐初始負(fù)荷工況下采用外燃式微油點(diǎn)火技術(shù)，能避免鍋爐受熱面溫升速率過(guò)大，防止鍋爐受熱面超溫，具有一定的優(yōu)勢(shì)。在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，能真正做到不依靠大油槍助燃，節(jié)油效果比較理想。此外，外燃式微油點(diǎn)火系統(tǒng)還具有投資少、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作方便、使用安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。

[1]徐明厚，袁建偉，丁士發(fā)，等.大型四角噴燃鍋爐煙溫、氣溫偏差數(shù)值研究[J].華中理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，25（5）∶15-18.

[2]樊泉桂.鍋爐原理[M].北京∶中國(guó)電力出版社，2004.