火電廠鍋爐微油等離子復合點火技術及其改造思路

◎劉昕 周志權 陳頡 王志剛

火電廠鍋爐微油等離子復合點火技術及其改造思路

◎劉昕 周志權 陳頡 王志剛

火電廠鍋爐應用傳統點火方式其耗油量較大，為有效控制機組耗油，提高火電廠鍋爐運行效益，多對其進行微油等離子復合點火技術改造。在分析火電廠鍋爐等離子點火、微油點火與復合點火技術的基礎上，對鍋爐微油等離子點火技術改造思路進行分析。實踐證明，通過進行復合點火技術改造，機組運行節油效果明顯，運行操作靈活，有效保障了鍋爐運行的安全性及經濟性。

某火電廠鍋爐運行概況

某大型火電廠裝機容量為2100MW，配備一臺300MW發電機組與三臺600MW發電機組，為實現鍋爐點火耗油量節約，對機組3號與4號鍋爐點火方式改造為等離子點火形式。在電站運行初期，為保障點火順利應用專用點火用煤進行點火操作。采取等離子點火方式在機組啟動與運行過程中實現了燃油節約，切實降低了電站運行成本。然而隨著調撥專用點火用煤供應不穩定，點火用煤煤質出現了較大變化，煤質灰分增多、發熱量低等問題突出，采取等離子點火進行鍋爐啟動其穩定性喪失。為確保鍋爐點火穩定性，降低單機運行成本，進行火電廠鍋爐點火技術改造，成為了鍋爐運行研究的主要問題。

火電廠鍋爐等離子點火技術與微油點火技術分析

等離子點火技術屬于一種無油點火技術，其通過小能量等離子電弧進行煤粉氣流直接點燃，應用煤取代了傳統油點火方式，提高了鍋爐啟動的穩定性，在一定程度上保障了鍋爐低負荷穩燃運行。等離子點火技術研究始于上世紀六十年代，經過長時間的研究與實踐，等離子點火技術逐漸成熟并獲得推廣應用。在該火電廠鍋爐運行中采取等離子點火技術，在應用調撥專用點火用煤的情況下獲得良好效果。隨著調撥專用點火用煤質量下降，且受等離子發生器點火功率低、增溶空間存在限制等因素影響，應用等離子點火方式已無法滿足鍋爐啟動的現實要求，為此，需要探索新型的點火技術。

微油點火技術是在等離子點火技術基礎上發展而來，其點火原理采取等離子分級點燃與逐級放火原理，通過設置特殊結構微油槍被裝置極少量油，進行油霧化與燃燒操作，通過霧化燃燒所實現的熱量取代等離子弧熱量，從而通過微油方式實現煤粉氣流點燃與穩燃。在火電廠鍋爐運行中采取微油點火技術，其設備結構簡單，操作維護便捷，應用成本較低，逐漸發展為主要的鍋爐點火技術。一般而言，微油點火技術其微油槍熱裝置功率多設計為465.2KW，明顯優于等離子發生器的100KW功率。此外，應用微油槍，其熱功率通過技術優化還可以增加。因其熱功率較高，從而打破了煤種限制。微油點火在應用中能夠有效提高粉煤燃燒效率，在點火初期，粉煤燃盡率則達80％以上，且應用其點火方式煤層燃燒穩定性良好，點火安全性較好。

火電廠鍋爐微油等離子復合點火技術改造方案及思路分析

考慮到火電廠3號鍋爐與4號鍋爐應用等離子點火方式，通過現有煤質進行點火其穩定性不足，進行微油點火技術改造成為了火電廠發展所面臨的實際問題。進行鍋爐點火方式改造，經過技術研究提出兩種方案，第一種技術方案為對下層磨煤機燃燒器直接進行技術改造，其方案可以實現鍋爐順利點火目標，但其個改造需要將4臺煤粉燃燒器進行全部改造，設置為微油點火燃燒器裝置，其整體改造成成本相對較高。第二種技術方案要求進行等離子發生器拆除，通過應用等離子燃燒器并進行微油點火裝置安裝。拆除等離子發生器后要求在調峰與停爐時進行投油作業，導致一定燃油消耗。綜合考慮技術方案，決定在等離子燃燒器基礎上進行微油點火改造，保留等離子發生器，采取等微油等離子復合點火方式。

針對4號鍋爐采取微油等離子復合點火技術改造，為確保節油效果最優，在改造過程中針對燃燒器本體、壓縮空氣系統、助燃風系統與燃油系統等進行了小范圍改造，并對其裝置及系統邏輯進行變更。改造重點在于等離子發生器與微油槍復合邏輯實現。在改造初期，其改造思路為：當鍋爐兩臺微油槍滅火時磨煤機應停止運行，避免出現爐膛爆炸事故。然而依據實踐經驗分析，在確保兩臺微油槍在同一時間滅火的基礎上，等離子發生器處于投運狀態則可以確保燃燒穩定性，此時進行投油助燃操作，可以確保爐膛燃燒保持較高穩定性。綜合分析并科學設計后形成復合邏輯設計方案，其邏輯示意圖如下：

圖1：微油等離子復合跳磨煤機邏輯示意圖

為確保改造后點火效果，試驗點火燃燒器實際性能，在操作過程中采取水分高、熱值低的煤質進行試驗。在點火操作時，等離子發生器發暫時處于備用狀態，投入四臺微油槍進行點火作業，進行爐膛壓力波動值測試，發現其波動超出±300Pa，火焰呈現出棕紅色，說明僅僅采取微油槍點火方式，其功率難以確保煤粉穩定燃燒。此后，投入四臺等離子發生器，測試爐壓力波動，結果顯示爐膛壓力波動值為±200Pa，火焰顏色表現為亮色，說明復合點火方式產生了一定作用。此后，運行人員在分析爐膛出口溫度與爐內燃燒狀態的基礎上，逐漸停止微油槍運行，最后僅保持兩臺微油槍與四臺等離子發生器進行助燃操作，機組順利啟并網，鍋爐升溫升壓過程穩定性良好，滿足了設計要求。采取復合點火方式，整套機組啟動花費14.05h，共計耗油量為11.4t，相對等離子伴大油槍點火方式節約了約46t油。

4號鍋爐實現微油等離子復合點火技術改造后，效果良好且達到了設計要求，進行3號鍋爐改造作業。3號鍋爐改造初期進行微油槍出力參數設定，設計為150kg/ h，選擇常規煤質進行點火作業。試驗發現改造后其鍋爐點火燃燒不夠充分。采取技術改造進行霧化片改造，微油槍出力參數達到220kg/h，點火操作實現了機組平穩啟動并網。

在完成鍋爐微油等離子復合點火技術改造后，為進一步提高節油效果，在機組低負荷助燃與停機操作過程中，運行人員在操作中盡量應用等離子發生器，在一定程度上降低了微油點火耗油量，改造后機組在長時間運行中，為火電廠節約了大量能源，且點火技術應用的穩定性良好，降低了鍋爐爆燃事故，其綜合效益良好。

火電廠鍋爐點火方式直接關系著鍋爐啟動并網的穩定性與安全性，應用傳統點火方式耗油量較大，為切實降低機組啟動耗油量，提高火電廠鍋爐運行綜合效益，對火電廠鍋爐新型點火技術進行探索。隨著煤質質量下降，簡單應用等離子點火方式其難以滿足點火燃燒的設計要求，結合案例，提出微油等離子復合點火技術改造，并對其改造方案及改造思路進行探索。實踐證明，通過微油等離子復合點火技術改造，火電廠鍋爐運行能耗獲得大幅降低，點火啟動穩定性與安全性良好，綜合效益顯著。

（作者單位：煙臺龍源電力技術股份有限公司）