微油點火技術在600 MW火電機組褐煤鍋爐中的應用

王金山

摘 要：該文以大板發電公司發電公司一期工程2×600MW汽輪發電機組的鍋爐為例，詳細介紹微油點火技術在600MW對沖燃燒褐煤鍋爐的使用情況。該技術具有冷爐升爐節油率高、可靠性高、安全性好、少油點火全程自動監控、對風速風粉濃度及煤質等參數變化適應能力比較強、基本無維護工作量、便于生產管理等特點。少油冷爐點火穩燃技術作為一種應用于電站鍋爐啟動、停止以及低負荷穩燃的新節油技術，具有良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：火電機組 微油點火 褐煤 對沖燃燒鍋爐 燃燒器

中圖分類號：TK223 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（b）-0001-02

內蒙古大板發電有限責任公司成立于2006年8月，是由中國電力投資集團公司和東北電力開發公司共同出資組建的。大板電廠現有600MW空冷發電機組兩臺，燃煤鍋爐均為亞臨界壓力、單爐膛平衡通風的自循環汽包鍋爐，型號為B&WB—2080/17.5—M。該鍋爐是由北京B&W公司依據美B&W公司鍋爐技術并結合當地燃用煤質特性和自然條件進行性能、結構優化設計的亞臨界參數RBC鍋爐，分別于2009年11月和2010年2月投產，現運行狀態良好，對內蒙地區電網結構調增、拉動地區經濟起到積極作用。微油點火技術是近年來火電廠鍋爐點火的一項新技術，其本質上是通過專門的燃燒器直接運用煤粉多級燃燒能量逐級放大技術、氣化微油量燃燒技術點燃燃燒器內的煤粉，從而達到鍋爐微油點火、低負荷穩燃的目的[1-2]。目前在我國火電行業生產過程中，煤炭仍然是主要的能源補給形式[3-4]，為提高煤質著火性、低負荷時的燃燒穩定性，每年也要消耗掉大量的燃料油，為電站運營增加了運行成本。該文結合大板發電站機組的結構特點以及微油點火技術的設計與實踐，對褐煤微油點火技術的設計以及大板電站的應用進行簡述，為電力行業推廣微油點火技術提供技術經驗。

1 大板電站褐煤鍋爐系統組成

大板電站發電采用的原煤為白音華煤礦的老年褐煤，鍋爐系統由磨煤機、煤粉管道、煤粉燃燒器、空氣預熱器、冷熱一次風道、二次風道、鍋爐大風箱等組成。

1.1 制煤粉系統

大板RBC鍋爐采用中速磨煤機正壓直吹式制粉系統，配備MPS225HP-II 型中速磨煤機，采用SLK型靜態分離器進行煤粉細度調整。鍋爐設計燃時以白音華煤礦褐煤作為發電用煤，白音華煤礦褐煤的煤質情況參見表1。

1.2 煤粉燃燒器

鍋爐爐內配置42個B&W標準的DRB-XCL（Dual Register Burner-Axial Control Low NOx）低NOx雙調風旋流燃燒器，采用前后墻對沖燃燒方式，前墻分四層，后墻分三層，分別布置在鍋爐前后墻水冷壁上，每層各有6只燃燒器；在前后墻共布置了42只點火油槍，與燃燒器構成一一對應關系。

鍋爐D層燃燒器設置了微油點火裝備，鍋爐膛上部布置屏式過熱器，爐膛折焰角上方有二級高溫過熱器，水平煙道垂直于再熱器布置。D層尾部的豎井由前后兩個煙道隔墻分隔，其中前煙道內布置水平再熱器，后煙道布置過熱器、省煤器；為了分流煙氣以保持控制負荷范圍內的再熱蒸汽出口溫度，在分煙道底部設置煙氣調節擋板裝置。煙氣通過調節擋板后可匯集于空氣預熱器中。每臺鍋爐配兩臺軸流式送風機和引風機，以滿足鍋爐通風的需要。采用兩臺軸流式一次風機為磨煤機提供負荷風及密封風。另外，在一、二次風道入口裝有暖風器。

1.3 空氣預熱器

鍋爐配備兩臺33VNT 2400（150）型三分倉回轉式空氣預熱器，均由豪頓華工程有限公司設計生產。預熱器旋轉方向依次為經過煙氣、一次風和二次風。煙氣和空氣流向相反，即煙氣向下、一次風和二次風向上。通過改變扇形板和軸向密封板的寬度可以實現雙密封和三密封，以滿足電廠對空預器總漏風率和一次風漏風率的要求。根據技術協議規定：鍋爐燃用設計煤種，在最大連續蒸發量B-MCR時，空氣預熱器的漏風率（單臺）在投產第一年內不高于6%。

鍋爐蒸汽溫度調節方式采用兩級噴水減溫；再熱蒸汽是利用設置在尾部分煙道底部的煙氣調節擋板來調節再熱器出口溫度，事故情況下采用設置在再熱器冷段入口管上的事故噴水減溫器來調節。

1.4 靜電除塵器

每臺鍋爐后部安裝兩臺干式、臥式、板式雙室四電場靜電除塵器，均由福建龍凈環保股份有限公司設計生產。省煤器和電除塵器的飛灰采用氣力輸送，爐底采用固態連續排渣由一臺鋼帶式輸渣機和斗式提升機直接將渣提升到鋼制儲渣倉。每臺鍋爐配備一套濕法煙氣脫硫裝置（FGD）用于除去煙氣中的二氧化硫，吸收二氧化硫后的石灰石漿液經濃縮和脫水，制成石膏后進入石膏庫或石膏倉貯存。

2 微油點火系統組成

大板電站微油點火系統由點火系統、輔助系統以及一次風加熱系統組成，利用少量燃油直接點燃煤粉而實現機組冷啟動。

2.1 微油燃燒器

鍋爐D層裝有氣化微油燃燒器，當鍋爐點火啟動時、或鍋爐處于低負荷穩燃階段，均可利用調節油壓進行簡單的機械霧化，即將燃油擠壓破碎形成微小油滴，再利用高速射流的壓縮空氣對燃油滴直接二次擊碎，霧化成超細油滴，再通過高能點火器引燃，同時利用燃燒產生的熱量對燃油進行加熱、擴容，使燃油在氣化狀態下燃燒，可以大大提高燃油火焰溫度，并急劇縮短燃燒時間。同時，燃燒器中需高速射入空氣以補充燃燒所需氧氣；火焰噴入煤粉燃燒器內可直接點燃燃燒器中的煤粉，如此僅用微量油即可啟動鍋爐，達到鍋爐穩燃的目的。氣化燃燒后的火焰藍色，傳播速度快，中心溫度高達1500～2000 ℃，可作為高溫火核在煤粉燃燒器內直接點燃一級煤粉，從而實現電廠鍋爐冷爐啟動及低負荷穩燃。

2.2 燃油系統

為實現微油點火，在氣化微油油燃燒器需配備專用氣化微油槍，微油系統中每一個分支上均配置氣動油角閥和截止閥。氣化微油槍與油燃燒室配合工作，燃油燃燒后形成溫度很高的火焰，進而引入煤粉燃燒器中，當高壓氣流帶著濃相煤粉通過高溫火核時，煤粉整體溫度將急劇升高并釋放出大量的揮發物，故可以迅速燃燒。已經燃燒的濃相煤粉進入二次室內后，將與稀相煤粉混合并點燃稀相煤粉，實現爐內褐煤煤粉分級燃燒， 進而達到加速爐內煤粉燃燒的目的。燃油系統的穩定運行對滿足爐內點火、停機以及低負荷穩定燃燒的需求。endprint

2.3 壓縮空氣系統

壓縮空氣系統用于推動爐內煤粉的運行，一般可與煙油系統的油槍配合使用，通過氣化微油槍前期的供氧風道提供主燃風，加快燃油器內燃油霧化與燃燒。

2.4 助燃風系統

助燃風系統用來為氣化微油油槍提供一定的后期燃燒的氧量，為氣化微油槍及油燃燒室提供冷卻以及在氣化微油系統停運時保持油燃燒室的清潔，防止管道內煤粉進入，污染油槍及火檢。

2.5 一次風加熱系統

當機組冷態啟動時，可借助一次風加熱系統調節混合風擋板及暖風器進口擋板，控制加熱系統提高冷油溫度，以滿足D磨的風量、溫度等方面的要求。

3 微油點火技術在大板發電中的應用

大板發電公司發電#1機于2014年5月4日啟動，微油點火一次成功，采用微油點火系統點燃煤粉燃燒器中的大量煤粉，從而達到鍋爐冷爐微油點火、低負荷穩燃的目的。運行初期，磨煤機出力較小，導致爐內煤粉燃燒效果一般，后期通過調整給煤量和煤粉控制，燃燒效果明顯提高，確保鍋爐升溫、升壓的平穩控制。微油燃燒器在投粉前位于燃燒器中的微油點火槍處于投運狀態， 磨煤機入口風溫達到規定值后即可投煤。微油點火初期爐內升溫、升壓曲線如圖1所示，在點火升溫過程中，給煤的最低給煤率控制在20～30 t/h，開啟給煤機的下煤閘板后，為保證點火升溫過程及水動力過程的穩定性，水煤比值遠遠大于正常運行時的8：1，由于初期燃盡率較低，所以此階段主蒸汽的最大升溫速率為1.2 ℃/min， 最大升壓速率為0.018 MPa/min，相關技術參數滿足運行規程規定的升溫、升壓速率要求。此外，從圖1中分析可知：（1）一次風速的高低對燃燒器內煤粉的點火和燃燒影響大，一般風速偏低會造成一次風管積粉甚至堵管，而風速過高又可導致煤粉點火推遲。因此選擇合理的點火一次風速，對少油點火燃燒器的穩定燃燒較為重要。（2）煤粉濃度對少油點火燃燒有明顯影響，在一次風速和助燃風壓力不變時，增加給煤量時燃燒狀況好。（3）少油點火過程中煤粉燃燒效率有待提高。使用少油冷爐點火技術，在油槍投用后即可投入煤粉，由于冷爐點火時爐膛溫度和一、二次風溫均很低，不利于煤粉的燃盡。在冷爐點火啟動1.8 h后，測得飛灰可燃物達到10%，煤粉燃燒率可達到90%。隨著機組工作時間的延長，鍋爐膛內溫度、一次風溫度、二次風溫度均有提高，煤粉燃燒效率逐步提高。（4）由于煤粉燃盡較為理想，少油點火期間即使有較多未燃盡煤粉聚集在尾部受熱面，也不會發生受熱面二次燃燒問題，當然，在使用少油啟動過程中還是需要及時進行尾部受熱面的吹灰。

4 結語

在常規鍋爐點火啟動過程中，為避免未燃盡的油滴粘污電極，鍋爐電除塵器無法正常投入，大量煙塵直接排放到大氣中，給環境帶來嚴重的污染，同時煙氣中粉塵會使鍋爐引風機葉片造成磨損，這些均給電廠帶來直接的經濟損失。采用氣化小油槍點火裝置、微油點火技術，電除塵器可以在鍋爐啟動及低負穩燃時正常投入一電場，可大大減少粉塵的排放，避免了環境污染，給電廠帶來巨大的經濟效益及社會效益。經內蒙古大板發電廠微油點火技術的工程實踐，對該技術總結以下幾點，供今后相關火力發電廠技術改造時借鑒。

（1）采用微油點火技術，在冷爐狀態下可以方便、快速、穩定地點燃煤粉，實現以煤代油，節油率可達90%；微油點火系統具有投資少，系統簡單、使用安全可靠等一系列優點，經濟效益非常可觀，是一種值得大力推廣使用地技術。

（2）保持給煤量20～30 t/h、一次風速20 m/s時，冷爐狀態下均能穩定點燃煤粉，燃燒器出口火焰溫度可達1000 ℃。微油點火技術對一次風速和煤粉濃度的適應性很廣。

（3）通過調整給煤量能很好地控制鍋爐升溫、升壓，啟動過程中的過、再熱器壁溫未出現超溫現象。

（4）在少油啟動過程中，煤粉燃盡情況比較理想，在冷爐狀態微油點火技術不會造成尾部受熱面的二次燃燒。

參考文獻

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[3] 張晟.元寶山電廠引進600MW機組褐煤鍋爐燃燒技術研究[D].華北電力大學，2001.

[4] 李衛東，張昀，許傳凱，等.褐煤鍋爐燃燒設備的選型[J].中國電力，2011（2）：49-53.endprint