微油點火技術在200MW貧煤機組的應用

張慶瑜

（華電能源股份有限公司富拉爾基發電廠，黑龍江齊齊哈爾　161041）

微油點火技術在200MW貧煤機組的應用

張慶瑜

（華電能源股份有限公司富拉爾基發電廠，黑龍江齊齊哈爾161041）

微油點火技術是用微量的油（20－40kg/h），通過專門設計的燃燒器，實現分級燃燒和能量逐級放大，最終引燃絕大多數煤粉。與傳統啟動點火方式比較，該技術的成功應用，大幅度降低了鍋爐冷爐點火啟動、鍋爐停運及低負荷穩燃時的用油量，節油效果非常顯著。另外，由于油槍油量小且氣化燃燒完全，使得點火初期煤粉燃燼率高，能有效控制鍋爐冷爐點火初期“冒黑煙”現象，而且在鍋爐點火啟動初期，就可投入電除塵，徹底解決了燃煤機組啟動初期的污染物排放問題，因此還具有相當高的環保價值。

微油點火技術低負荷穩燃油槍改造節油降耗環保

1　微油點火工作原理

1.1微油點火氣化燃燒的工作原理

利用機械霧化將燃料油擠壓、撕裂，再用壓縮空氣噴射沖擊進一步破碎霧化，產生超細油滴后通過高能點火器引燃，同時巧妙地利用燃燒產生的熱量對燃油霧滴進行加熱、擴容，使燃油在極短的時間內蒸發氣化。由于燃油是在氣化狀態下燃燒，可以大大提高燃油火焰溫度，并急劇縮短燃燒時間。氣化燃燒后的火焰，正常呈藍色，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，從而實現電站鍋爐啟動、停止以及低負荷穩燃。

1.2微油點火燃燒器的工作原理

微油氣化油槍與高強度油燃燒室配合，燃燒后形成溫度梯度很大的高溫油火焰。高溫油火焰引入煤粉燃燒器一級燃燒區（濃度較高的煤粉區），當濃相煤粉通過氣化燃燒的高溫火核時，煤粉顆粒的溫度急劇升高、破裂粉碎，釋放出大量的揮發份，并迅速著火燃燒；已著火燃燒的濃相煤粉在二次燃燒區內與稀相煤粉混合并點燃稀相煤粉，實現了煤粉的分級燃燒，燃燒能量逐級放大，達到點火并加速煤粉燃燒的目的，大大減少煤粉燃燒所需引燃能量。滿足了鍋爐啟、停及低負荷穩燃的需求。

2　微油點火系統組成

微油點火系統主要由下面系統構成：（1）微油點火系統。（2）煤粉燃燒系統。（3）熱工控制與保護系統。（4）輔助系統。

2.1微油點火系統

（1）與微油點火裝置相配套的燃油系統；（2）微油量氣化油槍（帶輔助氣化油槍）；（3）高強度油燃燒室；（4）高能點火裝置和火焰監視器；（5）壓縮空氣系統，為氣化油槍提供霧化動力；（6）高壓油配風系統，為油燃燒室提供冷卻和氧量。

表1　微油啟動過程中煤粉燃燼情況分析表

表2　微油改造前、后，機組啟動用油量及節約費用表

表3　微油改造前、后，機組停運用油量及節約費用表

2.2煤粉燃燒系統

（1）煤粉濃縮裝置；（2）點火煤粉燃燒器；（3）燃燒器周界冷卻風系統；（4）制粉系統和送粉系統。

2.3控制保護系統

（1）DCS系統；（2）就地控制箱；（3）火檢保護系統；（4）就地被控設備。

控制保護系統對點火系統、燃燒系統和制粉系統進行控制保護和過程參數監測，保證鍋爐安全、穩定、可靠運行。

2.4輔助系統

（1）燃燒器壁溫監測系統；（2）冷爐制粉干燥劑油加熱系統。

3　微油點火裝置的系統改造

本次微油點火技術改造，根據我廠鍋爐燃用煤質的情況，經過詳細的設計計算，將拆除#4爐#2、#5角上、中、下三層，共計6個煤粉燃燒器，安裝上微油點火煤粉燃燒器。為保留原燃燒器的燃燒功能，經過改造后的噴口出口凈面積與原噴口相比無變化，噴口一次風速維持原設計值。

其改造范圍如下：

（1）利用原有的制粉系統和風道。

（2）將原有燃燒器改為微油點火燃燒器。

（3）利用原有燃油系統，由爐兩側原來燃油系統，引出2條新的分油管道（φ18×3鋼管），并在分油管道上，增設了油截止閥、油過濾器、各角截止閥、氣動球閥。然后由金屬軟管將燃油引入微油油槍中。

表2備注：

多用煤量：為啟動微油方式時，比原來大油槍，節省燃油所多消耗的煤粉量。

多用煤量計算方法：（1）節省燃油量x燃油發熱量/燃煤的折算發熱量；（2）燃煤的折算發熱量=每kg燃煤發熱量－每kg固定碳的發熱量×煤灰分含量×飛灰可燃物

節省費用計算方法：節省燃油量×0.8（當前油價）－多用煤量×0.044（當前煤價）萬元。

（4）利用電廠原有壓縮空氣源，用金屬軟管將壓縮空氣引入微油油槍中。

（5）在鍋爐零米，增設2臺高壓風機，由高壓風機出口向鍋爐引一根Ф219×5鋼管，然后在該鋼管上，分別各引一根Ф159×3鋼管到#2、5角，最后分別接入各燃燒器的主油槍、輔助油槍、火檢等。

（6）在集控室加裝火焰監視器，在DCS中增加操作畫面。

從改動范圍可以看到，微油燃燒技術中的燃油、制粉、壓縮空氣系統均可利用原有系統，現場改動工作量不大。

4　微油點火裝置改造后的實際應用

4.1冷態啟動過程

我廠#4爐小修后，于2009年4月11日上午9：00點開始，首次進行微油點火啟動試驗。

9：00整，分別啟動引風機和送風機全開二次風擋板，對爐膛進行吹掃。

9：10分，啟動高壓風機，調整風壓為5KPa。

9：15分，啟動#2磨煤機，投用#2角高溫爐煙側，微油點火系統主油槍（微油壓力為2.0Mpa，油槍出力為40kg/h），微油一次點火成功。

9：23分，依次投入#2磨煤機上、中、下三層微油點火系統主油槍（微油壓力為2.0Mpa，油槍出力為40kg/h）。

9：28分，從DCS監控系統反應情況來看，燃燒良好。因此，嘗試性地少量增加燃煤量，煤粉瞬時點燃，微油燃燒器噴口出口火焰溫度為665～845℃；考慮到啟動初期風溫和爐膛溫度較低，不利于煤粉燃燼。

9：36分，投入高溫爐煙側2只輔助油槍（主槍和輔槍總出力約為120kg/h），并將給煤量提升至30%，噴口火焰溫度可達到1000℃。

燃燒穩定之后，通過調整給煤量，來控制升溫、升壓過程。實際運行表明，微油燃燒的升溫升壓過程比使用大油槍更容易控制，曲線也更加平滑。

4月12日18：30～19：40應我廠要求，進行鍋爐微油系統熄火后，重新點火試驗，目的是使每個運行值的操作員，都能熟悉微油點火操作。期間，由于微油壓縮空氣電磁閥故障，微油點火未能正常啟動，經廠家處理后，點火成功。

4.2鍋爐升溫、升壓

微油點火系統在升溫升壓過程中，和傳統的大油槍相比有著非常大的優勢。傳統啟動過程，由于油量無法靈活控制，每次大油槍的投運，都會帶來機組燃料量的大幅變化，相應的汽溫、汽壓變化也較大，而微油點火啟動，則可以通過對燃料量的調整，來控制相關運行參數，使得相應的汽溫、汽壓變化也較為平緩。此外，微油點火啟動過程中，過、再熱器壁溫均未出現超溫現象。

4.3微油點火過程飛灰可燃物和燃燒器壁溫

微油點火過程中，飛灰可燃物數值比較見下表1。

從上表1的數值分析可見，即使適當加大油量，飛灰可燃物在啟動初期也只有28－34%。而且在使用微油過程中，燃燒器壁面溫度也不高于500℃。

5　應用效果及存在問題

（1）我廠成功應用微油點火技術，取代了原有的大油槍啟動方式。在鍋爐點火啟動、升溫升壓、汽機沖轉、發電機并網等冷態啟動過程中，安全平穩地完成了機組啟動。此外，微油點火技術，還能夠避免發生爐膛爆燃、尾部煙道二次燃燒、燃燒器結渣等事故。

（2）利用微油燃燒器啟爐，投煤后煤粉能順利點燃，火焰明亮，燃燒器噴口火焰溫度始終保持在較高溫度＞1200℃，燃燒器壁溫＜500℃，燃燒器長期運行壁溫正常、不結焦。在給煤量高于36t/h后，未投點火油槍和啟動油槍的情況下，煤粉能迅速被引燃，著火距離適中，燃燒穩定。

（3）冷爐啟動初期，飛灰含碳量較低，煤粉燃燼率高，有效控制了鍋爐冷爐點火初期冒黑煙現象，實現在點火初期可以投入電除塵運行，解決了啟動初期的環保問題。

（4）氣化微油點火的煤種適應性廣。通過優化設計和調節每支微油點火油槍的出力，微油點火系統可以實現機組在煙煤、貧煤和無煙煤等不同煤種下的冷爐啟動和超低負荷穩燃。

（5）節油效果明顯，經濟效益巨大。微油系統的使用，可大幅度降低鍋爐冷爐點火啟動、鍋爐停運及低負荷穩燃時的用油量。在鍋爐燃燒不穩定和煤種變化較大的情況下，通過投入微油系統代替傳統的大油槍（6支單支出力為2.噸/小時的啟動油槍），實現鍋爐的低負荷穩燃，從而提高鍋爐的安全性和穩定性，節省了大量的燃油。

（6）從幾次點火過程中看出，爐膛溫度和煤粉細度很關鍵，對煤粉投入時的著火情況影響較大。另外由于微油系統的氣動閥、電磁閥故障，對燃燒不利，使得爐膛燃燒擾動大，負壓和水位波動大

6　效益分析

氣化微油點火和超低負荷穩燃技術，實現了鍋爐冷態點火并加速煤粉燃燒，大大減少煤粉燃燒所需引燃能量，滿足了鍋爐啟、停及低負荷穩燃的需求。該技術大幅度減少了電廠鍋爐點火啟動和助燃用油，以煤代油，大大降低了發電成本，為企業創造巨大的經濟效益。同時該技術符合國家政策，具有良好的社會效益。

6.1經濟效益

我廠#4爐成功應用氣化微油點火技術實現了冷爐啟動，為電廠節約了大量燃油，創造了巨大的經濟效益。與未實施微油改造鍋爐啟動相比，經濟效益非常明顯。

表2為按照機組各項啟動曲線及考慮機組實際情況，微油改造前后，機組估計啟動用油量比較及節約費用（不考慮啟動鍋爐用油、不考慮過程中出現缺陷耽擱時間的油量消耗）。

表3為按照機組各停運曲線及考慮機組實際情況，微油改造前后，機組估計停運用油量及節約費用比較（不考慮啟動鍋爐用油、不考慮過程中出現缺陷耽擱時間的油量消耗）。

6.2環保效益

按照常規的運行方式，機組在啟動、停止及低負荷燃油穩燃運行時，鍋爐必須采用油煤混燒方式。為避免未燃盡的油滴粘污電極，因此，鍋爐電除塵器無法正常投入，造成大量煙塵直接排放到大氣中，給環境帶來嚴重的污染。同時煙氣中的粉塵，也會對鍋爐引風機葉片造成磨損，這些均給電廠帶來間接的經濟損失。而采用氣化微油點火方式啟動鍋爐，由于油槍油量小且氣化燃燒完全，使得啟動初期，煤粉燃燼率高，能有效控制鍋爐冷爐點火初期冒黑煙現象，大大減少粉塵及其他污染物的排放，避免了對環境污染，給電廠和社會帶來顯著的環保效益和社會效益。

7　結語

微油點火裝置是近年來，在國內探索出來的新一代高效、經濟、低污染的燃燒技術，而且得到了迅速的商業推廣，并成為國內鍋爐穩燃、助燃首選的高經濟、低污染的新型技術。微油點火技術雖然開發時間不長，在國內，不論是理論研究，還是設計、制造以及運行方面都日漸成熟，雖然微油點火技術取得了初步成功，但是還需要不斷探索、不斷總結，使其真正達到安全、節能、環保的目的。

［1］樊泉桂，閻維平.鍋爐原理［M］.中國電力出版社，2003.

［2］黃新元.電站鍋爐運行與燃燒調整［M］.中國電力出版社，2002.

［3］華電富拉爾基發電廠氣化微油點火系統說明書［z］.北京世新偉業燃燒設備科技有限公司，2009.

張慶瑜（1982—），男，遼寧朝陽人，滿族，熱能動力專業，工學學士學位，助理工程師，現從事火力發電廠生產運行工作。