氣化微油點火技術在300?MW機組的應用

蘇志鵬

（廣東粵華發電有限責任公司，廣東　廣州　510731）

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氣化微油點火技術在300?MW機組的應用

蘇志鵬

（廣東粵華發電有限責任公司，廣東廣州510731）

〔摘 要〕介紹了氣化微油點火技術的工作原理和優勢，從氣化微油點火系統組成、氣化微油點火燃燒器設計、控制系統、燃油系統等方面分析了某發電廠氣化微油點火技術的改造方案，總結、分析了運行中容易出現的問題，并提出了針對性的防控措施。

〔關鍵詞〕氣化微油點火；油槍；燃燒器；尾部煙道；二次燃燒

0　引言

隨著我國經濟建設的高速發展，我國對能源的需求量也越來越大，尤其是對石油的需求量急劇增加。由于我國石油資源相對匱乏，因此節約石油非常重要。火電廠每臺300MW機組每次鍋爐點火啟動和助燃的燃料油都超過150t，對石油的消耗量非常大。氣化微油點火技術不僅具有初期投資少、煤種適應性廣、系統簡單、操作方便、維護工作量小、環境污染小等突出優點，而且可以大幅減少火電廠點火啟動和助燃的燃料油，降低發電成本，為企業創造經濟效益；同時該技術還符合國家政策，具有良好的社會效益。為此，某發電廠對該廠6號爐進行了氣化微油點火技術改造。

1　設備簡介

該發電廠6號爐為上海鍋爐廠生產的SG-1 025/16.7-M313 UP型直流燃煤鍋爐，于1989年12月投產。鍋爐為單爐膛、露天布置，采用一次上升式管圈；制粉系統采用中間儲倉式制粉系統，固態排渣，平衡通風；燃燒器為直流式四角布置切圓燃燒，每組燃燒器均設有5層一次風噴嘴和7層二次風噴嘴，一二次風間隔布置。

2　氣化微油點火技術原理

2.1基本原理

氣化微油點火技術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，然后已經著火燃燒的煤粉與更多煤粉混合并點燃它們，分級燃燒，逐級放大，進而達到點燃煤粉的目的。

2.2冷爐微油點火燃燒器的工作原理

冷爐微油點火燃燒器的工作原理是，在微油氣化油槍與高強度油燃燒室配合下，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燃燒區，當濃相煤粉通過氣化燃燒的高溫火核時，溫度急劇升高、破裂粉碎，釋放大量的揮發分，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內與稀相煤粉混合并將其點燃，實現煤粉的分級燃燒，逐級放大燃燒能量，達到點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荷穩燃的需求。

3　改造方案

氣化微油點火系統由微油點火燃燒器、控制系統、燃油系統、點火裝置、壓縮空氣系統、助燃風系統、火檢系統和燃燒器壁溫監測系統組成。針對該發電廠6號爐的具體情況，將下層4只一次風噴口改成微油點火燃燒器，在實現鍋爐微油冷爐啟動和低負荷穩燃的前提下，確保原主燃燒器的功率及基本性能不變，同時兼具主燃燒器的功能。

3.1微油點火燃燒器

微油點火燃燒器結構如圖1所示。對微油點火燃燒器性能的評價應充分考慮其作為點火燃燒器和主燃燒器2種不同功能時的特性。作為點火燃燒器時，應重點考慮節油率、煤粉燃燼率、燃燒器功率等方面的特性；作為主燃燒器時，應重點考慮燃燒效率、穩燃等方面的特性。

圖1　微油點火燃燒器結構

3.2控制系統

微油點火控制系統包括對燃油系統、壓縮空氣系統、滅火保護等的控制。在就地配置就地點火控制柜以就地控制各閥門、點火器的動作，同時可就地/遠程切換。在DCS中增加控制畫面，將所有熱工信號直接送至DCS，由DCS統一調度控制，所有操作和保護均通過DCS實現，這非常有利于培養運行人員操作習慣和控制系統的一體性。增加“微油模式”，用于選擇是采用微油邏輯還是機組常規邏輯進行鍋爐的安全保護。

3.3燃油系統

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

3.4點火裝置

油槍點火裝置采用高能打火器進行點火。高能打火器由高能打火變壓器、點火槍、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

壓縮空氣作為微油的霧化介質及燃油管道的吹掃介質，對氣化微油點火系統的穩定運行至關重要。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；經空氣過濾器過濾后，再用不銹鋼支管接入各角的油槍上，用于對氣化微油槍前期進行供氧及霧化，并用不銹鋼支管進行吹掃。

3.6助燃風系統

助燃風系統母管從鍋爐送風機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。助燃風系統母管配置調節閥和壓力變送器，用以保持助燃風系統管道風壓的恒定，確保微油槍燃燒穩定。各個角均配置手動通風碟閥，用以配平各角風量。

3.7火檢系統

微油點火燃燒器改造后需單獨設置火檢裝置接入DCS，作為機組啟動時的火檢信號參與滅火保護等功能。火檢冷卻風母管用管道從鍋爐火檢冷卻風母管接出，并通過金屬軟管與火檢裝置連接。

3.8燃燒器壁溫監測系統

為防止發生燃燒器壁面超溫損毀，在每只燃燒器壁面上設置2個壁溫測點，溫度信號接入DCS，實時監測燃燒器壁面溫度。當壁溫溫升過快或壁溫超出500℃時，可通過及時調整煤粉量和一、二次風速對燃燒器壁面進行冷卻，防止燃燒器燒壞。

4　運行中易出現的問題及防控措施

該發電廠6號機組采用上述新技術后，鍋爐啟動直至機組并網、帶滿負荷運行，節油效果十分顯著，但在實際應用中也暴露出一些問題。為使用好這項新技術，充分發揮它的作用，對發電廠6號機組正常運行過程中氣化微油點火技術存在的問題進行分析和總結。

4.1二次燃燒及飛灰自燃問題

微油點火控制系統設計較為完善，確保了鍋爐冷態微油點火啟動的安全運行。但由于在微油點火啟動過程初期投入的煤粉燃燼率相對較低，必然會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題，成為微油點火過程中運行人員和工程技術人員必須關注的問題。

4.1.1尾部煙道二次燃燒分析及防控

根據工程實踐經驗，微油點火模式運行下的機組產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。微油點火啟動初期，未燃燼煤粉含碳量較多，但揮發分很少；根據數據顯示，未燃燼煤粉近似于無煙煤，而無煙煤的著火溫度為700-800℃，很難燃燒。

（2）未燃燼煤粉的周圍環境。未燃燼煤粉主要集中于尾部煙道區域，主要是在SCR催化劑、空預器、省煤器灰斗和電除塵灰斗中。這部分區域溫度一般均小于400℃，在正常通風情況下不具備煤粉燃燒條件。

但在以下情況時，尾部煙道二次燃燒的可能性會有所增加。

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

（2）鍋爐長時間處在微油點火模式下運行，如遇鍋爐停爐，在關閉送、引風機后，會出現爐內通風不暢的情況，因此必須采取措施，防止尾部煙道二次燃燒。

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

（1）點火初期應在確保點火油槍燃燒穩定的前提下投入氣化微油點火系統，應具備以下前提條件：

① 霧化風壓力0.10-0.25MPa，微油油壓1.0-2.0MPa；

② 助燃風風壓2 000-3 000Pa；

③ 火檢系統工作正常。

（2）值長在機組微油點火啟動期間應確認燃燒的是揮發分較高的煤（收到基揮發分≥25％），確保微油冷爐點火啟動成功。

（3）給粉機啟動后，按常規操作控制給粉機轉速，應在現場觀察煤粉著火情況。發現爐內燃燒情況惡劣、爐膛壓力波動大時，應采取提高燃油流量（更換大型號油槍噴嘴），調整風量及一次風速、煤粉濃度、爐膛總風量等措施。若燃燒仍不好，應立即停止給粉機和微油槍運行，進行爐膛吹掃，查明原因，重新啟動。

（4）微油點火啟動期間，應加強對輸粉系統的監視，當出現微油跳閘和煤粉著火不好的情況時應及時通知值長和當值調試指揮。

（5）微油點火啟動期間，應加強監視空預器出入口煙溫。當排煙溫度不正常上升或空預器出口煙溫大于入口煙溫時，應立即查明原因，及時處理。判斷為著火時應按尾部煙道二次燃燒處理。

（6）點火前投入SCR聲波循環吹灰。點火后，在25％機組額定負荷下連續投入空預器吹灰，并到就地確認吹灰器動作正常。

（7）鍋爐停運后，應加強爐膛吹掃工作，吹掃時間以達到相應煙囪不冒煙為準。在吹掃期間應維持空預器連續吹灰。

4.1.2飛灰自燃防控措施

為防止飛灰在電除塵灰斗、倉泵、灰庫內自燃，采取了如下措施。

（1）點火前，應確認省煤器、各電場倉泵清理干凈，防止堵塞。點火期間應保證除灰系統正常工作，并在試運中每次停爐期間，確認電除塵灰斗和倉泵的灰已輸送干凈，防止積灰自燃。

（2）點火期間，輸灰系統采取定時輸送方式，加快電除塵灰斗的輸灰速度，待機組負荷大于150MW時再恢復其正常輸送速度。

（3）嚴格監視輸灰系統的運行，出現堵灰時立即處理，必要時可停止該電場電除塵灰斗的運行。

（4）一定要確認電除塵灰斗及倉泵的灰輸送干凈后才能停止輸灰系統運行。

（5）灰庫存灰不宜超過2h，在有條件的情況下灰庫應連續出灰。

（6）灰庫值班人員應遵守24 h值班制度，出現異常情況及時匯報。

4.2其他常見問題及處理

經過4個月的運行，該發電廠6號機組在升、停爐及事故處理過程中氣化微油點電火系統出現的故障總結如表1所示。

表1　氣化微油電火系統故障總結

5　結束語

該發電廠使用氣化微油點火系統后，在鍋爐點火、沖轉、并網、帶滿負荷全過程中，可以提前投給粉機，現冷態啟動需約40t燃油，較未使用該點火系統前減少約100t燃油，經濟效益顯著，達到并超過了預期要求。該發電廠在使用氣化微油點火系統幾個月內未發現鍋爐尾部煙道二次燃燒及爐內滅火打炮現象，燃燒器也沒有出現結焦現象。在鍋爐升、停爐過程及事故處理中氣化微油點火燃燒器投切自如、迅速，滿足了機組啟動的各項要求。

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收稿日期：2015-10-14；修回日期：2016-02-01。

作者簡介：

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。