微油點火技術在綏中880MW超臨界機組直流鍋爐上的應用

孫　偉　寧獻武　王　巖

（1華電電力科學研究院東北分院遼寧沈陽1101792綏中發電有限責任公司遼寧綏中125222 3中國能源建設集團遼寧電力勘測設計院有限公司遼寧沈陽110179）

微油點火技術在綏中880MW超臨界機組直流鍋爐上的應用

孫偉1寧獻武2王巖3

（1華電電力科學研究院東北分院遼寧沈陽1101792綏中發電有限責任公司遼寧綏中125222 3中國能源建設集團遼寧電力勘測設計院有限公司遼寧沈陽110179）

本文闡述了神華國華綏中發電有限責任公司880MW超臨界機組微油點火技術的特點，并介紹了微油點火系統的啟動試驗過程，以及啟動過程中出現的問題及解決方案。

超臨界；直流鍋爐；微油點火

隨著國民經濟的發展，煤炭、石油不可再生資源日益緊張，原油價格不斷上漲，火力發電燃油愈來愈受到限制，節約點火用油意義重大[1]。為了減少原油消耗，電站鍋爐均采用新技術進行節油工作，發展高效、節能的鍋爐啟動點火技術非常重要。

目前電廠鍋爐應用較多的節油技術有等離子及微油點火2種[2]，微油點火技術因煤種適應性好、設備簡單可靠和維護量較小等優點已普遍被電廠采用。在超臨界機組直流鍋爐各個系統中，微油點火系統是至關重要系統。掌握好微油點火技術特點在保證鍋爐乃至整個機組的安全穩定運行、縮短機組啟動過程以及節省燃油消耗等方面具有重大經濟意義。本文介紹了神華國華綏中發電有限責任公司880MW超臨界機組直流鍋爐微油點火技術的應用。

1　綏中880MW超臨界機組微油點火技術改造的背景

1.1項目簡介

綏中發電有限責任公司1號、2號機組節能減排優化升級改造工程，兩臺鍋爐均為俄羅斯塔干羅格鍋爐廠生產的超臨界壓力一次中間再熱直流鍋爐，鍋爐以燃燒神華混煤為主，并摻燒褐煤（寶日希勒煤和勝利煤）、準格爾煤、石炭煤。在機組改造期間，鍋爐增設了微油點火系統。

1.2燃燒系統

鍋爐燃燒系統由東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司進行改造。改造的主要項目如下：（1）采用東方鍋爐自主知識產權技術的高效低氮DBC-OPCC型燃燒器。（2）采用全爐膛深度分級燃燒技術，布置燃盡風和還原風系統。（3）為防止前后墻高溫腐蝕，在燃燒器區域靠前后墻位置布置貼壁風系統。（4）下層12只燃燒器采用微油點火燃燒器。

1.3制粉系統

制粉系統為正壓直吹式制粉系統，原有的8臺MBC-260型平盤中速磨煤機，保留6臺，拆除2臺。增加2臺長春發電設備有限責任公司生產的MPS中速磨煤機，與微油點火燃燒器相對應。原有給煤機全部拆除，增加8臺沈陽施道克公司生產的稱重式計量給煤機。每臺磨煤機出口由六根煤粉管接至爐膛側墻的煤粉噴嘴，運行時投入七層，另一層備用。

1.4燃用煤質的元素分析表

表1　改造煤質特性分析表

2　微油點火系統的工作原理

2.1產品介紹

鍋爐采用微油點火方式，將側墻最下層原有的12只煤粉燃燒器改造成每只燃燒器裝有1只微油油槍的微油煤粉燃燒器。微油點火系統主要包括以下子系統：微油煤粉燃燒器、燃油系統、壓縮空氣系統、助燃風系統、火檢及冷卻風系統、壁溫監測系統和冷爐制粉系統。

2.2微油煤粉燃燒器及其工作原理

微油煤粉燃燒器既具有鍋爐啟、停及鍋爐低負荷穩燃功能，又具有主燃燒器功能。微油煤粉燃燒器充分考慮了設備的防磨防燒損；在燃燒器的后端，一次風彎管、微油油槍燃燒筒組件、濃縮環等部件均采用耐磨材料，以防止磨損現象發生；在燃燒器的前端、中心燃燒筒等部件均采用耐熱鑄鋼的材料。

微油煤粉燃燒器主要由煤粉濃縮裝置和中心燃燒筒組成。微油煤粉燃燒器采用了成熟的分級點火、氣膜冷卻技術。通過合理的布置各濃縮環位置，提高進入中心燃燒筒內的濃相煤粉氣流濃度，然后油火焰將中心筒內的濃相煤粉氣流點燃。稀相煤粉氣流從中心燃燒筒及燃燒器內壁之間的環形通道進入燃燒器前端，起到了冷卻中心筒及燃燒器的作用，稀相煤粉氣流由中心筒內的煤粉火焰點燃，最終實現利用少量燃油直接點燃全部煤粉、節約燃油的目的。微油煤粉燃燒器工作原理示意圖見圖1。

圖1　微油煤粉燃燒器工作原理示意圖

2.3微油油槍

微油油槍結構見圖2所示，微油油槍包括油槍、點火槍、穩燃罩等。根據電廠燃煤特點，油槍設計油壓0.8 MPa～1.5MPa，單只油槍出力120 kg/h。

圖2　微油油槍結構

微油油槍固定安裝在微油煤粉燃燒器上，無需進退裝置，油槍的結構簡單便于拆卸，能夠快速清理油槍及更換配件。

微油油槍采用壓縮空氣霧化，油槍特點是火焰溫度高，剛性好，燃燒效率高，能量密度大。

微油油槍利用壓縮空氣的高速射流將燃料油擠壓、撕裂、破碎，通過油槍噴嘴產生的超細油霧被高能點火器引燃，通過噴嘴霧化后在極短的時間內蒸發氣化。燃燒過程類似于氣化狀態下的均相反應，可以大大提高燃油火焰溫度，并急劇縮短燃燒時間。氣化后的火焰傳播速度快，中心溫度可達1500℃～2000℃。

2.4燃油系統

燃油系統是指將燃油在供、回油母管與微油油槍之間輸送的管路系統，包括從供油母管輸送至微油油槍前端的供油管路和將部分燃油送至回油母管的回油管路。

燃油系統的作用是為微油油槍提供油質清潔、壓力穩定的燃油。燃油系統的供油選自爐前燃油母管，從原輕油系統接出微油系統專用的油管路，再通過金屬軟管引至油槍。回油管路的作用是在油槍工作和調節過程中將未進入油槍的燃油送回到電廠的回油管道上。

2.5壓縮空氣系統

壓縮空氣系統的作用是為油槍提供清潔、壓力穩定的霧化及吹掃用壓縮空氣。壓縮空氣管路從鍋爐儀用壓縮空氣母管接出。

壓縮空氣設計壓力0.5 MPa～0.6MPa，單只微油油槍用氣量0.2Nm3/min。

2.6助燃風系統

助燃風系統主要滿足微油油槍點火及穩定燃燒時風量的要求，在微油油槍不投運時，需維持助燃風投運進行吹掃和冷卻燃燒筒。微油助燃風取自鍋爐冷一次風母管，溫度為常溫，助燃風壓力高于1500Pa，最大用量900m3/h。

2.7火檢及冷卻風系統

每只微油油槍上安裝一支火檢，用于監測微油油槍的著火情況。

火檢冷卻風系統主要為火檢提供冷卻及吹掃風，由原火檢冷卻風管道接入，單只火檢探頭冷卻風風量25.5m3/h，冷卻風風壓不小于3000Pa。根據火檢系統監測情況，確保微油油槍著火正常后再投入煤粉，以保證點火過程的安全、穩定及煤粉著火后燃燒效果良好。

2.8壁溫監測系統

由于微油煤粉燃燒器是一種內燃式燃燒器，為防止燃燒器內部壁面超溫，保證燃燒器安全、正常運行，在微油煤粉燃燒器內設壁溫監測系統。

每只微油煤粉燃燒器上安裝1套K分度雙支熱電偶，由爐外熱電偶導管插入燃燒器。熱電偶的測溫范圍為0℃～800℃，燃燒器壁溫控制在650℃以內。

2.9冷爐制粉系統

由于鍋爐采用直吹式制粉系統，鍋爐冷態啟動時，無制粉用的熱風。為盡快制取合格的煤粉送入鍋爐和減少燃油燃燒、降低生產成本，裝設冷爐制粉系統以解決磨煤機制粉所需熱風的來源問題。

冷爐制粉系統是一套制取熱風的換熱裝置，在鍋爐冷態啟動時提供滿足磨煤機啟動要求的熱風以干燥煤粉以及確保磨煤機出口風粉混合物溫度高于水氣露點以防水氣凝結而造成煤粉結塊。當空氣預熱器出口風溫滿足磨煤機制粉要求時，冷爐制粉系統即可停止運行。

換熱裝置布置在鍋爐一側熱風母管的旁路風道上，利用輔助蒸汽加熱一次風。換熱裝置設計參數：輔助蒸汽壓力1.0MPa，輔助蒸汽溫度300℃，加熱一次風風量32kg/s，入口一次風風溫-10℃，出口一次風風溫150℃～160℃。

3　微油點火系統控制邏輯修改情況

為保證微油點火系統投運后不會造成鍋爐爆燃和其他不安全事件，結合微油點火系統的改造情況，對鍋爐邏輯進行了部分修改。

3.1微油煤粉燃燒器對應磨煤機啟動條件的修改

在1號磨煤機和5號磨煤機啟動條件的點火能量滿足條件中，增加了“磨煤機對應的所有微油油槍點火全部成功，或有3臺及3臺以上給煤機運行超過10min，或轉向室煙溫度大于400℃且一次風溫度大于180℃”。

3.2微油煤粉燃燒器對應磨煤機保護跳閘條件的修改

在1號磨煤機和5號磨煤機的保護跳閘條件中，增加了“在微油點火模式下，對應給煤機運行180s且任意1只微油煤粉燃燒器無火檢延時30s，或對應給煤機運行180s且任意2只微油煤粉燃燒器無火檢延時10s”。

3.3微油油槍保護跳閘條件的修改

為避免鍋爐微油點火過程中因點火失敗頻繁吹掃導致爐膛溫度下降，同時為避免微油煤粉燃燒器因缺少冷卻風導致燃燒器燒損，在微油油槍保護跳閘條件中，增加了磨煤機一次風流量低則對應微油油槍跳閘和磨煤機出口門關閉則對應微油油槍跳閘。

4　微油點火系統試驗

4.1冷態試驗

4.1.1微油油槍的定位

在鍋爐冷態下，借助于爐內升降平臺，按照廠家提供的圖紙進行微油油槍定位。微油油槍圖紙見圖3。

圖3　微油油槍圖紙

4.1.2微油燃燒器內、外二次風門調節裝置及助燃風風門擋板定位

在鍋爐冷態下，按照廠家提供的資料進行微油燃燒器內、外二次風門調節裝置及助燃風風門擋板定位，結果詳見表2。

表2　微油燃燒器內、外二次風門調節裝置及助燃風風門擋板定位表

4.1.3微油燃燒器對應粉管的一次風風速調平試驗

在鍋爐冷態下，進行了微油燃燒器對應粉管的一次風風速調平試驗，試驗結果見表3和表4。

表3　1～6號微油燃燒器對應粉管的一次風風速調平試驗結果

表4　25～30號微油燃燒器對應粉管的一次風風速調平試驗結果

4.2微油點火啟動情況

2014年8月25日，2號鍋爐首次微油點火投粉，2號機組整套開始啟動試運。

6:10依次啟動引風機、送風機、一次風機和密封風機，進行爐膛吹掃。

7:00爐前燃油母管油壓3.88MPa，微油母管油壓1.5MPa，微油二次風風壓0.5kPa，助燃風風壓1.0kPa，依次投入25～30號微油油槍、1～6號微油油槍。

9:40投入1號磨煤機冷爐制粉系統暖磨。

10:00啟動1號磨煤機，給煤量15.1t/h，一次風量75.0t/h，磨煤機入口一次風溫140℃，磨煤機出口風溫72.0℃，磨煤機分離器轉數49.4r/min。

16:20投入5號磨煤機冷爐制粉系統暖磨。

16:43啟動5號磨煤機，給煤量12.2t/h，一次風量86.7t/h，磨煤機入口一次風溫135.6℃，磨煤機出口風溫68.8℃，磨煤機分離器轉數61.5r/min。

通過就地人孔門觀察，微油燃燒器及磨煤機投入期間，微油燃燒狀況良好，火焰呈金黃色，火焰尾部無黑煙生成。

2號機組并網前微油燃燒器和制粉系統投運情況見圖4和圖5。

在整套啟動過程中，2號機組共啟動3次。第1次啟動消耗燃煤4639.0t，消耗除鹽水1685.0t，消耗燃油114.7t；第2次啟動消耗燃煤25601.0t，消耗除鹽水1371.9t，消耗燃油79.7t；第3次啟動消耗燃煤85761.7t，消耗除鹽水6489.1t，消耗燃油22.8t。由于前2次啟動在低負荷進行了較多試驗、燃油消耗量較大，第3次啟動與正常啟動耗油接近，而改造前機組啟動1次燃油消耗量在200t以上，可見微油系統技術的應用大大節省了燃油的消耗量。

圖4　微油燃燒器

圖5　制粉系統總貌

4.3微油點火投運過程存在的問題及對策

在微油油槍初期試點火及機組帶負荷試運過程中發現一些問題，并對問題的原因進行分析并處理，微油投運效果比較滿意。

4.3.1在微油油槍試點火期間，微油油槍多次點火失敗。經現場檢查并分析原因，發現鍋爐微油油槍控制閥距微油油槍較遠，因而燃油管道系統充油時間較長。在確保設備安全和微油油槍順利點火的前提下，與設備廠家進行探討后，將微油油槍控制邏輯中點火失敗的判斷時間由15s改為25s。邏輯更改后微油油槍都能正常點火。

4.3.2在機組整套啟動試運期間，手動停止1號、5號磨煤機時，需關小熱一次風、開大冷一次風進行磨煤機通風，此時易觸發一次風風量低跳閘條件而引起微油油槍跳閘。當微油油槍跳閘后，運行人員需再手動投入油槍，從而增加了運行人員操作量。在與電廠和廠家人員探討后，將一次風風量低跳閘微油油槍的定值由65t/h降至30t/h。

4.3.3在機組帶負荷試運期間，發現火檢冷卻風風壓低，因而微油油槍火檢檢測器探頭積灰嚴重、影響微油火檢正常運行。與設備廠家查看現場后，決定將微油油槍火焰檢測器插入深度減少100mm，緩解了火焰檢測器的積灰程度。此方法不能從根本上解決積灰問題，必需進行性能試驗以確定火檢冷卻風機出力是否能滿足運行要求。

5　結語

通過各方全力配合，綏中電廠微油點火技術取得成功，為電廠節省了大量燃油消耗，保證機組的安全穩定經濟運行。微油點火技術可以滿足綏中電廠點火初期升溫升壓的需要，能達到啟動期間節油的目的。

[1]沈明德,顏祝明,熊凱,周巧明.微油點火穩燃技術在600MW超臨界機組上的應用.廣東電力,2008（1）:66-69.

[2]金非,孫文華,趙恒斌.微油點火技術在直吹式制粉系統鍋爐上的應用.中國電力,2009（9）:38-41.

孫偉（1975—），男，碩士，高級工程師，主要從事火力發電廠鍋爐試驗工作。