張健

摘 要：微油點火穩(wěn)燃技術(shù)是一項新型節(jié)油技術(shù)，通過對工作原理及工程中的應(yīng)用分析，論述了國華徐州發(fā)電有限公司百萬機組采用了微油點火技術(shù)能大大降低燃油消耗量，改善鍋爐啟動工況，特別對我廠無旁路機組具有較高的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

關(guān)鍵詞：百萬機組 微油點火技術(shù) 高效節(jié)能 先進環(huán)保

中圖分類號：TK227 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0149-02

微油點火燃燒技術(shù)在國華徐州發(fā)電有限公司百萬機組1、2號鍋爐上得到成功應(yīng)用，該技術(shù)成熟、設(shè)備簡單、維護工作量小，同時微油點火燃燒器既可作為主燃燒器，也可作為輔助燃燒器，不但能滿足冷爐點火啟動要求，而且能實現(xiàn)低負(fù)荷鍋爐穩(wěn)燃，利于機組安全可靠、經(jīng)濟地運行。微油點火燃燒器技術(shù)實施后節(jié)油率在95%以上，隨著油價的不斷上漲，能取得可觀的經(jīng)濟效益。

1 徐電微油點火裝置簡介

徐電一期工程采用上海鍋爐廠生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流塔式爐，鍋爐型號：SG3099/27.46-M545，采用先進的LNTFS燃燒系統(tǒng)、中速磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)、一次再熱、單爐膛單切圓燃燒、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)塔式布置。

每臺磨煤機對應(yīng)的直吹輔助風(fēng)中安裝一只普通油槍，每層4只，共6層24只，單個油槍耗油量2000 kg/h，單層油槍投用時耗油8000 kg/h。在2號磨煤機對應(yīng)的8只煤粉噴嘴中（從下往上第二層）增裝微油點火油槍，油槍出力80 kg/h，8套/爐，總耗油640 kg/h，該層燃燒器不參與擺動調(diào)節(jié)。油槍主要由大螺帽、旋流盤、混合室、油槍管及金屬軟管組成。油經(jīng)油孔流出時靠高壓空氣噴出吹散成微小顆粒進入混合室，形成油霧，充分混合后經(jīng)大螺的噴口噴出。該系統(tǒng)可在爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）指令下自動地把點火槍、油槍送入爐膛、打火、噴油點燃，并借助火焰檢測裝置把著火信號送出，點火槍自動退出爐膛，該系統(tǒng)可以用于鍋爐啟動點火及低負(fù)荷穩(wěn)燃。

微油點火裝置配備低壓高能點火，它由高能點火器（LDH）、高壓接觸電纜（LJZ）及半導(dǎo)體電咀（LDZ）通過M18×1，M25×1.5螺紋連接而成，可直接點燃天然氣、液化石油氣、煤油、柴油、重油、渣油等與空氣混合之氣體。抗污染能力強，能在水、乙醚、酒精中打火發(fā)火端即使結(jié)焦亦能打火，性能優(yōu)越于高壓間隙點火。高能點火器輸入交流220 V 50 Hz電壓經(jīng)變壓B升壓至2500 V，并經(jīng)硅堆組成的橋式整流器變成直流向電容C充電，達(dá)到2500 V（即放電管R-12的放電電壓）放電管放電，在半導(dǎo)體電咀LDZ發(fā)火間隙處打出火花。R1用來整定發(fā)火頻率，R2保證發(fā)火間隔中，電容中電壓泄放掉，增加了設(shè)備維修的安全性，R3用來保護半導(dǎo)體電咀故障時不損壞設(shè)備。

微油點火主要技術(shù)參數(shù)如下。

燃油品質(zhì)：輕柴油；

霧化方式：壓縮空氣霧化；

進油額定壓力/壓縮空氣壓力：0.7～1.0/0.6～0.8 MPa；

油槍額定出力：50-90 kg/h。

2 點火原理

2.1 點火原理

微油煤粉直接點火利用強化燃燒技術(shù)使燃油充分燃燒，很小的燃油量（根據(jù)燃用煤種不同，著火溫度不同，燃油量可在20～300 kg/h之間）就可獲得一個剛性較強、溫度較高的穩(wěn)定火炬，由于該火炬溫度可達(dá)1300 ℃～1600 ℃，當(dāng)煤粉通過火炬時很快受熱，并使煤粉顆粒破裂粉碎，迅速被點燃。根據(jù)分級燃燒的原理，使煤粉在點火初期就盡可能充分燃燒，達(dá)到煤粉鍋爐點火啟動和低負(fù)荷穩(wěn)燃的目的。

2.2 煤粉燃燒機理

微油煤粉直接點火燃燒器中煤粉燃燒充分應(yīng)用了分級燃燒的成熟技術(shù)，根據(jù)微油燃燒有限能量不可能同無限的煤粉量及風(fēng)速相匹配的原則設(shè)計了多級燃燒器，應(yīng)用多級放大的原理，使系統(tǒng)的風(fēng)粉濃度、氣流速度處于一個十分有利于點火的工況條件，從而完成一個持續(xù)穩(wěn)定的點火、燃燒過程。

2.3 油槍的強化燃燒技術(shù)

強化燃燒油槍利用提高空氣氣流速度、使氣流旋轉(zhuǎn)加強擾動及深度補氧等措施加強混合，在著火前、著火過程中及燃燒后期都有氧氣補充進去并強烈混合，燃料在燃燒筒內(nèi)進行富氧燃燒，使燃燒更充分，火焰剛性強、溫度高，給點燃煤粉創(chuàng)造了有利條件。

3 微油點火技術(shù)在徐電百萬機組塔式爐上的應(yīng)用

3.1 微油點火系統(tǒng)介紹

微油點火系統(tǒng)包括以下幾個子系統(tǒng)：油及壓縮空氣系統(tǒng)、助燃風(fēng)及火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)、冷爐制粉系統(tǒng)、一次風(fēng)速測量系統(tǒng)等。這套系統(tǒng)完全實現(xiàn)自動化操作，運行人員在集控室完成微油點火系統(tǒng)的投運及停止，通過大屏幕監(jiān)視火焰燃燒情況，系統(tǒng)有各類壓力、溫度測點，可以很好的監(jiān)測設(shè)備運行情況。

3.2 高效節(jié)能

徐電采用的微油強化燃燒油槍，單支油槍出力為80 kg/h，利用壓縮空氣的高速射流將燃料油直接擊碎，霧化成超細(xì)油滴進行燃燒，同時用油燃燒產(chǎn)生的熱量對燃料油進行初期加熱、擴容、后期加熱，在極短的時間內(nèi)完成油滴的蒸發(fā)氣化，使油槍直接燃燒氣體燃料，從而提高燃燒效率及火焰溫度，獨特的配風(fēng)器結(jié)構(gòu)讓燃油在著火前、著火過程中及燃燒后期都有氧氣補充進去并強烈混合，很小的燃油量就可獲得一個剛性較強、溫度很高的穩(wěn)定火炬，該火炬溫度可達(dá)1600 ℃～1800 ℃，具有油燃燒效率高、火焰剛性強、溫度高等優(yōu)點，達(dá)到高效節(jié)能的效果。

調(diào)試和投產(chǎn)初期，啟、停爐實際用油量比較大，由于我廠1000 m3油罐投運約30年，內(nèi)部銹蝕嚴(yán)重，供油中含雜質(zhì)多，而微油點火裝置霧化片直徑只有1 mm，導(dǎo)致微油點火裝置經(jīng)常堵塞無法正常投用，啟、停爐過程中只能采用大油槍助燃的方式（根據(jù)磨煤機點火能量邏輯要求，至少3層及以上油槍投入，助燃用油量約24 t/h，而八只微油油槍設(shè)計出力為0.8 t/h，助燃用油量增加約23.3 t/h），造成助燃實際用油量多，如2012年1月26日1號鍋爐冷態(tài)啟動，用油量為333 t，2月22日2號正常停爐用油量為45 t，1～6月實際用油總量為1807.2 t，超出用油量1316.2 t。鍋爐專業(yè)技術(shù)人員對微油點火裝置無法正常投用問題進行認(rèn)真研究分析、查找原因并整改，將微油進油母管濾網(wǎng)由100目更換150目，在微油油槍尾部增裝150目的濾網(wǎng)，并且將1000 m3油罐供油母管濾網(wǎng)由50目更換100目，有效地減少進入微油油槍中的雜質(zhì)，保證微油點火裝置正常投用，從2012年7月起用油量大大降低，如2012年9月28日1號鍋爐冷態(tài)啟動，用油量為45 t，9月9日2號鍋爐清倉滑停用油量為7.1 t，7～12月實際用油總量為362.7 t，不僅沒有超過計劃用油量，而且比計劃用油量降低92.3 t。

由此可以看出，微油點火系統(tǒng)優(yōu)化后，微油點火裝置正常投用，鍋爐啟、停平均用油量大大降低，實現(xiàn)高效節(jié)能。

3.3 先進環(huán)保

煤粉燃燒器是微油點火系統(tǒng)的核心部件。煤粉燃燒器采用分級燃燒、逐級放大原理，煤粉濃淡分離。點火源插入到燃燒器中心位置，點燃少量的濃煤粉，形成火炬，作為點火源來點燃下一級煤粉，完成一個持續(xù)穩(wěn)定的點火、燃燒過程。

該燃燒器的特點有以下幾個方面。

（1）在內(nèi)燃方式的基礎(chǔ)上，利用雙筒結(jié)構(gòu)將部分煤粉推至燃燒器出口，在爐膛內(nèi)燃燒。內(nèi)外筒形成同心雙層并聯(lián)通道，有利于著火燃燒，降低飛灰含碳量，并有利于冷卻內(nèi)筒筒壁。

（2）燃燒器的一、二級點火筒為圓形，與鍋爐原主燃燒器的幾何外型尺寸相同，使微油點火燃燒器與原主燃燒器出口氣流的動量矩保持相近。

（3）這種結(jié)構(gòu)的燃燒器不但提高了燃盡率，也簡化了結(jié)構(gòu)，降低了阻力，有利于與其它燃燒器之間的阻力匹配；耐磨損的能力也得到提高。

（4）根據(jù)燃燒器前一次風(fēng)管的彎轉(zhuǎn)角度，合理布置中心濃淡分離裝置，以保證一級燃燒室相對較高的煤粉濃度。

鍋爐啟動和穩(wěn)燃時采用微油油槍，只要鍋爐排煙溫度達(dá)到電除塵裝置投用條件，電除塵即可投用，同時脫硫裝置也能盡早正常投用，減少了大氣粉塵和SO2、SO3污染。

3.4 解決冷爐制粉問題

在2號磨煤機入口熱風(fēng)旁路管道上安裝蒸汽加熱器，加熱蒸汽取自汽機輔汽聯(lián)箱，鍋爐冷態(tài)啟動時利用蒸汽加熱2號磨煤機入口一次風(fēng)，當(dāng)風(fēng)溫加熱到150 ℃時，投入八只微油油槍，著火正常后，啟動2號磨煤機，實現(xiàn)冷爐制粉。

若采用普通油槍加熱煙氣，再通過煙氣加熱加熱一次風(fēng)，一方面延長啟動時間；另一方面，耗油量大大增加，不經(jīng)濟。

為了保證加熱汽源穩(wěn)定，徐電輔汽聯(lián)箱采用三路供汽，即華鑫電廠、本爐和鄰爐再熱冷段抽汽。

3.5 避免燃燒器的燒蝕

采用等離子點火方式的燃燒器強調(diào)前期的燃燒，在燃燒器結(jié)構(gòu)上將煤粉的濃度進行濃縮，燃燒器區(qū)域溫度高，燃燒器比較容易燒壞；微油點火系統(tǒng)利用淡粉冷卻濃粉避免了燃燒器的燒蝕問題，徐電1、2號機組正常運行中，滿負(fù)荷時微油燃燒器噴口溫度和中心筒最高只有401 ℃和291 ℃。

3.6 提高煤粉燃盡率

不完全燃燒的煤粉進入尾部煙道或爐底，造成燃料損失，進入尾部的不完全燃燒煤粉顆粒積聚在SCR入口煙道的灰斗內(nèi)、空預(yù)器上部、煙道、EP各灰斗內(nèi)，可能導(dǎo)致自燃現(xiàn)象，在國內(nèi)電廠已出現(xiàn)類似情況，若不完全燃燒煤粉顆粒積聚在SCR觸煤上，會使觸煤失去活性，降低脫銷效率。微油點火前期點燃少量濃相煤粉，油火焰溫度高，燃燒較充分，在二次風(fēng)混合之前，完成大部分的燃燒，后期根據(jù)逐級放大原理分級燃燒稀相煤粉，使煤粉充分完全燃燒，提高燃盡率。

3.7 提高著火穩(wěn)定性

等離子點火存在拉弧不穩(wěn)定的現(xiàn)象，且爐膛溫度較低，相鄰燃燒器之間支持的力度不夠，火焰存在不穩(wěn)定的現(xiàn)象，而微油點火時火焰明亮，火焰長度達(dá)到7 m、8 m，煤粉燃燒充分、穩(wěn)定。為保證微油點火裝置系統(tǒng)滿足工程技術(shù)的要求，同時獲取不同工況下煤粉濃度、一次風(fēng)速度的匹配數(shù)據(jù)，在機組調(diào)試前，廠家使用徐電微油點火燃燒器成品鑄件，布置方式與現(xiàn)場一致，單只油槍出力70 kg/h，在1∶1試驗臺模擬了三種工況，效果均理想。

從近期幾次啟動情況來看，2號磨煤機對應(yīng)的風(fēng)粉混合物著火穩(wěn)定且燃盡率高。

3.8 降低對電除塵和脫硫系統(tǒng)影響

我廠脫硫系統(tǒng)無旁路，鍋爐在啟動階段若電除塵不投入，未燃盡的油霧顆粒會隨鍋爐煙氣進入FGD的吸收塔漿液中，使得吸收塔漿液中的有機物含量增加，形成泡沫，當(dāng)吸收塔漿液起泡溢流嚴(yán)重時，漿液溢流量大，漿液不能通過溢流管及時排放，就會從吸收塔入口煙道流向原煙氣煙道中，從而引發(fā)各種事故或影響正常運行；同時，油污與漿液接觸，在石灰石、亞硫酸鈣等固相顆粒的表面形成一層薄薄的油膜，將石灰石與液相隔離，阻止了石灰石的溶解，從而導(dǎo)致了脫硫效率降低，所以，鍋爐在啟動時電除塵投入運行。

若采用普通大油槍助燃，由于燃燒不完全，大量油霧顆粒會被吸附到電除塵陰極線和陽極板上，影響電子、正離子的產(chǎn)生，降低電除塵效率；同時，電除塵內(nèi)部在放電時可能會產(chǎn)生電火花，油霧、油珠可能會造成電除塵內(nèi)部著火；若電除塵不投入運行會造成除霧器的堵塞，導(dǎo)致停運主機；若采用等離子助燃，大量燃燒不完全的煤粉顆粒對電除塵也會造成同樣的影響。

采用微油點火技術(shù)，油霧和煤粉燃盡率高，微油油槍，油槍出力小且燃盡率高，不存在未燃燼的燃油附著在尾部煙道設(shè)備上，對電除塵和脫硫系統(tǒng)影響很小，有效地解決了上述問題。

4 風(fēng)險預(yù)控

在微油投運期間，重點預(yù)防尾部煙道二次燃燒。

（1）在機組微油啟動期間確保2號煤倉上干煤和揮發(fā)份較高的煤，確保微油冷爐點火成功。

（2）2號磨煤機啟動后，現(xiàn)場觀察煤粉著火情況，發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)燃燒惡劣，調(diào)整風(fēng)量及一次風(fēng)速、煤粉濃度，爐膛總風(fēng)量等措施，調(diào)整無效，立即停止磨煤機和微油槍運行，進行爐膛吹掃，查明原因，重新啟動。對磨煤機出口煤粉進行取樣分析，保證煤粉細(xì)度R90≤20%，防止煤粉細(xì)度偏離正常值太大，影響煤粉的燃燒。

（3）微油點火期間，加強監(jiān)視空預(yù)器出入口煙溫，當(dāng)排煙溫度不正常上升或空預(yù)器出口煙溫大于入口時，應(yīng)立即查明原因，及時處理，判斷為著火時應(yīng)按二次燃燒處理。

（4）微油點火期間空預(yù)器投入連續(xù)吹灰，并到就地確認(rèn)吹灰器動作正常。

（5）每次停爐期間，將灰斗的灰輸送干凈，點火前，省煤器灰斗清理干凈，防止堵塞。

5 經(jīng)濟效益

2012年9月9日2號鍋爐清倉滑停，機組負(fù)荷440 MW時，投運8只微油至鍋爐熄火共6 h，停爐后期增投2只普通油槍，用油量為7.1 t，若投用普通油槍助燃，需投運3層共12只，每只普通油槍出力2 t/h，

在同樣的6 h內(nèi)普通油槍耗油量為2 t/h只×6 h×12只=144 t，本次節(jié)油為：144-7.1=136.9 t。

節(jié)油率=1-（微油啟動耗油量/大油槍啟動耗油量）

=1-（7.1/144）=0.951=95.1%，

油價按8000元/噸計算，則本次采用微油助燃，節(jié)約資金為：

136.9×8000=1095200元=109.52萬元。

6 結(jié)語

在全社會提倡節(jié)能降耗和環(huán)保的大背景下，微油點火技術(shù)以其系統(tǒng)簡單、運行穩(wěn)定、節(jié)油率高等特點得到各發(fā)電企業(yè)青睞，在當(dāng)前國華徐州發(fā)電有限公司“上大壓小”、扭虧增盈、節(jié)能增效的形勢下，減少鍋爐燃油消耗量具有重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)

[1]微油點火燃燒器熱態(tài)點火試驗報告[R].煙臺龍源電力設(shè)備有限公司，2010.7.

[2]國華徐州發(fā)電有限公司微油點火設(shè)備說明書[R].煙臺龍源電力設(shè)備有限公司 2010，9.