气化小油枪点火稳燃技术在2 008 t/h锅炉中的应用

王天伟

(河北国华定洲发电有限责任公司， 河北 保定 071000)

随着电力工业的迅猛发展，火力发电企业对燃油的需求进一步增大，因此减少电站锅炉启、停和低负荷助燃用油成为火力发电企业降本增效的重点。目前，利用气化小油枪点火及稳燃技术启动电站锅炉是能够真正实现大量节约锅炉启、停和低负荷稳燃用油的有效手段。采用该技术启动电站锅炉的方式是：首先点燃布置在主煤粉燃烧器中的小油枪，小油枪着火正常后启动磨煤机、给煤机，利用少量油燃烧所释放的有限高热直接为经过该燃烧器的煤粉加热，由燃烧的煤粉提升炉膛温度，完成锅炉的启动。气化小油枪点火稳燃技术的特点为点燃煤粉的能力强、对煤种的适用范围广，支持该技术的系统结构简单、使用方便、维护工作量小、初投资及维护费用低、安全可靠、节油效果显著。

1 设备概况

1.1 设备介绍

河北国华定洲发电有限责任公司(简称“定洲电厂”)一期2台600 MW发电机组，1号锅炉始建于2001年，2004年9月投产。该锅炉为上海锅炉厂生产的600 MW亚临界压力、一次中间再热、控制循环汽包炉。锅炉采用摆动燃烧器调温，四角布置、切向燃烧、单炉膛、Π型露天布置，运转层以下采用紧身封闭、固态排渣、全钢架结构、平衡通风。

锅炉采用直流浓淡型喷燃器、正压直吹式制粉系统，配有6台ZGM113中速磨煤机。5台磨煤机可带MCR负荷，1台备用。每台磨煤机出口由4根煤粉管接至一层煤粉喷嘴。最上层喷燃器喷口中心线标高34.870 m，距分隔屏底距离20.130 m；最下层喷燃器喷口中心线标高25.570 m，至冷灰斗转角距离5.969 m。每角喷燃器风箱中设有3层启动及助燃油枪。24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈切圆方式燃烧。

1.2 存在的问题

该锅炉采用常规启动方式，即首先点燃布置在二次风喷口中的大油枪，利用消耗大量燃油提升炉膛温度，当炉膛内烟温达到煤粉着火条件时，再启动磨煤机向炉内投粉，完成锅炉的启动。与采用气化小油枪点火及稳燃技术启动锅炉相较，锅炉每启动一次耗油量都较大，因为小油枪加热的对象是经过该主煤粉燃烧器中的煤粉，而大油枪的加热对象是锅炉炉膛，所需燃油量较大。目前，大油枪出力为2 000 kg/h，每次至少投入4～5支大油枪，在机组大修期间，机组冷态启动耗油大约500 t，1台600 MW机组燃油量为1 000 t左右，成本较高。

2 气化小油枪点火稳燃装置安装

定洲电厂利用机组小修时间，在2 008 t/h锅炉上改造安装了气化小油枪点火稳燃装置。安装该装置的目的是改造锅炉四角B层主煤粉燃烧器(即磨煤机B对应的燃烧器)和增设相应的系统，包括压缩空气系统、油系统、高压助燃风系统、点火及热控控制系统、火检冷却系统等。为保证锅炉磨煤机能及时启动运行，在磨煤机进风的热风道上安装了1台蒸汽加热器。

2.1 气化小油枪层主煤粉燃烧器

针对定洲电厂2 008 t/h锅炉的结构特征和气化小油枪点火的技术特点，将B层4组一次风主煤粉燃烧器改造成可安装气化小油枪的相对浓缩型煤粉燃烧器，每一个煤粉燃烧器上安装2支气化小油枪，分级点燃、分级燃烧。这种设计消耗少量的燃油就可以达到锅炉冷、热态启动和低负荷稳燃的目的。

2.2 气化小油枪及高能点火器

气化小油枪及点火枪安放在B层每个燃烧器中部的燃烧筒内，固定后无需推进、退出。其设计参数为：气化小油枪油压为0.5～0.7 MPa；单支气化小油枪出力为50～80 kg/h；压缩空气压力大于0.55 MPa；标准状况下压缩空气流量约为0.6 m3/min；油枪高压助燃风风压约为1 kPa；油枪高压助燃风流量约为900 m3/h；气化小油枪火焰中心温度为1 500～1 800 ℃；高能点火器点火能量为 10 J，输入直流电压为220 V，火花频率为20次/s。

2.3 气化小油枪压缩空气系统

气化小油枪所用压缩空气由锅炉本体周围的压缩空气母管某一处引出，通过截止阀、调整阀、过滤调压器、逆止阀等接至稳压储能罐上口，再由稳压储能罐上口引至锅炉B层燃烧器各角，经过手动球阀、电磁阀、分路手动球阀、金属软管等接至气化小油枪。

2.4 气化小油枪油系统

气化小油枪油系统由锅炉前或锅炉后主燃油系统管路某一处引出，通过截止阀、调整阀、气动液位保护阀、气动液位调整阀、双路滤油器等引至稳压储能罐，再由稳压储能罐下出口引至锅炉后墙各角，经过手动球阀、气动球阀、分路手动球阀、金属软管等接至气化小油枪。稳压蓄能罐上设有3个液位(低、高、高高)，“低”为进油、“高”为停止进油、“高高”为保护(切断进油)。减、稳压原理为：罐内“低”和“高”液位之间的容积为50 L左右，由于罐上口与压缩空气相通，罐内“低”液位需进油时，气动液位调整阀打开，开始进油。燃油由高压(3.8 MPa左右)向低压(0.6 MPa左右)流动时，由于沿程阻力油罐进油压力略高于罐内压力，罐内气体受压缩，利用压缩空气系统吸收这部份能量；当罐内油位达“高”液位时，“高”液位接点打开，指令关闭气动液位调整阀，停止进油后罐内维持压缩空气压力，气化小油枪点火用油时，压缩空气系统释放部分能量，气化小油枪达到稳定的连续低压供油状态。

2.5 气化小油枪高压助燃风系统

气化小油枪点火后由高压助燃风提供燃烧所需氧量(油燃烧所需的二次风)，然后由锅炉一次风机出口引出，气化小油枪投用时控制阀后风压为1 kPa左右，停用后维持阀后风压为0.6 kPa左右。

2.6 磨煤机暖风系统

为保证锅炉冷态启动时，磨煤机入口风温满足磨煤机干燥出力，在进、制粉系统的热风道一侧安装了蒸汽加热器，锅炉启动初期投入加热器。加热器汽源来自机组辅汽联箱，通过电动调节阀控制辅汽流量。

2.7 气化小油枪控制系统

在锅炉FSSS主保护的管理之下，气化小油枪点火系统是一套独立的控制系统。在DCS中完成逻辑控制组态、CRT画面实现远方控制和操作。同时就地有一控制柜可以实现“远控”与“就地”的切换，并可实现就地操作。当锅炉发生MFT时，切断所有进炉燃料，其中包括气化小油枪系统的进油气动液位调整阀和各分路油阀、气阀。气化小油枪的投用模式有冷态点火模式和助燃模式。锅炉启动过程中采用冷态点火模式；机组正常运行过程中当负荷降至需投油助燃时采用助燃模式。锅炉启动过程中，当磨煤机投用2台、切2台时，出力、运行均正常，需继续升负荷时可将气化小油枪运行模式由冷态点火模式转至助燃模式(或机组并网后自动转入助燃模式)。

3 设备调试及试运行

3.1 调试内容

a. 气化小油枪气、油等系统吹扫；

b. 气化小油枪气、油等系统打压试验和查漏；

c. 气化小油枪控制系统静、动态调试；

d. 气化小油枪高压助燃风系统检查和调试；

e. 暖风器及系统静态调试及暖管吹扫；

f. 气化小油枪点火性能试验；

g. 锅炉冷态启动中气化小油枪直接点燃煤粉试验。

3.2 试运行情况

2008年10 月 13 日机组启动。

10：00投入暖风器。

11：58 相继投入锅炉四角的气化小油枪运行，锅炉点火。

12：10磨煤机出口温度达70 ℃以上，投入12号磨煤机运行,逐步增加和维持磨煤机出力至12 t/h。

13：30空气预热器出口风温度达150 ℃以上，暖风器退出运行。

16：15汽轮机冲至3 000转，进入汽轮机开机试验和发电机开机试验阶段。

14日零点试验结束。

6：21发电机并网。

6：30当12号磨煤机出力达30 t/h、炉膛出口烟气温度达 500 ℃时, 增投13号磨煤机运行。

11：42投入D层燃烧器对应制粉系统运行，负荷达到300 MW时撤去小油枪，锅炉冷态启动过程结束。采用气化小油枪23.73 h,消耗燃油25.2 t。设备运行正常，符合锅炉升温、升压要求。停炉后对干灰库、除尘器灰斗、渣仓进行检查，无异常积灰、积渣。

4 节油效果

1号锅炉小修结束后，机组启动时完全采用气化小油枪直接点燃煤粉，总消耗燃油18.5 t。同等条件下，如采用大油枪点火方式总耗油应为158 t。本次机组启动共节约燃油139.5 t，按每吨燃油7 800元计算，可节约费用108万元。

5 结束语

从气化小油枪点火及稳燃技术在定洲电厂2 008 t/h锅炉上的应用可以看出，利用该技术启动锅炉，油压波动轻微、火焰稳定、燃烬率高、点燃煤粉能力强、安全可靠；利用该技术冷态启动2 008 t/h锅炉，升温、升压特性符合机组冷态启动特性曲线要求，节油效果显著，节油率可达85%以上；投资回报快，检修完工后的首次启动所节约的燃油就可回收全部项目投资，为其它火力发电企业同类型锅炉的技术改造提供了借鉴。