微油点火系统在莱城电厂的应用

2010-10-15许俊永刘正华

山东电力技术 2010年6期

许俊永，刘正华

（1.莱城发电厂，山东莱芜 271100；2.国网技术学院，山东济南 250002）

0 引言

随着原油资源的不断减少，国际原油价格的不断走高，控制锅炉燃油消耗已成为各个燃煤电厂的不得不面对的现实问题。传统的大油枪点火方式已不能适应日益紧张的石油资源供应形势，等离子点火、小油枪点火技术等各种无油或少油点火稳燃节油技术不断涌现。等离子点火和微油点火稳燃节油技术既节油，又可以在点火和低负荷投入助燃期间就投运电除尘器，且保证静电除尘器电极板不污染，具有良好的环保效益。莱城电厂从实际应用效果、安装维护费用、技术成熟度等多方面考虑，对4台300 MW机组全部安装了微油点火系统（小油枪），本文重点对莱城电厂微油点火系统的原理和控制进行分析。

1 微油点火燃烧技术

1.1 微油点火燃烧器的工作原理

微油燃烧器由油燃烧室、煤粉一级燃烧室、煤粉二级燃烧室、煤粉三级燃烧室组成，该燃烧器既能保证安全、稳定地点燃，又能作为主燃烧器功能，保持原主燃烧器的原有性能。

小油枪点火的工作原理：先利用压缩空气的高速射流将燃料油直接击碎，雾化成超细油滴进行燃烧，同时用燃烧产生的热量对燃料进行初期加热，扩容，后期加热，在极短的时间内完成油滴的蒸发汽化，使油枪在正常燃烧过程中直接燃烧汽体燃料，从而大大提高燃烧效率及火焰温度。汽化燃烧后的火焰（刚性极强、其传播速度极快超过声速、火焰呈完全透明状（根部为蓝色，中间及尾部为透明白色），火焰中心温度高达1500～2000℃，可作为高温火核在煤粉燃烧器内进行直接点燃煤粉燃烧，从而实现电站锅炉启动、停止以及低负荷稳燃中以煤代油的目的。汽化小油枪所用压缩空气主要是用于点火时实现燃油雾化、正常燃烧时加速燃油汽化及补充前期燃烧需要的氧量，助燃风主要用于补充后期加速燃烧所需的氧量。

1.2 微油系统组成

微油系统由微油点火系统、火焰检测系统和控制系统三部分组成。

微油点火系统由微油进油管路、压缩空气管路、微油燃烧器、微油燃烧助燃风、以及微油点火、炉膛壁温监测等组成。

莱城电厂火焰检测系统使用的是一种汽化小油枪点火用火焰图像监控装置，四个结构相同的火焰检测器、四台摄像机、四画面分割器、四画面监视器、LED灯指示面板等组成，通过电视图像，实时监测燃烧器火焰状况。同时即可输出模拟信号，也可输出开关量信号，开关量分别引入PLC与DCS控制系统。

微油点火控制分做了两部分，DCS控制系统主要对点火系统单角发出启停指令，控制助燃风机系统并对微油点火所有设备状态进行监视；就地控制柜设有PLC，用于接收DCS对点火系统单角发出启停指令，对各单角设备进行控制，并引入DCS的保护信号，实现锅炉微油点火和燃烧的安全保护及连锁，确保锅炉的安全、稳定、可靠运行。

微油点火的主要热控设备包括：用于储油罐补油的1号、2号气动阀，用于控制1号、2号气动阀的油位开关，高能点火变压器、点火杆（固定安装）、点火电缆各两套，油阀、气阀、火焰检测系统、炉膛壁温元件等。

1.3 微油燃烧的技术特点

微油系统主要热工信号均可直接送至DCS，控制采用DCS+PLC的方式，主要操作由DCS控制，就地PLC的应用节约安装费用、减少故障点。

点火初期煤粉燃尽率高，可达80%以上（烟煤），并能有效控制冷炉点火初期冒黑烟的现象。在锅炉点火和低负荷投入助燃期间就投运电除尘器，具有良好的环保效益。

汽化小油枪单只出力60 kg/h，每台燃烧器配套两只汽化小油枪，在煤质较差两只同时使用，确保燃烧稳定性。

采用高规格的耐温、耐磨损材料，使用气膜冷却技术，燃烧器运行安全。

微油燃烧器运行参数（煤粉浓度、一次风速）可控范围宽，煤粉浓度0.2～0.8 kg/kg，一次风速，烟煤：20～32 m/s，贫煤、无烟煤：18～24 m/s，在以上参数范围内变化时，一次风煤粉均能被很好引燃。

节油显著，节油率：烟煤一般在90%以上，贫煤、无烟煤70%～80%。

安装费用少，系统简单，改造工程周期短，同时投入后维护量低，投资回收率高，运行维护成本低。

微油点火系统投入后，大幅度降低锅炉启停及低负荷稳燃时的用油量，初步估计节油率可达到90%左右。

1.4 微油点火在莱城电厂改造应用

莱城电厂4×300 MW燃煤机组，锅炉为上海锅炉厂生产的SG-1025/18.3-M844型亚临界中间再热强制循环汽包炉，制粉系统为直吹式制粉系统，配有3台沈重厂生产的BBD4060型双进双出钢球磨煤机，每台磨煤机两侧粉管对应锅炉燃烧器的两层煤粉燃烧器，两层粉中间夹一层油，煤粉燃烧器自下而上命名为 A1层、A2层、B1层、B2层、C1层、C2层,油层自下而上分别命名为A层油、B层油、C层油。

改造内容。莱城电厂采用的是济南海普电力节能科技有限公司微油点火稳燃技术，将A磨煤机A2侧对应的A2层燃烧器改成微油点火煤粉燃烧器，在实现锅炉微油冷炉启动和低负荷稳然的前提下，确保原主燃烧器的动量不变以及基本性能不变，同时兼具主燃烧器的功能。

改造有大油枪仍然保留，在紧急情况下使用，以保证机组运行的可靠性。

2 微油点火系统的控制

2.1 DCS对微油点火设备的控制

DCS不控制A2层油的单个设备，单角的顺控逻辑由就地PLC实现，DCS发单个油角程序启停指令至就地PLC，由PLC自动完成油角的投入切除工作。

以A2-1层油角设备为例：

当允许投油条件满足时，运行人员发A2-1油角启动指令，DCS送出A2-1油角启动指令，就地PLC接收到此脉冲信号后，启动A2-1油角。

运行人员发A2-1油角停止指令，DCS送出A2-1油角停止指令，就地PLC接收到此脉冲信号后，停止A2-1油角。

当MFT或OFT时自动停止A2层油角设备。

2.2 PLC对设备的控制

就地设备均由PLC进行控制，接受集控指令或就地指令后输出设备指令到继电器驱动设备。控制程序：控制检测点火条件，点火条件不满足时继续检测，点火条件允许后可输入点火信号，如果信号不能输出则再次检验点火条件，如果收到点火信号首先开油阀和点火器，油阀开到位延时3 s开气阀（注意气阀的开反馈信号是由阀后压力开关确定的），气阀开后的5～25 s内检测火焰信号，如果火检检不到火，则关点火器和油阀，然后延时60 s关气阀，就地点火失败灯亮，等待继续点火；如果检测到有火则关点火器，火焰正常后点火结束；若这时火检的火有消失，则再次开点火器并在5～25 s内检测火焰；当接受到集控指令或就地指令后停运设备指令后关点火器、关油阀，延时60 s关气阀，停运程序完成。