外燃式微油点火技术在300 MW直吹式锅炉中的应用

应伟亮，林 海

（浙能温州发电有限公司，浙江 乐清 325602）

随着国际油价的居高不下和节能减排的需要，在煤粉锅炉点火领域，少油点火、微油点火及等离子点火等节油点火技术得到迅速发展。根据化学反应理论，影响煤粉燃烧速度及稳焰能力的关键条件是温度及浓度。常规大油枪点火、少油点火、微油点火及等离子点火技术均基于提高煤粉气流的反应温度，使之发生燃烧反应。大油枪点火需要提高整个炉膛的温度水平，因此点火用油量最大；少油、微油、无油点火是在燃烧器内部形成局部高温区域，从而点燃煤粉，因此点火用油量较少。但采用改变主燃烧器结构并形成燃烧器内部局部高温的办法会增加一次风阻力，降低燃烧器正常运行时的稳焰能力，同时容易引起燃烧器内高温点结渣烧损，而且不能利用现有的油系统，维护较复杂。

1 外燃式微油点火技术原理及技术特点

外燃式稳燃点火技术结合煤粉浓稀相弯头分离技术和钝体分离技术，在不改变现有燃烧器主要功能的前提下，通过布置有中心风的多功能钝体形成燃烧器出口高温回流区，使钝体出口附近煤粉气流得到进一步浓缩，在燃烧器出口附近形成高煤粉浓度的高温区域，中心风风速可以视不同情况进行调整，从而改变钝体附近的煤粉浓度和温度场，最终实现超强的低负荷稳燃能力，有效缩短点火投油和烟囱冒黑烟时间，兼顾低负荷、冷态点火并扩大煤种适应性，充分满足对不同负荷和不同煤种的需要。

外燃式微油点火技术原理如图1所示，具有以下特点：

（1）点火小油枪的压力与原系统完全匹配，可以利用原有的大油枪点火系统设备，只需把大油枪更换为点火小油枪。

（2）燃烧器结构基本不变，不会增加一次风阻力。

（3）由于点火时的高温区域位于燃烧器出口，不会引起燃烧器结渣烧损。

（4）具备超强低负荷稳燃能力和超广煤种适应性（20%负荷即可断油），只需调节中心风流量即可适应不同负荷、不同煤种的要求。

（5）可随时对燃烧器壁温进行检测，保证锅炉正常运行。

（6）由于在锅炉达到20%负荷时即可断油，大大缩短投油时间，可尽早投入电除尘器，有效减少锅炉烟尘排放。

由于外燃式微油点火时的油枪出力仅为常规油枪的6%～10%，且在20%负荷时即可断油，大大缩短投油时间，增强低负荷稳燃能力，进一步减少燃油消耗，综合节油可达95%以上。

2 在300 MW直吹式锅炉中的应用

浙江浙能温州发电有限公司（以下简称温州电厂）6号炉为上海锅炉厂设计制造的SG-1025/17.5-M869型亚临界压力中间一次再热控制循环汽包炉，采用中速磨直吹式制粉系统，单炉膛π型露天布置、四角切向燃烧，喷嘴摆动调温，平衡通风、全钢架悬吊结构，固态排渣，设计燃用具有结渣性的烟煤。锅炉燃烧器采用一/二次风喷嘴间隔布置，燃烧器风箱分成12层，在第三、五、九层风室配有启动油枪，共12支，采用机械雾化、二级点火方式，单支油枪出力为1t/h。锅炉于2006年12月实施了改造，将B层的4支一次风煤粉燃烧器更换为气化微油煤粉燃烧器。2009年10月将A层的4支一次风煤粉燃烧器更换为外燃式微油煤粉燃烧器。

2.1 冷炉点火启动和低负荷稳燃期间的应用

A层外燃式燃烧器采用120 kg/h小油枪点火。点燃小油枪前，必须开启一次风，以保证燃烧器出口具有良好的回流区，当油雾炬着火后即可投粉，给煤量根据锅炉升温升压情况调整。

从现场情况看，燃烧器出口的燃油火炬形状为长方形，介于两块钝体分离板之间，为煤粉着火提供了良好条件。投粉后，燃烧器出口煤粉着火强烈，能满足锅炉冷态点火和升温升压的需要。

外燃式燃烧器可以实现冷炉点火，具有很强的低负荷稳燃能力。外燃式燃烧器在燃烧器浓、稀煤粉气流之间布置了中心风，通过调节中心风可以有效调节钝体出口回流区的大小。当中心风关闭时，两块钝体分离板之间形成了宽广的回流区，煤粉气流经钝体浓缩后，较浓的煤粉气流被钝体分离板分离进入回流区，在低负荷时起到稳燃作用。随着中心风速度提高，钝体出口回流区范围缩小，回流风速下降。外燃式燃烧器着火点位置依据壁温判断，在锅炉冷炉启动、低负荷稳燃运行、煤质差、着火困难等条件下，关闭中心风，煤粉着火点位于燃烧器出口附近，外燃式燃烧器壁温在400～700℃。周界风起到冷却喷口的作用，随周界风开度不同，外燃式燃烧器壁温略有不同。实际运行中发现，通过壁温检测和中心风调整，可以调整煤粉着火点位置，从而达到锅炉低负荷稳燃。锅炉极低负荷稳燃时，可投入小油枪助燃。

图1 外燃式微油点火燃烧器技术原理

2.2 对锅炉受热面的安全性分析

目前，少油点火、微油点火及等离子点火等节油点火技术对锅炉受热面的安全性影响主要体现在冷炉点火阶段。由于煤粉燃烬时间延迟且燃烬点向后延伸，导致锅炉火焰中心抬高，分隔屏和屏式过热器下部烟温升高，在机组启动带初始负荷的工况下，分隔屏和屏式过热器受热面存在超温风险。特别是机组并网之后，B层磨煤机给煤量超过15t/h，后屏过热器出口汽温将出现超温。若B层磨煤机给煤量超过20t/h，后屏过热器出口汽温有可能出现超过550℃的严重超温。

应用外燃式燃烧器之前，曾经在机组启动过程中出现后屏过热器出口汽温达到543℃的情况，当时B层磨煤机给煤量超过20t/h。

从记录的启动曲线图看，锅炉冷炉启动初期的初始热功率过大、初始负荷工况下受热面温升速率比采用大油枪时启动更快，以及初始负荷工况下受热面超温，都与过热器出口汽温过高有密切的关系。

6号炉外燃式微油点火技术首先应用在A层燃烧器。锅炉冷炉点火阶段，从6号炉的启动情况看，煤粉燃烬率较好，锅炉火焰中心也较低，A层磨煤机给煤量超过15t/h时，屏式过热器出口汽温未发生超温。即使A层磨煤机给煤量超过20t/h，屏式过热器出口汽温也未发生超温。

2.3 防范锅炉尾部受热面二次燃烧的措施

从6号炉的实际运行情况看，锅炉冷炉启动和低负荷稳燃中均未发现锅炉尾部受热面二次燃烧的现象。根据相关报道，安装了等离子点火装置或采用微油点火技术的锅炉曾发生过空气预热器、灰库二次燃烧的情况。也有燃用贫煤的机组在点火3 h后就发生空气预热器二次燃烧。由于锅炉在冷炉点火启动过程中的煤粉燃烬率较低、飞灰可燃物含量高，容易发生煤粉沉积自燃造成二次燃烧。飞灰可燃物含量与燃烧效率有关，而燃烧效率又与煤种有很大关系，主要影响因素有煤的挥发分、水分、灰分和煤粉细度等。

由于外燃式微油点火技术采用小油枪煤油混烧，在锅炉空预器处发生二次燃烧的概率更大。为防止锅炉二次燃烧，可采取如下措施：

（1）在锅炉冷炉点火启动时，保证外燃式燃烧器燃用挥发分高、易于着火和燃烬的煤种。

（2）调节磨煤机出口折向挡板开度，提高煤粉细度。

（3）合理控制一次风量，点火初期一般可控制在40～45t/h，以提高燃烧效率。

（4）空气预热器应采用连续吹灰方式，防止积粉。

（5）加强对省煤器下部细灰斗、空气预热器下部灰斗、电除尘器灰斗的出灰情况检查，及时排除积粉。

3 效益分析

3.1 经济效益

温州电厂6号炉成功应用外燃式微油点火技术后，实现了低负荷无油稳燃。在机组启动过程中，利用4只外燃式微油枪实现机组冷态启动，节省了大量燃油，创造了巨大的经济效益。考虑到采用其他少油点火、微油点火及等离子点火等节油点火技术时，在机组冷态启动过程中，以及机组并网后初始负荷工况下受热面容易出现超温，必须投入大油枪来避免受热面超温现象的出现，也会导致燃油消耗量的增加。相比之下，外燃式微油点火技术的优势就更为显著。采用不同点火技术的机组冷态启动经济性分析结果见表1（柴油价格为 8500元/t）。

表1 机组冷态启动经济性分析

3.2 环保效益

采用外燃式微油点火技术后，由于微油枪燃烬率高，锅炉启动初期即可投入电除尘，解决了投大油枪时烟囱冒黑烟的问题，减少了锅炉启动初期的污染物排放，取得了很好的环保效益。

4 结语

实际应用证明，浙能温州电厂6号炉所采用的外燃式微油点火技术的点燃能量较大，可调整钝体出口回流区，具有较高的燃烬率，因此在燃用劣质煤时具有优势。在锅炉受热面安全性方面，锅炉初始负荷工况下采用外燃式微油点火技术，能避免锅炉受热面温升速率过大，防止锅炉受热面超温，具有一定的优势。在锅炉启动过程中，能真正做到不依靠大油枪助燃，节油效果比较理想。此外，外燃式微油点火系统还具有投资少、系统简单、操作方便、使用安全可靠等优点，经济效益非常可观。

[1]徐明厚，袁建伟，丁士发，等.大型四角喷燃锅炉烟温、气温偏差数值研究[J].华中理工大学学报，1997，25（5）∶15-18.

[2]樊泉桂.锅炉原理[M].北京∶中国电力出版社，2004.