气化小油枪点火及其稳燃装置的使用和改造方案探讨

2013-08-15张瑞峰

科学之友 2013年11期

张瑞峰

（山西大唐国际云冈热电有限责任公司，山西大同 037039）

我国经济的飞速发展，使得电力工业的发展也十分迅速。根据相关数据统计[1]，2012年底，我国的总装机总量已经超过1×109kW，其中火力发电站与热力发电站的总量占75%左右；火力发电机组的启停过程和点火过程都需要使用石油来进行，在一些低负荷稳燃过程的燃料也是选用石油，2012年的低荷稳燃和点火启动过程所消耗的石油为2012年所使用石油总量的48%左右；到了2013年，我国的发电量还在增加，那么其点火启动和稳燃过程所使用的石油总量将会更多。

发电市场的需要和对环境保护的更高要求，使得对于锅炉燃烧器的改造变得越来越紧迫。通过对锅炉燃烧器的优化改造，可以使燃烧器的使用寿命得到提高，负荷条件下的稳烧能力得到增强，最大化促进燃料的完全燃烧，减少污染物的产生，使机组的实际工作效率得到明显提升的同时，其经济效益也得到增加，对环境的污染程度降至最低。

1 微油点火系统的主要组成

微油点火系统由燃烧系统、冷却风与助燃风系统、燃油和空气压缩系统、设备控制系统四个主要部分组成[2-3]。这四个部分的设计应当协调，工作相辅相成，同时也应保证每一个部分的相对独立。

1.1 燃烧系统

之前设备所使用的燃烧器是煤粉喷燃器，主要是通过点燃喷射煤粉进行稳燃装置的点燃。由于煤粉的燃烧持续效果明显劣于石油稳燃性能，因此将煤粉喷燃器进行改造，选用微油点火装置来实现装置的稳燃效果。将新设计的微油点火装置推入所设置的安装部位，并进行固定，保证原有的风送接口走向以及管径不变，连接风管和燃烧器设备。微油点火系统的侧部安装小油枪燃烧筒，同时连接燃油管与助燃管，实现油的流向稳定。

1.2 冷却风与助燃风系统

随着燃烧系统的改造，其冷却风与助燃风系统也应得到相应的改进，以实现装置的稳燃效果。使用煤喷燃烧器的时候，煤的固定性质决定其所需的助燃风比较大，因为只有这样才能保证空气流量的同时，更好地促进燃煤的完全燃烧。然而，助燃风却又不宜过大，因为煤粉燃烧过程中产生的灰粒会不断地碰撞装置壁面，加大风速，同时也会使得碰撞程度加大，从而增加了对壁面的磨损程度。冷却风进行冷却时，煤的燃烧不会很剧烈，也就不需要很强的冷却风来进行冷却。选用石油燃烧器之后，其石油的燃烧对于助燃风的要求比较低，并且石油燃烧过程的冷却需要很强的冷却风来实现。因此，对于冷却风与助燃风系统的改进应在减弱助燃风的同时增强冷却风，这样才能更好地保证石油燃烧器的运作。

1.3 燃烧和空气压缩系统

燃烧和空气压缩系统的作用在于保证空气流入，确保燃料的完全燃烧。煤燃料的燃烧过程需要促进燃煤的充分燃烧，因此需要较大的空气流入以减少灰粒的产生，同时减少非充分燃烧产物的形成，减小对环境的污染程度。改用石油作为燃烧原料之后，石油的燃烧程度明显高于煤粉装置，应适当控制空气流入，同时也要尽可能保证燃烧产物中一氧化碳的含量，将环境污染物降至最低。

1.4 设备控制系统

燃煤燃烧器的稳燃过程比较容易通过空气流量来进行控制，其整体设备的控制系统相对要求精度不高。然而，选用石油燃烧器之后，其稳燃过程比较剧烈，因此对其控制精度就应当相应得到提高，因为燃烧过程的精确控制才能有效节约能耗，实现经济利益的最大化。

2 改造方案的具体实施

2.1 燃烧系统的具体改造

为了最好地保证锅炉燃烧器的稳燃效果，使锅炉在低负荷作用下实现稳定燃烧，同时也能保障锅炉燃烧器后期的稳定运行，因此在锅炉的上、中、下三层设置所改造的气化小油枪电汇装置作为稳燃装置的点火设备。具体改造时，应针对以下方面因素综合考虑：①锅炉点火或者是实际运行过程中，其组燃烧装置处于停用状态，那么瞬间的温度应力对于锅炉的自身影响应进行综合的考虑，以便延长锅炉设备的使用寿命。②为了保障锅炉内部的稳燃，因此需要根据其燃烧原理，设置一层一次风的稳定着火设备。③冷却风系统启动时，应立即调节煤粉量来调节锅炉的升温、升压要求，这样可以有效节约点火以及助燃的用油量。

2.2 燃油以及压缩空气系统具体改造

气化小油枪的用油量根据实际实践监测可知，其用油量为50～80 kg/h。系统管路中设置有相应阀门，以实现最低用油量。其中，所设置的阀门主要有气动球阀和截止阀门，气动球阀开启后，使用气源对压缩装置的监控；截止阀门是为了实现石油管路的通行，控制燃油系统的开关。

若压缩空气系统的故障导致小油枪在燃烧过程中出现雾化现象，应立即检查燃烧系统的压力指示情况和空气流量的通入情况。一般情况下，燃烧系统的压力要求在0.5 MPa以上，空气流量在0.9 m3/min左右。

2.3 助燃风与冷却风系统

助燃风是提供小油枪燃烧所需的空气，通常是使用风机产生的，一般情况下要求风机的压力在3 000 MPa以上。冷却风是用作气化小油枪的冷却，因此很容易通过气化小油枪进行检验。

3 节油效果统计

300 MW机组的冷态点火所需的重油数量在50 t以上；锅炉的稳态燃烧所需要的消耗每次都在10 t以上；滑参数停炉时，所需要消耗的氢柴油在5 t左右。使用气化小油枪点火与稳燃的改进装置之后，其冷态点火所需要消耗的重油用量在15 t左右，改进效果明显；锅炉的稳态燃烧过程依然稳定，燃油量保持不变；滑参数停炉时，所消耗的氢柴油使用量也得到了显著的下降，在2 t左右。

以下将对其改进气化小油枪点火和稳燃装置进行实际经济效益的计算，按照实际经济价值，1 t重油的价格约为7 000元，1 t氢柴油的价格则约为9 000元，因此，冷态启动过程所节约的费用约为22.5万元，滑参数停炉过程所节省的费用约为2.7万元。由此可见，改进后的气化小油枪点火与稳燃装置的实际经济效益明显。

某电厂于2012年7月安装了气化小油枪的改进装置，并立即投入了使用。#1组机组作为实验组投入生产过程中，小油枪装置的运行约为180 h，其总的用油量约为58 t，同时根据实际的烟灰推测，气化小油枪的燃烧率在80%左右。根据相关数据进行实际计算可知，其实际效果相当于1 700 t煤耗的效果。按照实际价格进行推算，按1 t油0.7万元计算，那么58 t油花费40.6万元左右；同样，1 t煤的价格约0.03万元，因此1 700 t煤的价格约为51万元。由此可见，其实际节省的费用为10.4万元，经济效益较为明显。