火电厂锅炉微油等离子复合点火技术及其改造思路

◎刘昕 周志权 陈颉 王志刚

火电厂锅炉微油等离子复合点火技术及其改造思路

◎刘昕 周志权 陈颉 王志刚

火电厂锅炉应用传统点火方式其耗油量较大，为有效控制机组耗油，提高火电厂锅炉运行效益，多对其进行微油等离子复合点火技术改造。在分析火电厂锅炉等离子点火、微油点火与复合点火技术的基础上，对锅炉微油等离子点火技术改造思路进行分析。实践证明，通过进行复合点火技术改造，机组运行节油效果明显，运行操作灵活，有效保障了锅炉运行的安全性及经济性。

某火电厂锅炉运行概况

某大型火电厂装机容量为2100MW，配备一台300MW发电机组与三台600MW发电机组，为实现锅炉点火耗油量节约，对机组3号与4号锅炉点火方式改造为等离子点火形式。在电站运行初期，为保障点火顺利应用专用点火用煤进行点火操作。采取等离子点火方式在机组启动与运行过程中实现了燃油节约，切实降低了电站运行成本。然而随着调拨专用点火用煤供应不稳定，点火用煤煤质出现了较大变化，煤质灰分增多、发热量低等问题突出，采取等离子点火进行锅炉启动其稳定性丧失。为确保锅炉点火稳定性，降低单机运行成本，进行火电厂锅炉点火技术改造，成为了锅炉运行研究的主要问题。

火电厂锅炉等离子点火技术与微油点火技术分析

等离子点火技术属于一种无油点火技术，其通过小能量等离子电弧进行煤粉气流直接点燃，应用煤取代了传统油点火方式，提高了锅炉启动的稳定性，在一定程度上保障了锅炉低负荷稳燃运行。等离子点火技术研究始于上世纪六十年代，经过长时间的研究与实践，等离子点火技术逐渐成熟并获得推广应用。在该火电厂锅炉运行中采取等离子点火技术，在应用调拨专用点火用煤的情况下获得良好效果。随着调拨专用点火用煤质量下降，且受等离子发生器点火功率低、增溶空间存在限制等因素影响，应用等离子点火方式已无法满足锅炉启动的现实要求，为此，需要探索新型的点火技术。

微油点火技术是在等离子点火技术基础上发展而来，其点火原理采取等离子分级点燃与逐级放火原理，通过设置特殊结构微油枪被装置极少量油，进行油雾化与燃烧操作，通过雾化燃烧所实现的热量取代等离子弧热量，从而通过微油方式实现煤粉气流点燃与稳燃。在火电厂锅炉运行中采取微油点火技术，其设备结构简单，操作维护便捷，应用成本较低，逐渐发展为主要的锅炉点火技术。一般而言，微油点火技术其微油枪热装置功率多设计为465.2KW，明显优于等离子发生器的100KW功率。此外，应用微油枪，其热功率通过技术优化还可以增加。因其热功率较高，从而打破了煤种限制。微油点火在应用中能够有效提高粉煤燃烧效率，在点火初期，粉煤燃尽率则达80％以上，且应用其点火方式煤层燃烧稳定性良好，点火安全性较好。

火电厂锅炉微油等离子复合点火技术改造方案及思路分析

考虑到火电厂3号锅炉与4号锅炉应用等离子点火方式，通过现有煤质进行点火其稳定性不足，进行微油点火技术改造成为了火电厂发展所面临的实际问题。进行锅炉点火方式改造，经过技术研究提出两种方案，第一种技术方案为对下层磨煤机燃烧器直接进行技术改造，其方案可以实现锅炉顺利点火目标，但其个改造需要将4台煤粉燃烧器进行全部改造，设置为微油点火燃烧器装置，其整体改造成成本相对较高。第二种技术方案要求进行等离子发生器拆除，通过应用等离子燃烧器并进行微油点火装置安装。拆除等离子发生器后要求在调峰与停炉时进行投油作业，导致一定燃油消耗。综合考虑技术方案，决定在等离子燃烧器基础上进行微油点火改造，保留等离子发生器，采取等微油等离子复合点火方式。

针对4号锅炉采取微油等离子复合点火技术改造，为确保节油效果最优，在改造过程中针对燃烧器本体、压缩空气系统、助燃风系统与燃油系统等进行了小范围改造，并对其装置及系统逻辑进行变更。改造重点在于等离子发生器与微油枪复合逻辑实现。在改造初期，其改造思路为：当锅炉两台微油枪灭火时磨煤机应停止运行，避免出现炉膛爆炸事故。然而依据实践经验分析，在确保两台微油枪在同一时间灭火的基础上，等离子发生器处于投运状态则可以确保燃烧稳定性，此时进行投油助燃操作，可以确保炉膛燃烧保持较高稳定性。综合分析并科学设计后形成复合逻辑设计方案，其逻辑示意图如下：

图1：微油等离子复合跳磨煤机逻辑示意图

为确保改造后点火效果，试验点火燃烧器实际性能，在操作过程中采取水分高、热值低的煤质进行试验。在点火操作时，等离子发生器发暂时处于备用状态，投入四台微油枪进行点火作业，进行炉膛压力波动值测试，发现其波动超出±300Pa，火焰呈现出棕红色，说明仅仅采取微油枪点火方式，其功率难以确保煤粉稳定燃烧。此后，投入四台等离子发生器，测试炉压力波动，结果显示炉膛压力波动值为±200Pa，火焰颜色表现为亮色，说明复合点火方式产生了一定作用。此后，运行人员在分析炉膛出口温度与炉内燃烧状态的基础上，逐渐停止微油枪运行，最后仅保持两台微油枪与四台等离子发生器进行助燃操作，机组顺利启并网，锅炉升温升压过程稳定性良好，满足了设计要求。采取复合点火方式，整套机组启动花费14.05h，共计耗油量为11.4t，相对等离子伴大油枪点火方式节约了约46t油。

4号锅炉实现微油等离子复合点火技术改造后，效果良好且达到了设计要求，进行3号锅炉改造作业。3号锅炉改造初期进行微油枪出力参数设定，设计为150kg/ h，选择常规煤质进行点火作业。试验发现改造后其锅炉点火燃烧不够充分。采取技术改造进行雾化片改造，微油枪出力参数达到220kg/h，点火操作实现了机组平稳启动并网。

在完成锅炉微油等离子复合点火技术改造后，为进一步提高节油效果，在机组低负荷助燃与停机操作过程中，运行人员在操作中尽量应用等离子发生器，在一定程度上降低了微油点火耗油量，改造后机组在长时间运行中，为火电厂节约了大量能源，且点火技术应用的稳定性良好，降低了锅炉爆燃事故，其综合效益良好。

火电厂锅炉点火方式直接关系着锅炉启动并网的稳定性与安全性，应用传统点火方式耗油量较大，为切实降低机组启动耗油量，提高火电厂锅炉运行综合效益，对火电厂锅炉新型点火技术进行探索。随着煤质质量下降，简单应用等离子点火方式其难以满足点火燃烧的设计要求，结合案例，提出微油等离子复合点火技术改造，并对其改造方案及改造思路进行探索。实践证明，通过微油等离子复合点火技术改造，火电厂锅炉运行能耗获得大幅降低，点火启动稳定性与安全性良好，综合效益显著。

（作者单位：烟台龙源电力技术股份有限公司）