气化微油点火技术在300 MW机组的应用

苏志鹏

（广东粤华发电有限责任公司，广东　广州　510731）



气化微油点火技术在300 MW机组的应用

苏志鹏

（广东粤华发电有限责任公司，广东广州510731）

〔摘 要〕介绍了气化微油点火技术的工作原理和优势，从气化微油点火系统组成、气化微油点火燃烧器设计、控制系统、燃油系统等方面分析了某发电厂气化微油点火技术的改造方案，总结、分析了运行中容易出现的问题，并提出了针对性的防控措施。

〔关键词〕气化微油点火；油枪；燃烧器；尾部烟道；二次燃烧

0　引言

随着我国经济建设的高速发展，我国对能源的需求量也越来越大，尤其是对石油的需求量急剧增加。由于我国石油资源相对匮乏，因此节约石油非常重要。火电厂每台300MW机组每次锅炉点火启动和助燃的燃料油都超过150t，对石油的消耗量非常大。气化微油点火技术不仅具有初期投资少、煤种适应性广、系统简单、操作方便、维护工作量小、环境污染小等突出优点，而且可以大幅减少火电厂点火启动和助燃的燃料油，降低发电成本，为企业创造经济效益；同时该技术还符合国家政策，具有良好的社会效益。为此，某发电厂对该厂6号炉进行了气化微油点火技术改造。

1　设备简介

该发电厂6号炉为上海锅炉厂生产的SG-1 025/16.7-M313 UP型直流燃煤锅炉，于1989年12月投产。锅炉为单炉膛、露天布置，采用一次上升式管圈；制粉系统采用中间储仓式制粉系统，固态排渣，平衡通风；燃烧器为直流式四角布置切圆燃烧，每组燃烧器均设有5层一次风喷嘴和7层二次风喷嘴，一二次风间隔布置。

2　气化微油点火技术原理

2.1基本原理

气化微油点火技术是利用高能气化油枪，使微量的油燃烧，并形成温度很高的油火焰（1 600-1 800℃）；该高温油火焰首先使一小部分煤粉温度迅速升高，着火燃烧，然后已经着火燃烧的煤粉与更多煤粉混合并点燃它们，分级燃烧，逐级放大，进而达到点燃煤粉的目的。

2.2冷炉微油点火燃烧器的工作原理

冷炉微油点火燃烧器的工作原理是，在微油气化油枪与高强度油燃烧室配合下，燃料油燃烧后形成温度很高的油火焰，然后将高温油火焰引入煤粉燃烧器一级燃烧区，当浓相煤粉通过气化燃烧的高温火核时，温度急剧升高、破裂粉碎，释放大量的挥发分，并迅速着火燃烧；而已着火燃烧的浓相煤粉则在二次燃烧区内与稀相煤粉混合并将其点燃，实现煤粉的分级燃烧，逐级放大燃烧能量，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，从而大大减少煤粉燃烧所需的引燃能量，也能满足锅炉启停及低负荷稳燃的需求。

3　改造方案

气化微油点火系统由微油点火燃烧器、控制系统、燃油系统、点火装置、压缩空气系统、助燃风系统、火检系统和燃烧器壁温监测系统组成。针对该发电厂6号炉的具体情况，将下层4只一次风喷口改成微油点火燃烧器，在实现锅炉微油冷炉启动和低负荷稳燃的前提下，确保原主燃烧器的功率及基本性能不变，同时兼具主燃烧器的功能。

3.1微油点火燃烧器

微油点火燃烧器结构如图1所示。对微油点火燃烧器性能的评价应充分考虑其作为点火燃烧器和主燃烧器2种不同功能时的特性。作为点火燃烧器时，应重点考虑节油率、煤粉燃烬率、燃烧器功率等方面的特性；作为主燃烧器时，应重点考虑燃烧效率、稳燃等方面的特性。

图1　微油点火燃烧器结构

3.2控制系统

微油点火控制系统包括对燃油系统、压缩空气系统、灭火保护等的控制。在就地配置就地点火控制柜以就地控制各阀门、点火器的动作，同时可就地/远程切换。在DCS中增加控制画面，将所有热工信号直接送至DCS，由DCS统一调度控制，所有操作和保护均通过DCS实现，这非常有利于培养运行人员操作习惯和控制系统的一体性。增加“微油模式”，用于选择是采用微油逻辑还是机组常规逻辑进行锅炉的安全保护。

3.3燃油系统

在下层燃烧器平台附近增设1套燃油系统，首先使用不锈钢管将气化微油点火系统的油管路从燃油母管上接出；然后用不锈钢管在每一个气化微油点火平台位置接出，并在油管路上安装截止阀、电动球阀等；最后再通过软管引入气化微油枪。

3.4点火装置

油枪点火装置采用高能打火器进行点火。高能打火器由高能打火变压器、点火枪、高压屏蔽电缆3部分组成。使用前，将高压屏蔽电缆从高能打火变压器的接口接至点火枪的接口。高能打火变压器安装在便于操作观察、防雨滴的地方，箱体安装牢固，接地可靠，并定期检修和除尘。

3.5压缩空气系统

压缩空气作为微油的雾化介质及燃油管道的吹扫介质，对气化微油点火系统的稳定运行至关重要。使用不锈钢管将压缩空气从锅炉的仪用压缩空气母管引出；经空气过滤器过滤后，再用不锈钢支管接入各角的油枪上，用于对气化微油枪前期进行供氧及雾化，并用不锈钢支管进行吹扫。

3.6助燃风系统

助燃风系统母管从锅炉送风机出口的连通管上接出，然后用钢管分别送到各角微油燃烧器，并用金属软管与微油燃烧器相连。助燃风系统母管配置调节阀和压力变送器，用以保持助燃风系统管道风压的恒定，确保微油枪燃烧稳定。各个角均配置手动通风碟阀，用以配平各角风量。

3.7火检系统

微油点火燃烧器改造后需单独设置火检装置接入DCS，作为机组启动时的火检信号参与灭火保护等功能。火检冷却风母管用管道从锅炉火检冷却风母管接出，并通过金属软管与火检装置连接。

3.8燃烧器壁温监测系统

为防止发生燃烧器壁面超温损毁，在每只燃烧器壁面上设置2个壁温测点，温度信号接入DCS，实时监测燃烧器壁面温度。当壁温温升过快或壁温超出500℃时，可通过及时调整煤粉量和一、二次风速对燃烧器壁面进行冷却，防止燃烧器烧坏。

4　运行中易出现的问题及防控措施

该发电厂6号机组采用上述新技术后，锅炉启动直至机组并网、带满负荷运行，节油效果十分显著，但在实际应用中也暴露出一些问题。为使用好这项新技术，充分发挥它的作用，对发电厂6号机组正常运行过程中气化微油点火技术存在的问题进行分析和总结。

4.1二次燃烧及飞灰自燃问题

微油点火控制系统设计较为完善，确保了锅炉冷态微油点火启动的安全运行。但由于在微油点火启动过程初期投入的煤粉燃烬率相对较低，必然会造成大量未燃烬煤粉沉积在锅炉的尾部烟道，尤其是在SCR催化剂、空预器、省煤器灰斗和电除尘灰斗中。因此尾部烟道的二次燃烧及飞灰自燃问题，成为微油点火过程中运行人员和工程技术人员必须关注的问题。

4.1.1尾部烟道二次燃烧分析及防控

根据工程实践经验，微油点火模式运行下的机组产生尾部烟道二次燃烧的可能性很小，原因如下。

（1）未燃烬煤粉的成分。微油点火启动初期，未燃烬煤粉含碳量较多，但挥发分很少；根据数据显示，未燃烬煤粉近似于无烟煤，而无烟煤的着火温度为700-800℃，很难燃烧。

（2）未燃烬煤粉的周围环境。未燃烬煤粉主要集中于尾部烟道区域，主要是在SCR催化剂、空预器、省煤器灰斗和电除尘灰斗中。这部分区域温度一般均小于400℃，在正常通风情况下不具备煤粉燃烧条件。

但在以下情况时，尾部烟道二次燃烧的可能性会有所增加。

（1）在微油点火启动初期投入大油枪时，有较多未燃烬的燃油附着在尾部烟道受热面。

（2）锅炉长时间处在微油点火模式下运行，如遇锅炉停炉，在关闭送、引风机后，会出现炉内通风不畅的情况，因此必须采取措施，防止尾部烟道二次燃烧。

为了防止发生因飞灰可燃物浓度高造成的锅炉尾部烟道再燃或预热器着火等重大事故，采取了如下措施。

（1）点火初期应在确保点火油枪燃烧稳定的前提下投入气化微油点火系统，应具备以下前提条件：

① 雾化风压力0.10-0.25MPa，微油油压1.0-2.0MPa；

② 助燃风风压2 000-3 000Pa；

③ 火检系统工作正常。

（2）值长在机组微油点火启动期间应确认燃烧的是挥发分较高的煤（收到基挥发分≥25％），确保微油冷炉点火启动成功。

（3）给粉机启动后，按常规操作控制给粉机转速，应在现场观察煤粉着火情况。发现炉内燃烧情况恶劣、炉膛压力波动大时，应采取提高燃油流量（更换大型号油枪喷嘴），调整风量及一次风速、煤粉浓度、炉膛总风量等措施。若燃烧仍不好，应立即停止给粉机和微油枪运行，进行炉膛吹扫，查明原因，重新启动。

（4）微油点火启动期间，应加强对输粉系统的监视，当出现微油跳闸和煤粉着火不好的情况时应及时通知值长和当值调试指挥。

（5）微油点火启动期间，应加强监视空预器出入口烟温。当排烟温度不正常上升或空预器出口烟温大于入口烟温时，应立即查明原因，及时处理。判断为着火时应按尾部烟道二次燃烧处理。

（6）点火前投入SCR声波循环吹灰。点火后，在25％机组额定负荷下连续投入空预器吹灰，并到就地确认吹灰器动作正常。

（7）锅炉停运后，应加强炉膛吹扫工作，吹扫时间以达到相应烟囱不冒烟为准。在吹扫期间应维持空预器连续吹灰。

4.1.2飞灰自燃防控措施

为防止飞灰在电除尘灰斗、仓泵、灰库内自燃，采取了如下措施。

（1）点火前，应确认省煤器、各电场仓泵清理干净，防止堵塞。点火期间应保证除灰系统正常工作，并在试运中每次停炉期间，确认电除尘灰斗和仓泵的灰已输送干净，防止积灰自燃。

（2）点火期间，输灰系统采取定时输送方式，加快电除尘灰斗的输灰速度，待机组负荷大于150MW时再恢复其正常输送速度。

（3）严格监视输灰系统的运行，出现堵灰时立即处理，必要时可停止该电场电除尘灰斗的运行。

（4）一定要确认电除尘灰斗及仓泵的灰输送干净后才能停止输灰系统运行。

（5）灰库存灰不宜超过2h，在有条件的情况下灰库应连续出灰。

（6）灰库值班人员应遵守24 h值班制度，出现异常情况及时汇报。

4.2其他常见问题及处理

经过4个月的运行，该发电厂6号机组在升、停炉及事故处理过程中气化微油点电火系统出现的故障总结如表1所示。

表1　气化微油电火系统故障总结

5　结束语

该发电厂使用气化微油点火系统后，在锅炉点火、冲转、并网、带满负荷全过程中，可以提前投给粉机，现冷态启动需约40t燃油，较未使用该点火系统前减少约100t燃油，经济效益显著，达到并超过了预期要求。该发电厂在使用气化微油点火系统几个月内未发现锅炉尾部烟道二次燃烧及炉内灭火打炮现象，燃烧器也没有出现结焦现象。在锅炉升、停炉过程及事故处理中气化微油点火燃烧器投切自如、迅速，满足了机组启动的各项要求。

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收稿日期：2015-10-14；修回日期：2016-02-01。

作者简介：

苏志鹏（1984-），男，技师，主要从事电厂热工检修管理工作，email：szhp1984@126.com。