富氧微油低负荷稳燃技术研究

周尚勇 虞涌 宋继坤 蔡飞

摘要：常规情况下，锅炉低负荷稳燃需要投入大油枪，消耗大量燃油，尤其是W火焰锅炉，燃油耗量巨大。为了在低负荷稳燃过程中节约燃油，W火焰锅炉采用了富氧微油低负荷稳燃技术。实践结果表明，富氧微油低负荷稳燃技术能够满足W火焰锅炉的燃烧要求，保证火焰燃烧稳定，减少了燃油消耗量。

关键词：W火焰锅炉;富氧微油;低负荷;稳燃

0 引言

W火焰锅炉燃用无烟煤，煤质较差，不易着火，导致锅炉点火、稳燃时油耗比較高（单台锅炉单次正常冷态启动油耗100～130 t，大修后单台锅炉单次冷态启动油耗200～250 t），低负荷稳燃时需长期投入大油枪进行稳燃，燃油消耗更大，现阶段暂无更有效的节油手段。针对上述问题，本文对W火焰锅炉富氧微油低负荷稳燃技术进行了深入研究，并将此技术成功应用于600 MW超临界机组锅炉。

1 工程概况

1.1    锅炉概况

某电厂#1机组是600 MW超临界汽轮发电机组配套的燃煤锅炉机组，锅炉为超临界、W型火焰燃烧、垂直管圈水冷壁变压直流、一次再热、挡板调节再热汽温、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构型？蒹锅炉。

1.2    锅炉参数

该锅炉设备参数如表1所示。

该锅炉实际燃用煤种的煤质情况如表2所示。

该锅炉点火及助燃用油（0号轻柴油）特性数据如表3所示。

1.3    制粉系统

该锅炉采用双进双出钢球磨煤机正压直吹冷一次风制粉系统，每台锅炉配6台双进双出钢球磨煤机，每台磨煤机带4只双旋风煤粉燃烧器，24只煤粉燃烧器顺列布置在下炉膛的前后墙炉拱上。煤粉细度R90≤6%。每台锅炉配2台一次风机。

1.4    富氧微油技术改造情况

将锅炉B、E磨2台磨对应的8台原双旋风燃烧器共16个一次风煤粉喷口改造为富氧燃烧器，共安装16只富氧燃烧器。富氧燃烧器在锅炉前后墙拱上的安装位置示意如图1所示，其中，加粗字体表示富氧燃烧器。

1.4.1    改造说明

（1）燃烧器改造前后，其整体结构、形式保持不变，燃烧器喷口有效面积一致。（2）将改造前锅炉原燃烧器中的喷嘴、燃烧室，全部更换为改造后的富氧燃烧喷口、富氧燃烧室。（3）取出改造前锅炉原燃烧器辅助通道中的原油枪，保持辅助通道不变，在辅助通道中安装火检、复合型富氧微油枪、打火枪，并在改造后的富氧燃烧喷口上安装两组温度传感器。（4）复合型富氧微油枪、打火枪通过推进器进入或退出富氧燃烧室。（5）改造后的所有结构、设备共同组合为富氧燃烧器。

1.4.2    改造后结构说明

（1）改造后的富氧燃烧器（辅助燃油量小）内产生的气阻比改造前原燃烧器产生的气阻更小，不会影响一次风送粉能力。（2）改造后的富氧燃烧器的富氧燃烧喷口、富氧燃烧室结构材质采用耐高温、耐磨的特殊材质，短时可抵抗高温1 200 ℃，长时间可承受高温900 ℃，且富氧燃烧室迎风面采用了耐磨工艺处理。（3）改造后的富氧燃烧的火焰温度由中心向外围扩散，富氧燃烧室外的一次风粉形成了气膜保护。

1.4.3    改造后的富氧微油燃烧器运行说明

（1）在机组冷态启动或锅炉稳燃中，启动相应的富氧燃烧器。

（2）启动/停止（点动或联动）步骤为：

启动：打火枪进到位，复合型富氧微油枪进到位→高能点火器打火→开启油氧调节阀（油氧通过复合型富氧微油枪送入富氧燃烧室内，供给燃油燃烧）到设定值→打开燃油气动球阀（燃油通过复合型富氧微油枪送入富氧燃烧室内）→火检检测有火→停止打火，退出点火枪→燃油火焰点火成功→在投入煤粉前，开启煤氧调节阀（煤氧通过复合型富氧微油枪送入富氧燃烧室内，供给煤粉燃烧）到设定值→火检持续检测有火→煤粉火焰点火成功。

停止：关闭煤氧调节阀，其吹扫自动打开→关闭燃油气动球阀，其吹扫自动打开→火检检测无火→关闭油氧调节阀，其吹扫自动打开→退出复合型富氧微油枪。

（3）在富氧燃烧器运行过程中，可根据炉内燃烧工况实时自动调整供油、供氧量，当富氧燃烧器喷口壁温>550 ℃且继续呈上升趋势，关闭油氧调节阀开度值的5%，3 min为一个调整周期（程序自动运行期间调节阀的最低开度值为15%），在某个周期内如壁温呈下降趋势，则维持该阀门开度值不变;若壁温不能得到有效控制>900 ℃，可考虑停止复合型富氧微油枪，从而确保喷口温度<550 ℃，并在燃烧器喷口壁上对称布置2个温度监测点，采用一备一用二者取高值的方式对温度实时监测，保证燃烧器安全、稳定工作。

（4）复合型富氧微油枪在每次使用完毕后，智能启动吹扫压缩空气和高压风进行冷却和清洁，保证复合型富氧微油枪不堵塞、不结焦，满足24 h备用状态。

2 低负荷稳燃调试

当锅炉负荷低于最低稳燃负荷时，需投入富氧微油燃烧器进行低负荷稳燃，具体调试过程如下：

2.1    BMCR的35%负荷工况

锅炉稳定在BMCR的35%负荷（215 MW）下的工况。该工况下锅炉干态运行，投入4台磨煤机，投入8支微油富氧油枪，未投运大油枪，总油耗1.2 t/h左右，总耗氧量3 500 Nm3/h左右。主汽温度544 ℃，主汽压力9.1 MPa，锅炉燃烧稳定。

2.2    BMCR的23%负荷工况

锅炉稳定在BMCR的23%负荷（143 MW）下的工况。该工况下锅炉湿态运行，投入3台磨煤机，投入8支微油富氧油枪，未投运大油枪，总油耗1.2 t/h左右，总耗氧量3 280 Nm3/h左右。主汽温度527 ℃，主汽压力8.3 MPa，锅炉燃烧稳定。

2.3    BMCR的10%负荷工况

锅炉稳定在BMCR的10%负荷（62.9 MW）下的工况。该工况下投入2台磨煤机，投入8支微油富氧油枪，未投运大油枪，总油耗1.6 t/h左右，总耗氧量3 360 Nm3/h左右。主汽温度489 ℃，主汽压力7.3 MPa，锅炉燃烧稳定。

3 结语

从以上锅炉实际运行情况及分析来看，锅炉在215 MW（BMCR的35%负荷）、143 MW（BMCR的23%负荷）、62.9 MW（BMCR的10%负荷）3个工况下，采用某公司的富氧微油低负荷稳燃技术（不投运任何大油枪的情况下），完全可以实现锅炉的低负荷稳定燃烧。微油枪总油耗1.2～1.6 t/h，耗氧量3 280～3 500 Nm3/h。

[参考文献]

[1] 万立.W火焰超临界机组富氧燃烧节油点火技术[J].广西轻工业，2013，29（11）：70-71.

[2] 吴庆龙，张兴豪，周虹光，等.富氧条件下低挥发分煤微油点火试验研究[J].热力发电，2016，45（9）：51-55.

[3] 王毅岩，宋继坤，姜志军.关于富氧微油点火技术应用研究[J].资源节约与环保，2019（9）：43.

收稿日期：2020-08-05

作者简介：周尚勇（1972—），男，四川宜宾人，工程师，从事火力发电厂锅炉检修、运行技术管理工作。