火電廠鍋爐微油等離子復(fù)合點火技術(shù)及其改造思路

◎劉昕 周志權(quán) 陳頡 王志剛

火電廠鍋爐微油等離子復(fù)合點火技術(shù)及其改造思路

◎劉昕 周志權(quán) 陳頡 王志剛

火電廠鍋爐應(yīng)用傳統(tǒng)點火方式其耗油量較大，為有效控制機組耗油，提高火電廠鍋爐運行效益，多對其進行微油等離子復(fù)合點火技術(shù)改造。在分析火電廠鍋爐等離子點火、微油點火與復(fù)合點火技術(shù)的基礎(chǔ)上，對鍋爐微油等離子點火技術(shù)改造思路進行分析。實踐證明，通過進行復(fù)合點火技術(shù)改造，機組運行節(jié)油效果明顯，運行操作靈活，有效保障了鍋爐運行的安全性及經(jīng)濟性。

某火電廠鍋爐運行概況

某大型火電廠裝機容量為2100MW，配備一臺300MW發(fā)電機組與三臺600MW發(fā)電機組，為實現(xiàn)鍋爐點火耗油量節(jié)約，對機組3號與4號鍋爐點火方式改造為等離子點火形式。在電站運行初期，為保障點火順利應(yīng)用專用點火用煤進行點火操作。采取等離子點火方式在機組啟動與運行過程中實現(xiàn)了燃油節(jié)約，切實降低了電站運行成本。然而隨著調(diào)撥專用點火用煤供應(yīng)不穩(wěn)定，點火用煤煤質(zhì)出現(xiàn)了較大變化，煤質(zhì)灰分增多、發(fā)熱量低等問題突出，采取等離子點火進行鍋爐啟動其穩(wěn)定性喪失。為確保鍋爐點火穩(wěn)定性，降低單機運行成本，進行火電廠鍋爐點火技術(shù)改造，成為了鍋爐運行研究的主要問題。

火電廠鍋爐等離子點火技術(shù)與微油點火技術(shù)分析

等離子點火技術(shù)屬于一種無油點火技術(shù)，其通過小能量等離子電弧進行煤粉氣流直接點燃，應(yīng)用煤取代了傳統(tǒng)油點火方式，提高了鍋爐啟動的穩(wěn)定性，在一定程度上保障了鍋爐低負荷穩(wěn)燃運行。等離子點火技術(shù)研究始于上世紀六十年代，經(jīng)過長時間的研究與實踐，等離子點火技術(shù)逐漸成熟并獲得推廣應(yīng)用。在該火電廠鍋爐運行中采取等離子點火技術(shù)，在應(yīng)用調(diào)撥專用點火用煤的情況下獲得良好效果。隨著調(diào)撥專用點火用煤質(zhì)量下降，且受等離子發(fā)生器點火功率低、增溶空間存在限制等因素影響，應(yīng)用等離子點火方式已無法滿足鍋爐啟動的現(xiàn)實要求，為此，需要探索新型的點火技術(shù)。

微油點火技術(shù)是在等離子點火技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，其點火原理采取等離子分級點燃與逐級放火原理，通過設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)微油槍被裝置極少量油，進行油霧化與燃燒操作，通過霧化燃燒所實現(xiàn)的熱量取代等離子弧熱量，從而通過微油方式實現(xiàn)煤粉氣流點燃與穩(wěn)燃。在火電廠鍋爐運行中采取微油點火技術(shù)，其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作維護便捷，應(yīng)用成本較低，逐漸發(fā)展為主要的鍋爐點火技術(shù)。一般而言，微油點火技術(shù)其微油槍熱裝置功率多設(shè)計為465.2KW，明顯優(yōu)于等離子發(fā)生器的100KW功率。此外，應(yīng)用微油槍，其熱功率通過技術(shù)優(yōu)化還可以增加。因其熱功率較高，從而打破了煤種限制。微油點火在應(yīng)用中能夠有效提高粉煤燃燒效率，在點火初期，粉煤燃盡率則達80％以上，且應(yīng)用其點火方式煤層燃燒穩(wěn)定性良好，點火安全性較好。

火電廠鍋爐微油等離子復(fù)合點火技術(shù)改造方案及思路分析

考慮到火電廠3號鍋爐與4號鍋爐應(yīng)用等離子點火方式，通過現(xiàn)有煤質(zhì)進行點火其穩(wěn)定性不足，進行微油點火技術(shù)改造成為了火電廠發(fā)展所面臨的實際問題。進行鍋爐點火方式改造，經(jīng)過技術(shù)研究提出兩種方案，第一種技術(shù)方案為對下層磨煤機燃燒器直接進行技術(shù)改造，其方案可以實現(xiàn)鍋爐順利點火目標，但其個改造需要將4臺煤粉燃燒器進行全部改造，設(shè)置為微油點火燃燒器裝置，其整體改造成成本相對較高。第二種技術(shù)方案要求進行等離子發(fā)生器拆除，通過應(yīng)用等離子燃燒器并進行微油點火裝置安裝。拆除等離子發(fā)生器后要求在調(diào)峰與停爐時進行投油作業(yè)，導(dǎo)致一定燃油消耗。綜合考慮技術(shù)方案，決定在等離子燃燒器基礎(chǔ)上進行微油點火改造，保留等離子發(fā)生器，采取等微油等離子復(fù)合點火方式。

針對4號鍋爐采取微油等離子復(fù)合點火技術(shù)改造，為確保節(jié)油效果最優(yōu)，在改造過程中針對燃燒器本體、壓縮空氣系統(tǒng)、助燃風(fēng)系統(tǒng)與燃油系統(tǒng)等進行了小范圍改造，并對其裝置及系統(tǒng)邏輯進行變更。改造重點在于等離子發(fā)生器與微油槍復(fù)合邏輯實現(xiàn)。在改造初期，其改造思路為：當(dāng)鍋爐兩臺微油槍滅火時磨煤機應(yīng)停止運行，避免出現(xiàn)爐膛爆炸事故。然而依據(jù)實踐經(jīng)驗分析，在確保兩臺微油槍在同一時間滅火的基礎(chǔ)上，等離子發(fā)生器處于投運狀態(tài)則可以確保燃燒穩(wěn)定性，此時進行投油助燃操作，可以確保爐膛燃燒保持較高穩(wěn)定性。綜合分析并科學(xué)設(shè)計后形成復(fù)合邏輯設(shè)計方案，其邏輯示意圖如下：

圖1：微油等離子復(fù)合跳磨煤機邏輯示意圖

為確保改造后點火效果，試驗點火燃燒器實際性能，在操作過程中采取水分高、熱值低的煤質(zhì)進行試驗。在點火操作時，等離子發(fā)生器發(fā)暫時處于備用狀態(tài)，投入四臺微油槍進行點火作業(yè)，進行爐膛壓力波動值測試，發(fā)現(xiàn)其波動超出±300Pa，火焰呈現(xiàn)出棕紅色，說明僅僅采取微油槍點火方式，其功率難以確保煤粉穩(wěn)定燃燒。此后，投入四臺等離子發(fā)生器，測試爐壓力波動，結(jié)果顯示爐膛壓力波動值為±200Pa，火焰顏色表現(xiàn)為亮色，說明復(fù)合點火方式產(chǎn)生了一定作用。此后，運行人員在分析爐膛出口溫度與爐內(nèi)燃燒狀態(tài)的基礎(chǔ)上，逐漸停止微油槍運行，最后僅保持兩臺微油槍與四臺等離子發(fā)生器進行助燃操作，機組順利啟并網(wǎng)，鍋爐升溫升壓過程穩(wěn)定性良好，滿足了設(shè)計要求。采取復(fù)合點火方式，整套機組啟動花費14.05h，共計耗油量為11.4t，相對等離子伴大油槍點火方式節(jié)約了約46t油。

4號鍋爐實現(xiàn)微油等離子復(fù)合點火技術(shù)改造后，效果良好且達到了設(shè)計要求，進行3號鍋爐改造作業(yè)。3號鍋爐改造初期進行微油槍出力參數(shù)設(shè)定，設(shè)計為150kg/ h，選擇常規(guī)煤質(zhì)進行點火作業(yè)。試驗發(fā)現(xiàn)改造后其鍋爐點火燃燒不夠充分。采取技術(shù)改造進行霧化片改造，微油槍出力參數(shù)達到220kg/h，點火操作實現(xiàn)了機組平穩(wěn)啟動并網(wǎng)。

在完成鍋爐微油等離子復(fù)合點火技術(shù)改造后，為進一步提高節(jié)油效果，在機組低負荷助燃與停機操作過程中，運行人員在操作中盡量應(yīng)用等離子發(fā)生器，在一定程度上降低了微油點火耗油量，改造后機組在長時間運行中，為火電廠節(jié)約了大量能源，且點火技術(shù)應(yīng)用的穩(wěn)定性良好，降低了鍋爐爆燃事故，其綜合效益良好。

火電廠鍋爐點火方式直接關(guān)系著鍋爐啟動并網(wǎng)的穩(wěn)定性與安全性，應(yīng)用傳統(tǒng)點火方式耗油量較大，為切實降低機組啟動耗油量，提高火電廠鍋爐運行綜合效益，對火電廠鍋爐新型點火技術(shù)進行探索。隨著煤質(zhì)質(zhì)量下降，簡單應(yīng)用等離子點火方式其難以滿足點火燃燒的設(shè)計要求，結(jié)合案例，提出微油等離子復(fù)合點火技術(shù)改造，并對其改造方案及改造思路進行探索。實踐證明，通過微油等離子復(fù)合點火技術(shù)改造，火電廠鍋爐運行能耗獲得大幅降低，點火啟動穩(wěn)定性與安全性良好，綜合效益顯著。

（作者單位：煙臺龍源電力技術(shù)股份有限公司）