310 MW机组W型火焰锅炉天然气点火改造与应用

何县宇，刘应山，姜云刚

(1.大唐华银株洲发电有限公司，湖南株洲 412000;2.西安交通大学，陕西西安 710049)

1 同类技术比较

根据点燃煤粉的热量激发热源方式的不同，点火技术可分为4类:

(1)以电能作为激发热源，包括等离子体点火等点火方式。参考文献〔1—2〕对等离子点火装置进行了研究，认为该点火装置适用于燃用中高挥发分、高挥发分烟煤电站锅炉，通过实现等离子单一点火方式，能保证锅炉点火和稳燃的安全性。

(2)以天然气作为激发热源。参考文献〔3—5〕对天然气点火装置进行了研究，指出该点火装置具有火焰温度高、适应性强、操作方便等优点，与用油点燃装置相比，预燃时间为燃油的1/4，成本却仅为燃油的1/800。

(3)以液化气、沼气作为激发热源。参考文献〔4—5〕对液化气、沼气点火装置进行了较详细研究。

(4)点火助燃技术研究。参考文献〔8—9〕对微油点火助燃技术进行了研究，认为其适用于烟煤等易燃煤种。对于低挥发分贫煤和无烟煤，点火启动仍需要使用大油枪助燃，且改造后燃烧器的防磨和防烧损设计存在一定的不足。

由于天然气为清洁能源，其环保效益十分明显;其费用低、燃烧效率及稳定性均较燃油高，且改造时不需要对燃烧器本身进行改造，施工量相对较小，煤种适应广，故大唐华银株洲发电有限公司(以下简称“株洲电厂”)采用了天然气点火技术对点火装置进行改造。

2 锅炉设备及改造情况

2.1 锅炉设备简介

株洲电厂310 MW机组锅炉系东方锅炉厂制造的DG1025/18.2－Ⅱ14型亚临界压力、一次中间再热、自然循环、双拱形单炉膛、平衡通风、固态排渣、Π型露天布置、全钢构架、全悬吊结构、尾部双烟道、燃煤W型火焰炉。每台锅炉共配4台双进双出钢球磨煤机，锅炉的燃烧设备主要由煤粉燃烧器、风箱、油点火器及风门控制挡板组成，如图1所示。

图1 锅炉燃烧器图

2.2 天然气点火装置技术原理及特点

改造选用强混式燃气燃烧器，采用锯齿形稳焰体结构 (图2)，稳焰体的空气气流形成回流区及低速区，保证着火燃烧稳定，锯齿形结构使空气与燃气及时混合，保证了燃气及时着火和燃烧的稳定性。该燃烧器采用合适的燃气喷孔直径、喷孔布置方式及喷孔面积与燃气喷嘴面积比，使气流具有较好的刚性及穿透力，确保了燃气与空气充分混合。

强混式燃气燃烧器具有以下特点:采用强混技术，燃烧效率高，燃尽程度好。调节性能好，调节比大。独有的稳焰技术使得燃烧器不回火、不脱火、不烧嘴、不结焦。运行调节方便，不产生冲墙、燃烧区域过热、超温等问题。

图2 天然气燃烧器结构图

2.3 改造情况介绍

该改造项目包括厂外燃气主管道铺设、厂内燃烧系统等2部分。厂内燃烧系统由天然气点火装置及其配风系统、天然气管线系统和安全保护报警及控制系统等3部分组成。

锅炉点火装置改造方案:根据锅炉点火实际情况，采用同侧相隔、前后交叉的原则，把24只油燃烧器中的12只改为天然气燃烧器，即将原A，C磨对应的12只油枪更换为天然气点火器。天然气气枪的点火方式仍使用原油枪所配点火枪，天然气气枪固定不动，点火枪利用原推进装置实现推进。具体布置如图3所示，带阴影的部分为天然气燃烧器。

图3 燃烧器布置图

3 现场应用情况

2010年先后对2台310 MW机组锅炉进行了天然气点火系统改造，#3和#4炉分别于2010年6月和12月竣工并投入使用。改造后的应用结果表明，改造非常成功，达到了预期效果。

3.1 改造前后技术参数及经济性比较

表1为改造前后点火过程参数对比表。从表中可以看出，天然气点火系统应用后，点火过程燃烧稳定性有所提高，节能效果明显，每次开机节约燃油16.11 t，按每年开机10次，油价7 000元/t计算，每年可节约燃料资金达112.8万元。

天然气点火系统应用后，在投粉低负荷阶段石膏质量就能达到要求，避免了因采用油点火，初期石膏浆液污染，必须连续置换浆液的情况。按年均点火10次计算，每年减少浆液排放2 450 t，增加石膏产出量1 850 t。

表1 改造前后点火过程参数对比表

3.2 应用后环保效益分析

天然气点火系统应用后，除尘设备和脱硫设施均可及时投运，彻底解决了点火初期冒黑烟问题，减少了污染物排放量。以2009年全年点火用油量396 t、每次点火燃用燃煤 (含硫1.13%)估算量152 t、每年开机10次来计算:

年减少SO2排放量=120×0.3×3.96/0.86+16×1 520×1.13=30.24(t);

年减少NOX排放量=8.57×3.96/0.86=3.95(t);

年减少烟尘排放量=1.8×3.96/0.86+518=518.83(t)。

3.3 不同煤种对天然气点火装置的适应性

为满足掺烧不同比例劣质无烟煤的需要，进行了煤种对天然气点火装置的适应性试验，确定了不同煤种下天然气点火装置的使用方法 (表2)。

4 结论

(1)根据当地有利的天然气条件，采用天然气点火对原来的油点火系统进行了改造，确保了点火可靠性与安全性，节省了价格昂贵的燃油，降低了成本。

(2)该天然气点火器采用强混式技术，采用锯齿形稳焰体结构，形成稳定低速、回流区，实现了着火的稳定。

(3)为满足掺烧不同比例劣质无烟煤的需要，进行了天然气点火对煤种适应性试验，确定了锅炉燃用不同煤种时天然气点火装置的使用方法。

(4)改造实施后，每次开机节约燃油16.11 t，彻底解决了点火初期燃油不完全而造成的冒黑烟问题，每年减少SO2，NOX和烟尘排放量近600 t，具有明显的经济效益和社会效益。

表2 不同煤种对天然气点火装置的适应性

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