纯氧点火新技术在锅炉运行中的应用

李秀忠

(华电国际莱城发电厂，山东莱芜271113)

纯氧点火新技术在锅炉运行中的应用

A new technology application of pure oxygen ignition in boiler operation

李秀忠

(华电国际莱城发电厂，山东莱芜271113)

结合莱阳电厂4台锅炉的纯氧点火改造，介绍纯氧点火的应用原理，给出燃煤锅炉纯氧点火的现场改造方案，并描述了纯氧点火的投入和停止过程。经过统计数据表明，纯氧点火应用在锅炉上，节能和环保效果良好。

纯氧点火；燃煤锅炉；火电厂；新技术应用；节能分析

1 概述

华电国际莱城发电厂4×300 MW机组2号炉为上海锅炉厂制造，该SG－1025/17.44－M844型锅炉为亚临界中间一次再热控制循环汽包锅炉，设计燃煤为高挥发分烟煤，点火、助燃用油为0号柴油，制粉系统配置3台BBD4062双进双出磨煤机系统。正常工况下投3台磨煤机带MCR工况。现莱城电厂4台锅炉已经全部完成纯氧点火改造，运行稳定，节能效果良好。

2 锅炉纯氧点火的应用原理

微油点火就是将燃油经机械雾化成超细油滴进行燃烧，从而大幅度提高燃烧效率及火焰温度。燃烧的火焰刚性强，温度高达1 500℃－2 000℃，可作为高温火核在煤粉燃烧器内直接点燃煤粉燃烧，实现火电厂锅炉的启动、滑停及低负荷稳燃。微油燃烧产生的高温火核使煤粉混合物发生一系列物理和化学反应，从而使煤粉的燃烧速度加快，达到点火并使煤粉加速燃烧的目的。

燃烧过程是空气中的氧气参与燃料氧化反应并同时发出光和热的过程。采用加氧燃烧使助燃用的氧化剂中的氧浓度高于普通空气中的氧浓度。加氧点火技术是在成熟的微油点火技术的基础上应用氧气助燃，将氧气送入点火燃烧器内部参与煤粉气流助燃，既提高了点火燃烧器对劣质燃料的应用范围〔1〕，又能充分发挥燃用优质燃料的性能，进一步提高点火燃烧器的性能和节油率。

纯氧点火系统的改造是微油点火加氧助燃技术的创新应用，是在成熟的微油点火技术基础上发展而来。该系统采用微油点火并加氧助燃，纯氧点火依消耗少量的氧为代价，获取燃料高强度的燃烧、燃尽度的良好效果，节能效果显著。具有大幅降低飞灰可燃物、随时可投入电除尘等特点，另外，具有烟气排放量低，减少排烟热损失等特点。由于提高了氧气燃烧浓度，使得点火及稳燃性能大大提高，保证了锅炉的燃烧稳定性〔2〕。

3 锅炉纯氧点火的改造

首台锅炉改造应用于莱城发电厂2号锅炉，结合2号炉微油点火燃烧器结构，并进行了改造前的论证，确保锅炉燃烧器在改造后能长期、安全、稳定运行，2014年5月2号炉大修中进行了纯氧点火改造。纯氧点火系统包括油燃烧器、微油点火燃烧器、辅助系统、控制系统、供氧系统等。

3.1 燃烧器部分的改造

喷燃器改造为微油点火富氧燃烧器；更换掉原气化小油枪微油点火系统，改为机械雾化小油枪微油点火系统。

点火油枪的雾化方式为机械雾化:其原理是将具有一定压力的燃油通过分油器进入雾化旋流片，经过雾化旋流片的切向槽转变为旋转液流，离开喷嘴出口处即可形成一股中空的薄膜流，受空气阻力后破碎成细液滴〔3〕。该种雾化方式系统简单，雾化效果好，无需设计雾化压缩空气回路，同时对燃油压力稳定性要求不高，无需配置单独的燃油减压和蓄能装置，满足燃油主路油压即可。

单只油枪设计出力为60～120 kg/h。按燃煤煤质特性设计，单只油枪出力60 kg/h即可满足点火要求，但考虑到实际使用中煤质下降，设计的油枪出力预留的富裕量，强化煤粉的燃烧，从而提高点火初期煤粉的燃尽度，保证锅炉运行安全。纯氧点火系统油枪参数见表1。

表1 纯氧点火系统油枪参数

微油点火燃烧器及纯氧点火装置结构见图1，微油点火煤粉燃烧器主要由喷口、燃烧筒、浓缩装置、微油点火器、供氧装置等组成。

图1 微油点火燃烧器及纯氧点火装置示意图

油燃烧器 (油枪、点火枪、油火检等)放入防磨套筒内，从煤粉弯头处轴向插入至微油点火燃烧器一级燃烧筒处。径向插入油火焰易在燃烧器内形成紊流区，对风粉的正常流动有一定的影响，严重时燃烧器内会有积粉、结焦现象；采用轴向插入，油火焰与煤粉气流方向一致，能有效的避免影响风粉流动、燃烧器内积粉结焦的问题，可有效避免燃烧器避免局部高温，防止燃烧筒体烧损或结渣。

3.2 供氧系统

供氧系统的组成由供氧站、供氧管道、控制装置及部分辅助部分组成，供氧系统见图2。供氧管道包括纯氧母管、手动截止阀、排空阀、压力表等。纯氧吹扫管道由小油枪助燃风系统引出。

供氧系统就地控制柜安装在燃烧器处，控制柜操作盘面装有纯氧运行阀启停、纯氧吹扫阀启停等按钮和对应的状态指示灯，可实现所对应纯氧点火就地控制。另外，辅助设备有纯氧运行阀、纯氧吹扫阀、纯氧总阀、纯氧排空阀等就地被控设备以及相应电缆。

图2 莱城电厂供氧系统图

4 锅炉纯氧点火的投入与停止

4.1 锅炉纯氧点火系统的启动准备

4.1.1 锅炉纯氧燃烧系统的检查

锅炉纯氧点火系统启动前机械雾化小油枪、喷燃器改造、风道燃烧器改造项目应全部完成。确认喷燃器区域消防设施齐全，确认喷燃器区域无积粉、积油现象。

4.4.2 纯氧点火系统的操作及注意事项

锅炉启动供氧过程中，加强油系统、供氧系统的泄漏检查，泄漏严重时，关闭液氧站供氧总门和锅炉角供氧速断阀、手动门。供氧过程中，锅炉本体周围5 m内禁止烟火、动火工作。锅炉启动完毕，关闭液氧站供氧总门并上锁、挂禁止操作牌，氧缓冲罐必须排空。排空时要检查四周应无烟火、动火工作〔4〕，否则不能排空。

4.2 锅炉纯氧点火系统的启动

莱城电厂锅炉燃烧如图3，启动时，先启动引、送风机，进行锅炉吹扫，吹扫完毕后保持燃油循环5～10 min，然后关闭A，B一次风机出口联络挡板，同时确认A，B助燃风机出口门关闭，B侧冷一次风至小油枪助燃、冷却风隔离门全开。采用变频方式启动B一次风机，调整一次风压8～9 kPa左右。启动B一次风机后，应就地检查A一次风机无倒转情况。

图3 莱城电厂锅炉燃烧系统图

调节点火风量，打开火检风至图像火检冷却风门，调整小油枪高压助燃风压力1 000～2 000 Pa，保持微油油枪助燃风量900 m3/h。投入4个角微油，调节周界风风门开度，使小油枪点火着火正常，维持燃烧器壁温不超过450℃，检查着火情况。关闭主管路纯氧排空阀，切换至纯氧站供氧，进行不同投氧方式纯氧助燃组合试验。投入热一次风母管风道加热器，确认冷一次风至风道燃烧器助燃、冷却风供气手动门关闭，打开压缩空气至风道燃烧器供气总门、至风道燃烧器助燃、冷却风供气手动门，至风道燃烧器微油枪吹扫、控制风手动门，及时打开助燃、冷却风联箱至微油枪、火检隔离门。

小油枪的启动在一次风机启动后进行〔5〕。小油枪喷出的燃油在微油燃烧器中燃烧，产生的高温油火焰进入一级燃烧筒，此时开始供氧。燃烧稳定后，启动给、磨煤机，煤粉经过浓缩装置分成内浓外淡的分布形式，浓相煤粉经过高温的油火焰火核迅速被点燃并剧烈燃烧，着火燃烧的浓相煤粉又引燃淡相煤粉气流，混合煤粉燃烧气流在喷口处又经过二级氧枪的助燃，使煤粉气流的燃烧得以再次强化，燃烧充分完全。

当达到一定负荷后，可以停止小油枪，只进行投氧助燃。经过纯氧助燃后，可提高燃烧速度，促进燃料燃烧完全，减少油粉混合物的排放，减轻对尾部受热面、催化剂、空预器、电除尘和脱硫系统的影响，并有效防止尾部烟道二次燃烧的发生，节约点火时燃油消耗和煤分消耗，提高机组点火经济性，提高锅炉效率。

4.3 锅炉纯氧点火系统停止

机组负荷稳定时，视燃烧情况，逐只撤出微油枪及供氧系统运行。关闭液氧站供氧总门，确认氧气系统无压力，依次关闭母管气动阀、炉前供氧速断阀、各角电磁阀，确认炉前排空电磁阀开，打开主管路排空阀。撤出纯氧燃烧系统后，确认纯氧管路吹扫阀在开位，对纯氧系统进行吹扫一次。

5 锅炉纯氧点火节能分析

莱城电厂4台锅炉纯氧点火的成功技改后运行稳定，在确保锅炉安全稳定运行的前提下，机组启动用油明显下降，经过半年的燃油量统计对比经济效益明显。2015年1月20日2号机组启动，纯氧点火投入，共燃油4.2 t，相比2014年1月份纯氧点火应用前开机用油46.2 t，点火用油大幅下降。

根据运行数据统计，实施纯氧点火技改后，机组的启动用油明显减少，由全年机组启动用油数据的对比分析表明，平均每次节油约16 t左右，燃油节油量达70%。每年4天机组冷态启动按照15次估算，仅启动用油1项节约燃油240 t左右，年减少开支100万元左右，节能效果良好〔6〕。

6 结论

莱城电厂实施纯氧点火后，增加了设备的系统及投资，但是，从运行数据来看，节能效果良好。下一步将不断总结锅炉纯氧点火的成功经验，在锅炉稳定燃烧的前提下，拓展纯氧点火的节能空间。

〔1〕黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整 〔M〕.北京:中国电力出版社，2003.

〔2〕孙学信.燃煤锅炉燃烧试验技术与方法 〔M〕.北京:中国电力出版社，2002.

〔3〕范从振.锅炉原理 〔M〕.北京:中国电力出版社，2009.

〔4〕林宗虎，徐通模.实用锅炉手册 〔M〕.北京:化学工业出版社，2004.

〔5〕张磊.大型锅炉运行 〔M〕.北京:中国电力出版社，2012.

〔6〕莱城电厂.莱城电厂锅炉运行规程 〔S〕.2014.

TM621.2

B

1008-0198(2015)05-0057-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2015.05.017

李秀忠 (1968)，男，山东莱芜人，高工，从事发电厂节能与脱硫、脱硝环保技术工作。

2015-01-15 改回日期:2015-03-23