气化微油点火技术在600MW机组上的应用

艾达高



气化微油点火技术在600MW机组上的应用

艾达高

介绍了气化微油点火技术的工作原理和系统构成，并针对该技术在600MW机组燃煤锅炉的工业性应用情况，详细介绍了其点火启动的调试运行情况。结果表明，作为一种应用于电站锅炉启动的新型节油技术，气化微油点火技术具有显著的经济效益和社会效益，工业化应用前景良好。

气化微油点火；锅炉；开炉；稳燃；节油

1　前言

随着我国对石油需求的进一步加剧，发电企业的燃料成本增加，节约燃料油的工作日显重要，节油重点由低负荷稳燃过程转向锅炉点火与停炉过程（电厂锅炉启停时耗油占60%，低负荷稳燃耗油占40%），传统的大油枪点火方式已不能适应日益紧张的石油资源供应，等离子点火、高温空气无油点火及气化微油枪点火技术等各种无油或少油点火稳燃节油技术不断涌现。气化微油枪点火及稳燃装置的研制开发成功，完全可以替代现有的大油枪及等离子点火稳燃技术，投资约为等离子的1/3左右，而实际运行、检修及维护费用，远远低于等离子点火的费用。

2　气化微油点火及稳燃机理

2.1气化微油点火油枪技术的基本原理

首先利用压缩空气雾化技术，将柴油雾化，雾化液雾颗粒度达到SMD≤30μM，且液雾尺寸分布均匀。布置在油枪根部的点火枪点燃雾化柴油，产生的热量对液雾进行加热，液雾在极短的时间蒸发、气化，燃烧实际上是在气相中发生，直接燃烧气态燃料，通过强化配风方式，增加了气化燃料与空气的接触面积，大大提高了燃油的燃烧效率，强化燃烧的火焰音速传播，火核呈蓝色透明状，且刚性极强，局部高温区温度达2000℃，由于燃烧反应是在气相中进行，高温使混合物发生了系列的物理化学变化，有助于加速煤粉的燃烧，这样就大大地减少煤粉燃烧所需要的引燃能量。

2.2气化微油点火油枪点燃煤粉工作原理

利用均流板获得高浓度的煤粉和1800℃左右的高温火核直接接触，加热速率极高，使得这部分浓煤粉的挥发份析出在10-2s内完成，急剧升温的煤粉颗粒特性发生变化，爆裂，剧烈燃烧，能量逐级放大，在燃烧器出口形成以煤粉燃烧的主火炬，分级点火技术大大减少了煤粉燃烧所需的引燃能量。采用分级点火原理，防止了壁面结焦及燃烧器烧损。

3　设备及系统简介

600MW超临界机组锅炉为东方锅炉厂引进技术制造的国产超临界参数、变压、直流、本生型锅炉，锅炉型号DG1900/ 25.4-Ⅱ1型，单炉膛，一次中间再热，尾部双烟道，固态排渣，全钢构架，全悬吊结构，平衡通风，露天布置，采用内置式启动分离系统；

设计用煤：锅炉设计燃用山西省晋城贫煤与河南省平顶山烟煤的混煤，在B-MCR工况下，燃用发热量Qnet，ar=22570KJ/kg的设计煤种时，燃料消耗量约为245T/h。

600MW超临界机组锅炉采用HT-NR3旋流燃烧器，前后墙布置、对冲燃烧，燃烧器布置图见图1；24只HT-NR3燃烧器分三层布置在炉膛前后墙上，使沿炉膛宽度方向热负荷及烟气温度分布更均匀。

锅炉共设24只简单机械雾化点火油枪，8只蒸汽雾化启动油枪，点火油枪位于三次风通道中，其出力500kg/h；启动油枪位于煤粉燃烧器的中心，其出力3600kg/h。每只HT-NR3燃烧器装有1支点火油枪用于点火。在锅炉前墙中层、后墙中层共装有8只启动油枪用于暖炉和低负荷稳燃。

4　气化微油点火技术的应用

4.1改造前机组存在的问题

长期以来我公司600MW机组冷态开机耗油高居不下，达50～70t/次；2009年通过提高设备运行可靠性、优化开炉用油节点、开展降油耗行动，使机组每次正常冷态启动耗油降低至40t以内，油耗仍然偏高。

为了响应国家“节能减排”的国策，同时降低锅炉的启动点火、助燃用油，在2010年利用600MW机组检修机会在锅炉安装气化微油枪点火及稳燃装置。

4.2气化微油枪点火及稳燃装置系统介绍

4.2.1燃烧器布置方式

本次改造把锅炉后墙最下层4只煤粉燃烧器改造为气化微油枪点火及稳燃燃烧器，对应F磨煤机。

4.2.2燃烧器结构型式

依据原燃烧器的位置及气化微油枪点火及稳燃燃烧器在其它工程应用经验，采用分级点火、分级燃烧的原理，从而保证煤粉的稳定着火。其改造示意图如图1所示。

图1　HN-TR3旋流燃烧器气化微油枪燃烧器改造示意图

4.2.3其结构特点如下

（1）在燃烧器内部设计一、二级燃烧室，气化微油枪燃烧筒轴向布置于一级燃烧室入口。燃烧器内一级、二级燃烧室采用淡相冷态煤粉冷却，同时在每个燃烧器内着火后温度较高处布置壁温测点，方便运行及时调整配风，有效地预防燃烧器的结焦和烧损。

（2）在燃烧器入口弯头中心处布置一导流的均流板，这样就会有效降低煤粉在燃烧器内部分布的不均匀程度，保证煤粉能够有效流动进入一级燃烧室，为点火创造有利条件；并且这样的布置结构将进一步改善燃烧器喷口附近的煤粉均匀程度，从而进一步降低燃烧器的NOx排放。

（3）燃烧器采用耐热、耐磨，的新型合金材料制造。弯头处中心的均流板及油燃烧筒的护套管等均采取防磨处理。

4.2.4气化微油枪点火及稳燃装置主要系统参数

油压：0.5～0.7MPa；单只油枪出力：150～200kg/h（可根据煤质调整）；压缩空气压力：＞0.5MPa；单只油枪压缩空气流量：0.4Nm3/min左右；油枪高压助燃风压力：1000Pa左右；气化油枪燃烧火焰中心温度：1500℃；火焰颜色：蓝色透明；一次风风速：18～30m/s；单只油枪可点燃煤粉量：0～15t/h；燃烧器壁温＜500℃。

4.2.5燃油系统、压缩空气系统

（1）气化微油枪系统用油由锅炉前油系统管路引出。气化微油枪供油管主管路设有气动球阀、一套油过滤器（共两只、一用一备）和稳压蓄能装置等，以满足微油枪系统用油品质要求。

（2）压缩空气为气化微油枪燃烧雾化用气，可使用电厂杂用压缩空气气源（检修用压缩空气气源），不需要单独加装空气净化、干燥装置。

（3）炉前压缩空气系统压力稳定（0.4～0.7MPa），单个气化微油枪点火燃烧器用气量不大于0.4Nm3/min。

4.2.6高压助燃风系统

高压助燃风补充气化微油枪燃烧用空气，从一次风风机出口冷风道引出管路，引出点风压要求≥4000Pa，各燃烧器用风采用φ76×3管路引至气化微油枪燃烧器附近，要求压力在1000Pa左右。单台燃烧器油配风量1000Nm3/h左右。

图2　

4.2.7一次风加热系统

采用直吹式制粉系统的锅炉在安装气化微油枪点火装置时所要解决的首要问题就是煤粉的来源问题，即解决制粉用热风的来源问题。

在锅炉后墙最下层4只煤粉燃烧器对应的F磨入口热风管道布置汽-气热交换器，并设置旁路以平衡风管阻力，采用邻炉辅汽联箱的抽来的蒸汽来加热F磨入口的冷一次风，从而实现冷炉不投用大油枪制粉，疏水排入定排扩容器。锅炉冷态启动时投入暖风器，启动过程结束后切换到正常运行状态，若阻力有增加可开启旁路风门平衡阻力，不会对锅炉正常运行造成任何影响。

图3　暖风器系统图

4.3改造后机组的调试运行情况

4.3.1气化微油枪开炉点火情况

2010年7月17日#3炉开炉首次使用了微油点火，此次开机耗油44.8t：事后对此次开机进行了分析和总结，并提出了对应措施。

2010年9月16日#3炉再次使用微油点火开炉，此次开机前F磨煤机原煤仓空仓，进纯烟煤，油耗为8.79t，实现了600MW机组开机油耗低于10t的目标。

2010年10月12日#3机组冷态开机仅耗油5.4t，打破公司60万kW机组冷态启动最低油耗记录。

2011年8月10日通过进一步优化开机步序，开展微油枪治理工作，保证了微油枪在启动初期的顺利点火，同时开炉入炉煤质达到了要求：低位发热量18000KJ/kg以上，分析基挥发份20%左右，耗油仅为4.77t，实现了600MW机组开机油耗低于5t的目标。

2012年4月13日#3机组冷态开机仅耗油2.75t，打破公司60万kW机组冷态启动最低油耗记录。

5　结论

（1）微油改造前后经济性比较分析：改造前：一般开机耗油约50t，合计费用约30万元左右；改造后：采用微油点火开机耗油约9t，合计5.4万元；因提前投粉及启动时间延长多耗用煤量约150t，按600元/t原煤计算，约9万元；厂用电量多耗用约2.5万kWh，按0.4元/kWh计算，约1万元；暖风器耗用蒸汽约25t，按50元/t计算，约0.125万元；合计费用约15.5万元。比较：采用微油点火开机与未进行微油改造开机相比较，每次开机能节约14.5万元。

（2）采用微油点火开机的节油效果很明显，关键在于以煤代油：锅炉停炉时应将所有原煤仓空仓，为开炉时进优质烟煤打好基础。开炉入炉煤质要求：低位发热量19000KJ/kg以上，分析基挥发份25%左右。因微油枪的油流量较小，雾化片孔径很小，易堵塞，因此保证油枪正常维护，加强油枪清理工作，对油枪能否正常投运点火至关重要。

（3）通过停炉试验以及开炉煤质较差时的燃烧情况，发现微油枪的稳燃能力相对较弱，特别是在煤质较差时的稳燃效果较差，火检不好，主要是微油枪的油流量较小，在煤质差时其点火能量明显不足。

［1］刘 影，宋资勤，包克福.煤粉锅炉点火技术及其发展［J］.发电设备，2001，4：13～16.

［2］郭永浩，孙学信.稳燃腔燃烧器少油点火的研究与应用［J］.中国电力，2003，36（10）：25～28.

2016-3-8

TK227.7

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2095-2066（2016）12-0053-02