氣化小油槍點火穩燃技術在2 008 t/h鍋爐中的應用

王天偉

(河北國華定洲發電有限責任公司， 河北 保定 071000)

隨著電力工業的迅猛發展，火力發電企業對燃油的需求進一步增大，因此減少電站鍋爐啟、停和低負荷助燃用油成為火力發電企業降本增效的重點。目前，利用氣化小油槍點火及穩燃技術啟動電站鍋爐是能夠真正實現大量節約鍋爐啟、停和低負荷穩燃用油的有效手段。采用該技術啟動電站鍋爐的方式是：首先點燃布置在主煤粉燃燒器中的小油槍，小油槍著火正常后啟動磨煤機、給煤機，利用少量油燃燒所釋放的有限高熱直接為經過該燃燒器的煤粉加熱，由燃燒的煤粉提升爐膛溫度，完成鍋爐的啟動。氣化小油槍點火穩燃技術的特點為點燃煤粉的能力強、對煤種的適用范圍廣，支持該技術的系統結構簡單、使用方便、維護工作量小、初投資及維護費用低、安全可靠、節油效果顯著。

1 設備概況

1.1 設備介紹

河北國華定洲發電有限責任公司(簡稱“定洲電廠”)一期2臺600 MW發電機組，1號鍋爐始建于2001年，2004年9月投產。該鍋爐為上海鍋爐廠生產的600 MW亞臨界壓力、一次中間再熱、控制循環汽包爐。鍋爐采用擺動燃燒器調溫，四角布置、切向燃燒、單爐膛、Π型露天布置，運轉層以下采用緊身封閉、固態排渣、全鋼架結構、平衡通風。

鍋爐采用直流濃淡型噴燃器、正壓直吹式制粉系統，配有6臺ZGM113中速磨煤機。5臺磨煤機可帶MCR負荷，1臺備用。每臺磨煤機出口由4根煤粉管接至一層煤粉噴嘴。最上層噴燃器噴口中心線標高34.870 m，距分隔屏底距離20.130 m；最下層噴燃器噴口中心線標高25.570 m，至冷灰斗轉角距離5.969 m。每角噴燃器風箱中設有3層啟動及助燃油槍。24只直流式燃燒器分6層布置于爐膛下部四角，煤粉和空氣從四角送入，在爐膛中呈切圓方式燃燒。

1.2 存在的問題

該鍋爐采用常規啟動方式，即首先點燃布置在二次風噴口中的大油槍，利用消耗大量燃油提升爐膛溫度，當爐膛內煙溫達到煤粉著火條件時，再啟動磨煤機向爐內投粉，完成鍋爐的啟動。與采用氣化小油槍點火及穩燃技術啟動鍋爐相較，鍋爐每啟動一次耗油量都較大，因為小油槍加熱的對象是經過該主煤粉燃燒器中的煤粉，而大油槍的加熱對象是鍋爐爐膛，所需燃油量較大。目前，大油槍出力為2 000 kg/h，每次至少投入4～5支大油槍，在機組大修期間，機組冷態啟動耗油大約500 t，1臺600 MW機組燃油量為1 000 t左右，成本較高。

2 氣化小油槍點火穩燃裝置安裝

定洲電廠利用機組小修時間，在2 008 t/h鍋爐上改造安裝了氣化小油槍點火穩燃裝置。安裝該裝置的目的是改造鍋爐四角B層主煤粉燃燒器(即磨煤機B對應的燃燒器)和增設相應的系統，包括壓縮空氣系統、油系統、高壓助燃風系統、點火及熱控控制系統、火檢冷卻系統等。為保證鍋爐磨煤機能及時啟動運行，在磨煤機進風的熱風道上安裝了1臺蒸汽加熱器。

2.1 氣化小油槍層主煤粉燃燒器

針對定洲電廠2 008 t/h鍋爐的結構特征和氣化小油槍點火的技術特點，將B層4組一次風主煤粉燃燒器改造成可安裝氣化小油槍的相對濃縮型煤粉燃燒器，每一個煤粉燃燒器上安裝2支氣化小油槍，分級點燃、分級燃燒。這種設計消耗少量的燃油就可以達到鍋爐冷、熱態啟動和低負荷穩燃的目的。

2.2 氣化小油槍及高能點火器

氣化小油槍及點火槍安放在B層每個燃燒器中部的燃燒筒內，固定后無需推進、退出。其設計參數為：氣化小油槍油壓為0.5～0.7 MPa；單支氣化小油槍出力為50～80 kg/h；壓縮空氣壓力大于0.55 MPa；標準狀況下壓縮空氣流量約為0.6 m3/min；油槍高壓助燃風風壓約為1 kPa；油槍高壓助燃風流量約為900 m3/h；氣化小油槍火焰中心溫度為1 500～1 800 ℃；高能點火器點火能量為 10 J，輸入直流電壓為220 V，火花頻率為20次/s。

2.3 氣化小油槍壓縮空氣系統

氣化小油槍所用壓縮空氣由鍋爐本體周圍的壓縮空氣母管某一處引出，通過截止閥、調整閥、過濾調壓器、逆止閥等接至穩壓儲能罐上口，再由穩壓儲能罐上口引至鍋爐B層燃燒器各角，經過手動球閥、電磁閥、分路手動球閥、金屬軟管等接至氣化小油槍。

2.4 氣化小油槍油系統

氣化小油槍油系統由鍋爐前或鍋爐后主燃油系統管路某一處引出，通過截止閥、調整閥、氣動液位保護閥、氣動液位調整閥、雙路濾油器等引至穩壓儲能罐，再由穩壓儲能罐下出口引至鍋爐后墻各角，經過手動球閥、氣動球閥、分路手動球閥、金屬軟管等接至氣化小油槍。穩壓蓄能罐上設有3個液位(低、高、高高)，“低”為進油、“高”為停止進油、“高高”為保護(切斷進油)。減、穩壓原理為：罐內“低”和“高”液位之間的容積為50 L左右，由于罐上口與壓縮空氣相通，罐內“低”液位需進油時，氣動液位調整閥打開，開始進油。燃油由高壓(3.8 MPa左右)向低壓(0.6 MPa左右)流動時，由于沿程阻力油罐進油壓力略高于罐內壓力，罐內氣體受壓縮，利用壓縮空氣系統吸收這部份能量；當罐內油位達“高”液位時，“高”液位接點打開，指令關閉氣動液位調整閥，停止進油后罐內維持壓縮空氣壓力，氣化小油槍點火用油時，壓縮空氣系統釋放部分能量，氣化小油槍達到穩定的連續低壓供油狀態。

2.5 氣化小油槍高壓助燃風系統

氣化小油槍點火后由高壓助燃風提供燃燒所需氧量(油燃燒所需的二次風)，然后由鍋爐一次風機出口引出，氣化小油槍投用時控制閥后風壓為1 kPa左右，停用后維持閥后風壓為0.6 kPa左右。

2.6 磨煤機暖風系統

為保證鍋爐冷態啟動時，磨煤機入口風溫滿足磨煤機干燥出力，在進、制粉系統的熱風道一側安裝了蒸汽加熱器，鍋爐啟動初期投入加熱器。加熱器汽源來自機組輔汽聯箱，通過電動調節閥控制輔汽流量。

2.7 氣化小油槍控制系統

在鍋爐FSSS主保護的管理之下，氣化小油槍點火系統是一套獨立的控制系統。在DCS中完成邏輯控制組態、CRT畫面實現遠方控制和操作。同時就地有一控制柜可以實現“遠控”與“就地”的切換，并可實現就地操作。當鍋爐發生MFT時，切斷所有進爐燃料，其中包括氣化小油槍系統的進油氣動液位調整閥和各分路油閥、氣閥。氣化小油槍的投用模式有冷態點火模式和助燃模式。鍋爐啟動過程中采用冷態點火模式；機組正常運行過程中當負荷降至需投油助燃時采用助燃模式。鍋爐啟動過程中，當磨煤機投用2臺、切2臺時，出力、運行均正常，需繼續升負荷時可將氣化小油槍運行模式由冷態點火模式轉至助燃模式(或機組并網后自動轉入助燃模式)。

3 設備調試及試運行

3.1 調試內容

a. 氣化小油槍氣、油等系統吹掃；

b. 氣化小油槍氣、油等系統打壓試驗和查漏；

c. 氣化小油槍控制系統靜、動態調試；

d. 氣化小油槍高壓助燃風系統檢查和調試；

e. 暖風器及系統靜態調試及暖管吹掃；

f. 氣化小油槍點火性能試驗；

g. 鍋爐冷態啟動中氣化小油槍直接點燃煤粉試驗。

3.2 試運行情況

2008年10 月 13 日機組啟動。

10：00投入暖風器。

11：58 相繼投入鍋爐四角的氣化小油槍運行，鍋爐點火。

12：10磨煤機出口溫度達70 ℃以上，投入12號磨煤機運行,逐步增加和維持磨煤機出力至12 t/h。

13：30空氣預熱器出口風溫度達150 ℃以上，暖風器退出運行。

16：15汽輪機沖至3 000轉，進入汽輪機開機試驗和發電機開機試驗階段。

14日零點試驗結束。

6：21發電機并網。

6：30當12號磨煤機出力達30 t/h、爐膛出口煙氣溫度達 500 ℃時, 增投13號磨煤機運行。

11：42投入D層燃燒器對應制粉系統運行，負荷達到300 MW時撤去小油槍，鍋爐冷態啟動過程結束。采用氣化小油槍23.73 h,消耗燃油25.2 t。設備運行正常，符合鍋爐升溫、升壓要求。停爐后對干灰庫、除塵器灰斗、渣倉進行檢查，無異常積灰、積渣。

4 節油效果

1號鍋爐小修結束后，機組啟動時完全采用氣化小油槍直接點燃煤粉，總消耗燃油18.5 t。同等條件下，如采用大油槍點火方式總耗油應為158 t。本次機組啟動共節約燃油139.5 t，按每噸燃油7 800元計算，可節約費用108萬元。

5 結束語

從氣化小油槍點火及穩燃技術在定洲電廠2 008 t/h鍋爐上的應用可以看出，利用該技術啟動鍋爐，油壓波動輕微、火焰穩定、燃燼率高、點燃煤粉能力強、安全可靠；利用該技術冷態啟動2 008 t/h鍋爐，升溫、升壓特性符合機組冷態啟動特性曲線要求，節油效果顯著，節油率可達85%以上；投資回報快，檢修完工后的首次啟動所節約的燃油就可回收全部項目投資，為其它火力發電企業同類型鍋爐的技術改造提供了借鑒。