純氧點火技術在燃用貧煤超臨界鍋爐上的應用

馬紹杰

（華電濰坊發電有限公司 山東濰坊 261204）

純氧點火技術在燃用貧煤超臨界鍋爐上的應用

馬紹杰

（華電濰坊發電有限公司 山東濰坊 261204）

結合華電濰坊發電有限公司超臨界貧煤鍋爐燃燒器純氧點火技術改造，說明了純氧點火燃燒器的技術原理及設計特點，給出了現場改造方案，介紹了該技術在貧煤鍋爐的實際應用效果。

超臨界鍋爐；純氧點火；貧煤；節油

火電廠燃煤鍋爐的點火和穩燃都要消耗大量燃油，近幾年隨著油價不斷攀升，傳統的大油槍點火方式造成的高油耗對電廠經濟效益的影響日益突出。鍋爐純氧點火節油技術具有系統簡單、投資小、節油率高及低負荷穩燃等特點，近年來逐漸由理論研究發展到實際應用階段，該技術在火力發電廠大型燃煤鍋爐上的應用，為鍋爐點火啟動和助燃階段節約了大量燃油，降低了發電成本，華電濰坊發電有限公司二期鍋爐在2013年進行了純氧點火改造，油耗水平明顯降低。

1 設備概況

1.1 鍋爐設備

華電濰坊公司二期鍋爐為上海鍋爐廠生產的超臨界、四角切圓燃燒直流鍋爐，主汽額定蒸發量2102t/h，主汽額定壓力25.4Mpa,主汽和再熱汽溫571℃/569℃，鍋爐設計煤種為山西晉中地區貧煤，點火及助燃油為0號柴油，分別于2006、2007年投產。

1.2 制粉系統及燃燒器配置

制粉系統配6臺MGS3854型雙進雙出磨煤機，采用低NOx同軸燃燒系統，煤粉燃燒器為四角布置、切向燃燒，燃燒器采用垂直方向濃淡分級燃燒，主風箱下部布置6層濃煤粉噴嘴，上部布置6層淡煤粉噴嘴。系統配有16支Y型蒸汽霧化油槍，其中下3層間隔布置在相鄰2層濃煤粉噴嘴之間，上1層布置在第2和第3層淡煤粉噴嘴之間，單支油槍設計出力1.5 t/h，下層燃燒器在2008年進行了微油改造。

1.3 鍋爐燃油使用過程中的問題

二期鍋爐以前安裝的微油點火裝置，不能穩定點燃煤粉，冷態啟動時需要長時間投入大油槍；冷態點火啟動時，A層煤粉火焰不能順利引燃B層煤粉；點火過程中煤粉的燃燼率較低，容易造成尾部受熱面積粉，影響機組安全；耗油量高，冷態點火開機每次燃油一般在140t左右，大修后開機（包括各種實驗）400t以上。

2 純氧點火原理及改造實施方案

2.1 純氧點火燃燒器點火原理

純氧點火系統采用煤粉分級點燃、燃燒能量逐級放大、氧氣強化燃燒的原理，將微量燃油經過多級旋流霧化燃燒，產生高溫火焰，使少量的一次室煤粉顆粒溫度急劇升高，釋放出大量的揮發份迅速著火燃燒，然后由已著火燃燒的煤粉在二次室內與其它煤粉混合并點燃，通過氧氣強化燃燒，達到點火并加速煤粉燃燒的目的，減少煤粉燃燒所需的引燃能量，滿足鍋爐啟、停及低負荷穩燃的需求。華電濰坊公司純氧點火燃燒器設計為二級煤粉燃燒室，在一級煤粉燃燒室前設置煤粉濃縮器，一級煤粉燃燒室上斜向設置微油燃燒室，下游設置二級煤粉燃燒室，回流鈍體設置在二級煤粉燃燒室的末端，利用鈍體形成的回流區造成強烈動量、熱量質量交換，促進煤粉的加熱和著火。

2.2 純氧點火改造實施方案

2.2.1 燃燒器改造方案

A層濃燃燒器采用主輔二支油槍方案，主油槍從一次室處斜向插入，輔油槍從燃燒器外軸向插入到燃燒器噴口，和鈍體、輔油槍二級供氧裝置一起構成燃燒強化系統，鈍體采用垂直布置方式，氧噴嘴的材質采用耐熱不銹鋼，耐熱溫度在1300℃，保證在使用中不會燒壞，如圖1；A層淡燃燒器采用一支主油槍方案，并在中心燃燒器出口設計純氧助燃；B層濃燃燒器采用一支主油槍方案，鈍體采用水平布置方式，在鈍體后加入氧氣。

圖1 燃燒器改造照片

2.2.2 控制系統方案

A層燃燒器采用原微油點火控制系統，在A、B層濃燃燒器二次室側壁處安裝圖像火檢，圖像火檢的冷卻風源取自雜用壓縮空氣，每只主油槍都設有紅外火檢保護。在純氧母管上安裝一個安全閥和一個排空閥，純氧系統每個A層濃粉燃燒器附近各增加兩個氣動閥和一個純氧流量計。鍋爐A層濃相純氧點火平臺四角處增加電視監控探頭。在點火燃燒器層增加紅外感應裝置和消防噴淋裝置，將感應信號與純氧系統切斷閥門和消防噴淋裝置聯鎖，在發生危險時及時切斷純氧并噴淋滅火。

3 使用情況及效益分析

純氧點火投入后對燃燒的改善非常明顯,燃燒器外火焰溫度快速上升，比投用前高200℃～300℃，火焰亮度明顯提高，如圖2；鍋爐初始點火時，飛灰含碳量達到近30%，隨著純氧的通入，飛灰含碳量降低到20%以下，隨著爐溫逐漸升高，飛灰含碳量進一步降低，點火后期飛灰含碳量穩定在5%左右；改造后整個冷態啟動過程共耗燃油24t，耗液氧31.5t，節油率80%以上。

改造后，鍋爐冷態點火啟動一次可節省燃油116t，每噸燃油按8000元的市場價計算，可節省92.8萬元燃油費；每噸氧氣的市場價格為800元/t，31.5t氧氣的費用為2.52萬元。每臺機組按1年冷態啟動3次計算，二期機組年可節約燃油696t，節約費用557萬元。

圖2 燃燒器純氧投入前后對比

4 結語

華電濰坊發電有限公司的改造實踐證明，在燃用貧煤的超臨界670MW鍋爐上進行純氧點火技術改造是可行的，該技術具有投資低，安全可靠、操作方便及節油率高的特點，能大幅降低機組啟動及助燃用油，具有較好的推廣前景。

[1]西安熱工研究院.發電企業節能降耗技術[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]孫學信.燃煤鍋爐燃燒試驗技術與方法[M].北京：中國電力出版社，2002.