火電廠鍋爐微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)及其改造思路

劉　昕,周志權(quán),李旭圓（　煙臺(tái)龍?jiān)措娏夹g(shù)股份有限公司;　　華能煙臺(tái)發(fā)電有限公司,山東　煙臺(tái)　64006）

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火電廠鍋爐微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)及其改造思路

劉昕1,周志權(quán)1,李旭圓2
（1煙臺(tái)龍?jiān)措娏夹g(shù)股份有限公司;2華能煙臺(tái)發(fā)電有限公司,山東煙臺(tái)264006）

摘 要：針對(duì)火電廠點(diǎn)火用煤供應(yīng)不穩(wěn)定，點(diǎn)火用煤煤質(zhì)變化較大，煤質(zhì)灰分增多、發(fā)熱量低等問(wèn)題，本文介紹了鍋爐微油等離子復(fù)合點(diǎn)火改造技術(shù)，該技術(shù)適合煤種范圍廣，點(diǎn)火啟動(dòng)穩(wěn)定性與安全性良好，綜合效益顯著，使火電廠鍋爐運(yùn)行能耗大幅度降低。

關(guān)鍵詞：微油點(diǎn)火；等離子點(diǎn)火；微油等離子復(fù)合點(diǎn)火；點(diǎn)火方式；鍋爐穩(wěn)定性；節(jié)約成本

1　目前某火電廠鍋爐運(yùn)行概況

某大型火電廠裝機(jī)容量為2100MW，配備一臺(tái)300MW發(fā)電機(jī)組與三臺(tái)600MW發(fā)電機(jī)組，為實(shí)現(xiàn)節(jié)省鍋爐點(diǎn)火耗油量，對(duì)3號(hào)與4號(hào)鍋爐進(jìn)行了等離子點(diǎn)火系統(tǒng)改造。在運(yùn)行初期，為保障鍋爐點(diǎn)火順利投運(yùn)，使用了較好的煙煤，在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了零油耗，降低了鍋爐每次啟動(dòng)時(shí)的運(yùn)行成本。然而隨著專(zhuān)用點(diǎn)火用煤供應(yīng)不穩(wěn)定，點(diǎn)火煤質(zhì)出現(xiàn)了較大變化，特別煤質(zhì)灰分增多、發(fā)熱量低等問(wèn)題突出，無(wú)法保證采用等離子點(diǎn)火啟動(dòng)鍋爐。降低鍋爐運(yùn)行成本，進(jìn)行鍋爐點(diǎn)火技術(shù)改造，成為了鍋爐運(yùn)行研究的主要問(wèn)題。

2　火電廠鍋爐等離子點(diǎn)火技術(shù)與微油點(diǎn)火技術(shù)分析

等離子點(diǎn)火技術(shù)屬于一種無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)，其通過(guò)小能量等離子電弧直接點(diǎn)燃煤粉氣流，煤粉燃燒取代了傳統(tǒng)油點(diǎn)火方式，為啟動(dòng)鍋爐節(jié)省了可觀的運(yùn)行成本，提高了鍋爐啟動(dòng)的穩(wěn)定性，在一定程度上保障了鍋爐啟動(dòng)的全性和低負(fù)荷穩(wěn)燃性。等離子點(diǎn)火技術(shù)研究始于上世紀(jì)六十年代，經(jīng)過(guò)研究與實(shí)踐，等離子點(diǎn)火技術(shù)逐漸成熟并獲得推廣應(yīng)用。在該火電廠鍋爐運(yùn)行中采取等離子點(diǎn)火技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

微油點(diǎn)火技術(shù)是在等離子點(diǎn)火技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，其點(diǎn)火原理類(lèi)似等離子分級(jí)點(diǎn)燃與逐級(jí)放大原理，通過(guò)設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)微油槍裝置，用極少量油，通過(guò)霧化燃燒實(shí)現(xiàn)油火焰取代等離子電弧，從而實(shí)現(xiàn)了煤粉氣流點(diǎn)燃與穩(wěn)燃的功能。在火電廠鍋爐運(yùn)行中采取微油點(diǎn)火技術(shù)，其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維護(hù)方便，應(yīng)用成本較低，逐漸發(fā)展成了主要的鍋爐點(diǎn)火方式。一般而言，微油點(diǎn)火技術(shù)其微油槍裝置功率多設(shè)計(jì)為465.2KW，明顯優(yōu)于等離子發(fā)生器的100KW功率。此外，應(yīng)用微油槍裝置，其熱功率通過(guò)技術(shù)優(yōu)化還可以增加。因其熱功率較高，從而打破了煤種限制。微油點(diǎn)火在應(yīng)用中能夠有效提高煤粉燃燒效率，在點(diǎn)火初期，煤粉燃盡率則達(dá)80%以上，燃燒穩(wěn)定，運(yùn)行安全。

3　火電廠鍋爐微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)改造方案

考慮到電廠3號(hào)和4號(hào)鍋爐應(yīng)用了等離子點(diǎn)火方式，通過(guò)現(xiàn)有煤質(zhì)進(jìn)行點(diǎn)火其穩(wěn)定性不足，進(jìn)行微油點(diǎn)火技術(shù)改造成為了電廠所面臨的實(shí)際問(wèn)題。對(duì)于鍋爐點(diǎn)火方式改造，技術(shù)研究提出兩種方案，第一種方案為對(duì)下層燃燒器直接進(jìn)行微油點(diǎn)火技術(shù)改造，其方案可以實(shí)現(xiàn)鍋爐順利點(diǎn)火目標(biāo)，但其進(jìn)行全部改造，其整體改造成本相對(duì)較高。第二種技術(shù)方案要求進(jìn)行等離子發(fā)生器拆除，通過(guò)應(yīng)用等離子燃燒器并安裝微油點(diǎn)火裝置。拆除等離子發(fā)生器后要求在調(diào)峰與停爐時(shí)進(jìn)行投油作業(yè)，導(dǎo)致一定燃油消耗。綜合考慮技術(shù)方案，決定在等離子燃燒器基礎(chǔ)上進(jìn)行微油點(diǎn)火改造，保留等離子發(fā)生器，采取微油等離子復(fù)合點(diǎn)火方式。

針對(duì)4號(hào)鍋爐采取微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)改造，在改造過(guò)程中針對(duì)燃燒器本體、壓縮空氣系統(tǒng)、助燃風(fēng)系統(tǒng)與燃油系統(tǒng)等進(jìn)行了小范圍改造，并對(duì)其裝置及系統(tǒng)邏輯進(jìn)行變更。改造重點(diǎn)在于等離子發(fā)生器與微油點(diǎn)火裝置復(fù)合邏輯實(shí)現(xiàn)。其改造思路為：當(dāng)鍋爐兩臺(tái)微油槍滅火時(shí)磨煤機(jī)停止運(yùn)行，避免出現(xiàn)爐膛爆炸事故。然而依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，在確保兩臺(tái)微油槍在同一時(shí)間滅火的基礎(chǔ)上，等離子發(fā)生器處于投運(yùn)狀態(tài)，則可以確保燃燒穩(wěn)定性，此時(shí)進(jìn)行投油助燃操作，可以確保爐膛燃燒保持較高穩(wěn)定性。

為確保改造后點(diǎn)火效果，在操作過(guò)程中采取水分高、熱值低的煤質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在點(diǎn)火操作時(shí)，等離子發(fā)生器暫時(shí)處于備用狀態(tài)，投入4臺(tái)微油槍進(jìn)行點(diǎn)火，進(jìn)行爐膛壓力波動(dòng)值測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其波動(dòng)超出±300Pa，火焰呈現(xiàn)出棕紅色，說(shuō)明僅僅采取微油槍點(diǎn)火方式，其功率難以確保煤粉穩(wěn)定燃燒。此后，投入四臺(tái)等離子發(fā)生器，測(cè)試爐壓力波動(dòng)，結(jié)果顯示爐膛壓力波動(dòng)值±200Pa，火焰顏色表現(xiàn)為亮色，說(shuō)明復(fù)合點(diǎn)火方式產(chǎn)生了一定作用。此后，運(yùn)行人員在分析爐膛出口溫度與爐內(nèi)燃燒狀態(tài)的基礎(chǔ)上，逐漸停止微油槍運(yùn)行，最后僅保持兩臺(tái)微油槍與四臺(tái)等離子發(fā)生器進(jìn)行助燃操作，機(jī)組順利啟并網(wǎng)，鍋爐升溫升壓過(guò)程穩(wěn)定性良好，滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)要求。采取復(fù)合點(diǎn)火方式，整套機(jī)組啟動(dòng)花費(fèi)14.05h，共計(jì)耗油量為11.4t，相對(duì)等離子伴大油槍點(diǎn)火方式節(jié)約了大約46噸油。

4號(hào)鍋爐實(shí)現(xiàn)微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)改造后，效果良好且達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行3號(hào)鍋爐改造作業(yè)。3號(hào)鍋爐改造初期進(jìn)行微油槍出力參數(shù)設(shè)定，設(shè)計(jì)為150kg/h，選擇常規(guī)煤質(zhì)進(jìn)行點(diǎn)火作業(yè)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)改造后其鍋爐點(diǎn)火燃燒不夠充分，采取技術(shù)改造進(jìn)行霧化片改造，微油槍出力參數(shù)達(dá)到220kg/h，點(diǎn)火操作實(shí)現(xiàn)了機(jī)組平穩(wěn)啟動(dòng)并網(wǎng)。

在完成鍋爐微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)改造后，為進(jìn)一步提高節(jié)油效果，在機(jī)組低負(fù)荷助燃與停機(jī)操作過(guò)程中，運(yùn)行人員在操作過(guò)程中盡量應(yīng)用等離子發(fā)生器，在一定程度上降低了微油點(diǎn)火耗油量，改造后機(jī)組在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中為電廠節(jié)約了大量燃油。

4　結(jié)論

火電廠鍋爐點(diǎn)火方式直接關(guān)系著鍋爐啟動(dòng)并網(wǎng)的穩(wěn)定性與安全性，應(yīng)用傳統(tǒng)點(diǎn)火方式耗油量較大，為切實(shí)降低機(jī)組啟動(dòng)耗油量，提高火電廠鍋爐運(yùn)行綜合效益，對(duì)火電廠鍋爐新型點(diǎn)火技術(shù)需要不斷的探索。簡(jiǎn)單應(yīng)用等離子點(diǎn)火方式已難以滿(mǎn)足點(diǎn)火燃燒的設(shè)計(jì)要求，結(jié)合案例，提出微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)改造，并對(duì)改造思路和改造方案進(jìn)行了詳細(xì)研究與分析，實(shí)踐證明，通過(guò)微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)改造，電廠鍋爐運(yùn)行能耗大幅度降低，點(diǎn)火啟動(dòng)穩(wěn)定性與安全性良好，綜合效益顯著。

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作者簡(jiǎn)介：劉昕（1977），女，甘肅嘉峪關(guān)人，碩士研究生，工程師，主要從事:鍋爐點(diǎn)火技術(shù)的研發(fā)及設(shè)計(jì)應(yīng)用。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.146