火電廠鍋爐微油等離子復合點火技術及其改造思路

劉　昕,周志權,李旭圓（　煙臺龍源電力技術股份有限公司;　　華能煙臺發電有限公司,山東　煙臺　64006）

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火電廠鍋爐微油等離子復合點火技術及其改造思路

劉昕1,周志權1,李旭圓2
（1煙臺龍源電力技術股份有限公司;2華能煙臺發電有限公司,山東煙臺264006）

摘 要：針對火電廠點火用煤供應不穩定，點火用煤煤質變化較大，煤質灰分增多、發熱量低等問題，本文介紹了鍋爐微油等離子復合點火改造技術，該技術適合煤種范圍廣，點火啟動穩定性與安全性良好，綜合效益顯著，使火電廠鍋爐運行能耗大幅度降低。

關鍵詞：微油點火；等離子點火；微油等離子復合點火；點火方式；鍋爐穩定性；節約成本

1　目前某火電廠鍋爐運行概況

某大型火電廠裝機容量為2100MW，配備一臺300MW發電機組與三臺600MW發電機組，為實現節省鍋爐點火耗油量，對3號與4號鍋爐進行了等離子點火系統改造。在運行初期，為保障鍋爐點火順利投運，使用了較好的煙煤，在機組啟動過程中實現了零油耗，降低了鍋爐每次啟動時的運行成本。然而隨著專用點火用煤供應不穩定，點火煤質出現了較大變化，特別煤質灰分增多、發熱量低等問題突出，無法保證采用等離子點火啟動鍋爐。降低鍋爐運行成本，進行鍋爐點火技術改造，成為了鍋爐運行研究的主要問題。

2　火電廠鍋爐等離子點火技術與微油點火技術分析

等離子點火技術屬于一種無油點火技術，其通過小能量等離子電弧直接點燃煤粉氣流，煤粉燃燒取代了傳統油點火方式，為啟動鍋爐節省了可觀的運行成本，提高了鍋爐啟動的穩定性，在一定程度上保障了鍋爐啟動的全性和低負荷穩燃性。等離子點火技術研究始于上世紀六十年代，經過研究與實踐，等離子點火技術逐漸成熟并獲得推廣應用。在該火電廠鍋爐運行中采取等離子點火技術，實現了可觀的經濟價值。

微油點火技術是在等離子點火技術基礎上發展而來，其點火原理類似等離子分級點燃與逐級放大原理，通過設置特殊結構微油槍裝置，用極少量油，通過霧化燃燒實現油火焰取代等離子電弧，從而實現了煤粉氣流點燃與穩燃的功能。在火電廠鍋爐運行中采取微油點火技術，其設備結構簡單，操作維護方便，應用成本較低，逐漸發展成了主要的鍋爐點火方式。一般而言，微油點火技術其微油槍裝置功率多設計為465.2KW，明顯優于等離子發生器的100KW功率。此外，應用微油槍裝置，其熱功率通過技術優化還可以增加。因其熱功率較高，從而打破了煤種限制。微油點火在應用中能夠有效提高煤粉燃燒效率，在點火初期，煤粉燃盡率則達80%以上，燃燒穩定，運行安全。

3　火電廠鍋爐微油等離子復合點火技術改造方案

考慮到電廠3號和4號鍋爐應用了等離子點火方式，通過現有煤質進行點火其穩定性不足，進行微油點火技術改造成為了電廠所面臨的實際問題。對于鍋爐點火方式改造，技術研究提出兩種方案，第一種方案為對下層燃燒器直接進行微油點火技術改造，其方案可以實現鍋爐順利點火目標，但其進行全部改造，其整體改造成本相對較高。第二種技術方案要求進行等離子發生器拆除，通過應用等離子燃燒器并安裝微油點火裝置。拆除等離子發生器后要求在調峰與停爐時進行投油作業，導致一定燃油消耗。綜合考慮技術方案，決定在等離子燃燒器基礎上進行微油點火改造，保留等離子發生器，采取微油等離子復合點火方式。

針對4號鍋爐采取微油等離子復合點火技術改造，在改造過程中針對燃燒器本體、壓縮空氣系統、助燃風系統與燃油系統等進行了小范圍改造，并對其裝置及系統邏輯進行變更。改造重點在于等離子發生器與微油點火裝置復合邏輯實現。其改造思路為：當鍋爐兩臺微油槍滅火時磨煤機停止運行，避免出現爐膛爆炸事故。然而依據實踐經驗分析，在確保兩臺微油槍在同一時間滅火的基礎上，等離子發生器處于投運狀態，則可以確保燃燒穩定性，此時進行投油助燃操作，可以確保爐膛燃燒保持較高穩定性。

為確保改造后點火效果，在操作過程中采取水分高、熱值低的煤質進行實驗。在點火操作時，等離子發生器暫時處于備用狀態，投入4臺微油槍進行點火，進行爐膛壓力波動值測試，發現其波動超出±300Pa，火焰呈現出棕紅色，說明僅僅采取微油槍點火方式，其功率難以確保煤粉穩定燃燒。此后，投入四臺等離子發生器，測試爐壓力波動，結果顯示爐膛壓力波動值±200Pa，火焰顏色表現為亮色，說明復合點火方式產生了一定作用。此后，運行人員在分析爐膛出口溫度與爐內燃燒狀態的基礎上，逐漸停止微油槍運行，最后僅保持兩臺微油槍與四臺等離子發生器進行助燃操作，機組順利啟并網，鍋爐升溫升壓過程穩定性良好，滿足了設計要求。采取復合點火方式，整套機組啟動花費14.05h，共計耗油量為11.4t，相對等離子伴大油槍點火方式節約了大約46噸油。

4號鍋爐實現微油等離子復合點火技術改造后，效果良好且達到了設計要求，進行3號鍋爐改造作業。3號鍋爐改造初期進行微油槍出力參數設定，設計為150kg/h，選擇常規煤質進行點火作業。試驗發現改造后其鍋爐點火燃燒不夠充分，采取技術改造進行霧化片改造，微油槍出力參數達到220kg/h，點火操作實現了機組平穩啟動并網。

在完成鍋爐微油等離子復合點火技術改造后，為進一步提高節油效果，在機組低負荷助燃與停機操作過程中，運行人員在操作過程中盡量應用等離子發生器，在一定程度上降低了微油點火耗油量，改造后機組在長時間運行中為電廠節約了大量燃油。

4　結論

火電廠鍋爐點火方式直接關系著鍋爐啟動并網的穩定性與安全性，應用傳統點火方式耗油量較大，為切實降低機組啟動耗油量，提高火電廠鍋爐運行綜合效益，對火電廠鍋爐新型點火技術需要不斷的探索。簡單應用等離子點火方式已難以滿足點火燃燒的設計要求，結合案例，提出微油等離子復合點火技術改造，并對改造思路和改造方案進行了詳細研究與分析，實踐證明，通過微油等離子復合點火技術改造，電廠鍋爐運行能耗大幅度降低，點火啟動穩定性與安全性良好，綜合效益顯著。

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作者簡介：劉昕（1977），女，甘肅嘉峪關人，碩士研究生，工程師，主要從事:鍋爐點火技術的研發及設計應用。

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