吴斌蕾

(神华国华定洲发电有限责任公司，河北 保定 073000)

随着电力工业的发展，新机组的陆续投运，点火及稳燃用油将达到1 000多万t，因此控制锅炉燃油消耗已成为当前我国火电机组的当务之急。微油点火技术可以替代等离子点火技术和现有的大油枪稳燃技术，运行稳定，可解决电站机组锅炉大量用油问题，大幅降低锅炉的点火启动、锅炉停运及稳燃的用油量，节油可达到80%，而且投资约为等离子点火的1/3，运行、检修和维护费用远低于等离子点火的费用。

1 微油点火技术介绍

微油燃烧器利用压缩空气的高速射流将燃料油直接击碎，雾化成超细油滴进行燃烧，同时用燃烧产生的热量对燃料进行初期加热、扩容、后期加热，在极短的时间内完成油滴的蒸发气化，使油枪在正常燃烧过程中直接燃烧气体燃料，从而大大提高燃烧效率及火焰温度，使得进入一次室的浓相煤粉颗粒温度急剧升高、破裂粉碎，并释放出大量的挥发分迅速着火燃烧，然后由已着火燃烧的浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉，实现煤粉的分级燃烧，燃烧能量逐级放大，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，大大减少煤粉燃烧所需引燃能量。满足了锅炉启、停及低负荷稳燃的需求。周界冷却二次风主要用于保护喷口安全，防止结焦烧损及补充后期燃烧所需氧量。

微油煤粉燃烧器设计独特, 产生的火焰刚性大, 燃烧强度高, 引燃煤粉能力强，同时油枪出力能够在一定范围内调整, 能够适应煤质的变化。给煤量可以根据锅炉的升温、升压需要进行调节, 使得锅炉启动参数(汽温、汽压、炉水温升) 满足锅炉启动曲线的要求。

2 微油点火技术的应用

2.1 锅炉概况

神华国华定洲发电有限责任公司(简称“定洲电厂”)2台600 MW机组锅炉是亚临界一次中间再热控制循环汽包锅炉，型号为SG-2008/17.47-M903，采用直流浓淡型喷燃器四角布置、切向燃烧。每角喷燃器风箱中设有3层启动及助燃油枪。锅炉采用二级点火方式，由高能电火花点燃轻油，然后轻油点燃煤粉。锅炉每次大修后，点火及做试验用油约需500 t。

定洲电厂改造前1台锅炉试验和点火用油：5000元/×500 t=250万元；改造投资：200万元；改造后试验和点火用油：5000元/t×(500 t×0.2)=50万元，理论上经改造后一次点火就可以收回投资。因此，利用检修机会将定州电厂1、2号锅炉的点火方式改造为微油点火方式。

2.2 锅炉点火系统的改造

微油点火煤粉燃烧器，在实现锅炉微油冷炉启动和低负荷稳燃的前提下，确保原主燃烧器的动量不变以及基性能不变，同时兼具主燃烧器的功能。对于直吹式制粉系统，存在冷态启动时由于热风温度不够，不能干燥制粉的问题，可以通过采用暖风器加热磨煤机前暖风道内风温的方式来解决。整个微油点火系统由油燃烧器、压缩空气、助燃风、燃油系统、一次风加热系统、煤粉燃烧器、壁温监测、火检系统、电气和控制系统组成。所有热工控制及显示信号均由DCS系统统一调控，以便于运行操作和盘面布置。

2.2.1 燃烧器

将B层(B层为从下向上数第2层，对应2号磨煤机)的4只一次风喷燃器改成微油点火燃烧器。微油点火燃烧器不仅可以作为点火以及低负荷稳然燃烧器，而且在高负荷时微油油枪退出运行后，还可以作为主燃烧器使用。这种改造方式可以利用原有一次风燃烧器的输粉系统，包括一次风输粉管道和一次风在线检测系统。该方案简单，改造工作量较小。

2.2.2 微油点火的燃油系统

微油油枪所用油系统由锅炉后主燃油系统管路上引出，通过截止阀、调整阀、气动液位保护阀、气动液位调整阀、双路滤油器等引至稳压储能罐，再由稳压储能罐下出口引至锅炉后墙各角，经过手动球阀、气动球阀、分路手动球阀、金属软管等接至气化小油枪。稳压储能罐上设有3个液位(低、高、高高)，“低”为进油、“高”为停止进油、“高高”为保护(切断进油)。

2.2.3 暖风器系统

为保证冷态启动B磨煤机时入口风温，在B磨煤机进口热风道设置一旁路，并在旁路上安装1台“蒸汽加热器(暖风器)”，并在蒸汽加热器风侧入口设置电动开关门，锅炉启动结束后可停止暖风器运行。蒸汽加热器进口汽源取自辅助蒸汽(蒸汽压力0.4 MPa，温度160 ℃)，根据现场情况从辅汽联箱备用接口处引出，通过管道接至加热器；加热器疏水经过疏水器后排至锅炉定排扩容器。暖风器设计温升为120 ℃，可满足磨煤机低出力下运行要求。

2.2.4 油枪控制系统

微油油枪控制统由就地控制系统、火焰检测系统、壁温监视系统、远方控制系统组成。就地控制系统用来完成小油枪手动启动和停止，就地控制柜留有和DCS的接口，以便和远方控制系统连接完成小油枪的程序控制；火焰检测系统完成小油枪运行时的火焰监视，根据小油枪的实际着火情况，即时作出判断，输出小油枪火检反馈信号；壁温监视系统完成对燃烧器的壁温监视，发出壁温超温报警信号，提示运行人员操作相应的风门，以控制壁温在允许范围内；远方控制系统是利用集中控制室内DCS系统，把小油枪控制集成在其中，并和小油枪就地控制柜的对应接口连接，完成小油枪的远方程序点火和监视作用。

2.3 改造后的性能测试及效益分析

调试试验按以下顺序进行：微油油枪系统吹扫→微油油枪系统打压试验→微油油枪控制系统静、动态调试→加热器系统调试→微油油枪点火性能试验→锅炉冷态启动试验。锅炉点火系统改造后的性能测试和效益分析如下。

2.3.1 性能测试

2.3.1.1 燃烧器喷口火焰温度及相邻层煤粉的引燃

微油燃烧器投粉后，燃烧器喷口火焰明亮，燃烧稳定，点火初期B磨煤机给煤量12 t/h，磨煤机入口风量55 t/h。磨煤机给煤量、风量增加后，不会引起火焰温度的降低，煤粉火焰明亮、燃烧稳定。当机组升负荷需要投入A、C 磨煤机后，A、C层燃烧器煤粉顺利引燃，燃烧稳定。以上情况说明气化微油点火燃烧器有利于煤粉的引燃，煤粉火焰燃烧强度高；同时气化微油点火技术能够实现不投大油枪引燃相邻层燃烧器的煤粉，能够满足锅炉整个冷炉启动和机组带负荷的要求。

2.3.1.2 燃烧器的运行特性

气化微油点火是利用气化微油枪在燃烧器内形成高强度火焰来点燃煤粉，在运行过程中需要防止燃烧器内的火焰烧损燃烧器。从冷炉点火初期到机组带300 MW负荷至满负荷运行，燃烧器壁温均小于400 ℃，喷口无结焦现象，燃烧器运行稳定且安全，说明气化微油燃烧器的防结焦设计较好。需要注意的是，为了燃烧器的运行安全，投入微油油枪前，应确保磨煤机已通风，且风量大于40 t/h。从机组运行情况分析，气化微油枪退出运行后，微油燃烧器作为主燃烧运行时煤粉着火距离适中，喷口周围无结焦，燃烧器壁温小于400 ℃，能满足安全运行要求。

2.3.2 改造效益

直接经济效益：1号锅炉从冷炉气化微油装置点火成功,系统累计投用30 h,共用油31.5 t。如果本次启动依照系统改造前使用大油枪进行启动，按照投入4只大油枪计算(每只大油枪出力为2 t/h)。

启动至冲车用油：80 t(8 t/h×10 h=80 t)；

冲车至并网用油：112 t(8 t/h×14 h=112 t)；

并网至撤出油枪：18 t(4 t/h×2.5 h+4 t/h×1.5 h+2 t/h×1 h=18 t)；

点火共计用油：210 t。

使用微油点火后节约燃油约178.5 t。

2号锅炉从冷炉气化微油装置点火成功, 汽轮机冲车至3 000 r/min后配合发电机做短路试验、零启升压试验和假同期试验，至退出微油油枪时止累计投用20 h,用油14.04 t。如果本次启动依照系统改造前使用大油枪进行启动，按照投入4只大油枪计算(每只大油枪出力为2 t/h)。

启动至冲车用油：40 t(8 t/h×5 h=40 t)；

冲车至并网用油：88 t(8 t/h×11 h=88 t)；

并网至撤出油枪：19 t(6 t/h×2 h+4 t/h×1.5 h+2 t/h×0.5 h=18 t)；

点火共计用油：147 t。

使用微油点火后节约燃油约133 t。

间接经济效益：按照常规的机组启动方法，此期间锅炉纯烧油或油煤混烧。为避免未燃尽的油滴粘污电极、锅炉电除尘器无法正常投入、大量烟尘直接排放到大气中给环境带来严重的污染，同时烟气中的粉尘会对锅炉引风机叶片造成磨损，这些均给电厂带来间接的经济损失。

在机组启动期间投入微油点火系统，电除尘器可以在锅炉启动及低负荷期间正常投入，大大减少粉尘的排放，避免了环境污染，给电厂带来显著的社会效益和经济效益。

3 微油点火技术应用中的注意事项

由于微油点火系统比较简单，就地参数调整较少，在使用过程中设备不易发生问题，但仍应注意以下几点：

a. 微油油枪在锅炉启动中投用时，点燃后微油油枪燃烧稳定、火焰明亮才可投入该燃烧器煤粉。微油油枪及点火系统出现问题时应及时处理，正常后再投入运行。

b. 投粉初期一次风速控制在20～22 m/s。当油质较差发生油堵塞或中断，炉膛熄火时，应立即切断供粉。炉膛经充分吹扫后方可重新点火投粉。

c. 机组启动过程中点火初期，磨煤机出力增加过程应缓慢进行，不可过快。在保证磨煤机振动较小和安全运行的前提下尽量减小初期给煤量。

d. 点火过程中注意观察燃烧器壁温， 可通过调节周界风开度控制燃烧器壁温，当燃烧器壁温升高时可增开燃烧器周界风风门开度和适当提高一次风速，防止燃烧器烧损。正常情况下煤粉燃烧器壁温应小于450 ℃。

e. 微油油枪投运初期，应及时清理小油枪滤网，防止发生油路堵塞，影响煤粉着火。

f. 尽量提高炉膛温度，投入除氧器加热，尽可能提高给水温度。

g. 锅炉发生MFT保护动作时，严禁在未充分通风情况下投用微油油枪。

4 结束语

定洲电厂1、2号锅炉成功应用微油点火技术，完成了改造后的锅炉点火、升温升压、汽机冲转、带负荷等整个冷态启动过程。微油燃烧器点火投煤后煤粉能顺利点燃，火焰明亮，燃烧稳定，燃烧器运行壁温正常、不结焦，在撤出微油枪后微油燃烧器作为主燃烧器运行，且在低负荷时稳燃效果好。应用该技术后机组启动较传统使用大油枪方式能够节约燃油85%，节油效果明显。由于启动过程只有微量用油, 燃烧也非常完全, 启动初期即可投入电除尘, 解决了电厂启动初期的污染物排放问题, 环保效果显著。