张健

摘 要：微油点火稳燃技术是一项新型节油技术，通过对工作原理及工程中的应用分析，论述了国华徐州发电有限公司百万机组采用了微油点火技术能大大降低燃油消耗量，改善锅炉启动工况，特别对我厂无旁路机组具有较高的经济效益和环保效益。

关键词：百万机组 微油点火技术 高效节能 先进环保

中图分类号：TK227 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（b）-0149-02

微油点火燃烧技术在国华徐州发电有限公司百万机组1、2号锅炉上得到成功应用，该技术成熟、设备简单、维护工作量小，同时微油点火燃烧器既可作为主燃烧器，也可作为辅助燃烧器，不但能满足冷炉点火启动要求，而且能实现低负荷锅炉稳燃，利于机组安全可靠、经济地运行。微油点火燃烧器技术实施后节油率在95%以上，随着油价的不断上涨，能取得可观的经济效益。

1 徐电微油点火装置简介

徐电一期工程采用上海锅炉厂生产的超超临界参数变压运行螺旋管圈直流塔式炉，锅炉型号：SG3099/27.46-M545，采用先进的LNTFS燃烧系统、中速磨正压直吹式制粉系统、一次再热、单炉膛单切圆燃烧、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构塔式布置。

每台磨煤机对应的直吹辅助风中安装一只普通油枪，每层4只，共6层24只，单个油枪耗油量2000 kg/h，单层油枪投用时耗油8000 kg/h。在2号磨煤机对应的8只煤粉喷嘴中（从下往上第二层）增装微油点火油枪，油枪出力80 kg/h，8套/炉，总耗油640 kg/h，该层燃烧器不参与摆动调节。油枪主要由大螺帽、旋流盘、混合室、油枪管及金属软管组成。油经油孔流出时靠高压空气喷出吹散成微小颗粒进入混合室，形成油雾，充分混合后经大螺的喷口喷出。该系统可在炉膛安全监控系统（FSSS）指令下自动地把点火枪、油枪送入炉膛、打火、喷油点燃，并借助火焰检测装置把着火信号送出，点火枪自动退出炉膛，该系统可以用于锅炉启动点火及低负荷稳燃。

微油点火装置配备低压高能点火，它由高能点火器（LDH）、高压接触电缆（LJZ）及半导体电咀（LDZ）通过M18×1，M25×1.5螺纹连接而成，可直接点燃天然气、液化石油气、煤油、柴油、重油、渣油等与空气混合之气体。抗污染能力强，能在水、乙醚、酒精中打火发火端即使结焦亦能打火，性能优越于高压间隙点火。高能点火器输入交流220 V 50 Hz电压经变压B升压至2500 V，并经硅堆组成的桥式整流器变成直流向电容C充电，达到2500 V（即放电管R-12的放电电压）放电管放电，在半导体电咀LDZ发火间隙处打出火花。R1用来整定发火频率，R2保证发火间隔中，电容中电压泄放掉，增加了设备维修的安全性，R3用来保护半导体电咀故障时不损坏设备。

微油点火主要技术参数如下。

燃油品质：轻柴油；

雾化方式：压缩空气雾化；

进油额定压力/压缩空气压力：0.7～1.0/0.6～0.8 MPa；

油枪额定出力：50-90 kg/h。

2 点火原理

2.1 点火原理

微油煤粉直接点火利用强化燃烧技术使燃油充分燃烧，很小的燃油量（根据燃用煤种不同，着火温度不同，燃油量可在20～300 kg/h之间）就可获得一个刚性较强、温度较高的稳定火炬，由于该火炬温度可达1300 ℃～1600 ℃，当煤粉通过火炬时很快受热，并使煤粉颗粒破裂粉碎，迅速被点燃。根据分级燃烧的原理，使煤粉在点火初期就尽可能充分燃烧，达到煤粉锅炉点火启动和低负荷稳燃的目的。

2.2 煤粉燃烧机理

微油煤粉直接点火燃烧器中煤粉燃烧充分应用了分级燃烧的成熟技术，根据微油燃烧有限能量不可能同无限的煤粉量及风速相匹配的原则设计了多级燃烧器，应用多级放大的原理，使系统的风粉浓度、气流速度处于一个十分有利于点火的工况条件，从而完成一个持续稳定的点火、燃烧过程。

2.3 油枪的强化燃烧技术

强化燃烧油枪利用提高空气气流速度、使气流旋转加强扰动及深度补氧等措施加强混合，在着火前、着火过程中及燃烧后期都有氧气补充进去并强烈混合，燃料在燃烧筒内进行富氧燃烧，使燃烧更充分，火焰刚性强、温度高，给点燃煤粉创造了有利条件。

3 微油点火技术在徐电百万机组塔式炉上的应用

3.1 微油点火系统介绍

微油点火系统包括以下几个子系统：油及压缩空气系统、助燃风及火检冷却风系统、冷炉制粉系统、一次风速测量系统等。这套系统完全实现自动化操作，运行人员在集控室完成微油点火系统的投运及停止，通过大屏幕监视火焰燃烧情况，系统有各类压力、温度测点，可以很好的监测设备运行情况。

3.2 高效节能

徐电采用的微油强化燃烧油枪，单支油枪出力为80 kg/h，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，同时用油燃烧产生的热量对燃料油进行初期加热、扩容、后期加热，在极短的时间内完成油滴的蒸发气化，使油枪直接燃烧气体燃料，从而提高燃烧效率及火焰温度，独特的配风器结构让燃油在着火前、着火过程中及燃烧后期都有氧气补充进去并强烈混合，很小的燃油量就可获得一个刚性较强、温度很高的稳定火炬，该火炬温度可达1600 ℃～1800 ℃，具有油燃烧效率高、火焰刚性强、温度高等优点，达到高效节能的效果。

调试和投产初期，启、停炉实际用油量比较大，由于我厂1000 m3油罐投运约30年，内部锈蚀严重，供油中含杂质多，而微油点火装置雾化片直径只有1 mm，导致微油点火装置经常堵塞无法正常投用，启、停炉过程中只能采用大油枪助燃的方式（根据磨煤机点火能量逻辑要求，至少3层及以上油枪投入，助燃用油量约24 t/h，而八只微油油枪设计出力为0.8 t/h，助燃用油量增加约23.3 t/h），造成助燃实际用油量多，如2012年1月26日1号锅炉冷态启动，用油量为333 t，2月22日2号正常停炉用油量为45 t，1～6月实际用油总量为1807.2 t，超出用油量1316.2 t。锅炉专业技术人员对微油点火装置无法正常投用问题进行认真研究分析、查找原因并整改，将微油进油母管滤网由100目更换150目，在微油油枪尾部增装150目的滤网，并且将1000 m3油罐供油母管滤网由50目更换100目，有效地减少进入微油油枪中的杂质，保证微油点火装置正常投用，从2012年7月起用油量大大降低，如2012年9月28日1号锅炉冷态启动，用油量为45 t，9月9日2号锅炉清仓滑停用油量为7.1 t，7～12月实际用油总量为362.7 t，不仅没有超过计划用油量，而且比计划用油量降低92.3 t。

由此可以看出，微油点火系统优化后，微油点火装置正常投用，锅炉启、停平均用油量大大降低，实现高效节能。

3.3 先进环保

煤粉燃烧器是微油点火系统的核心部件。煤粉燃烧器采用分级燃烧、逐级放大原理，煤粉浓淡分离。点火源插入到燃烧器中心位置，点燃少量的浓煤粉，形成火炬，作为点火源来点燃下一级煤粉，完成一个持续稳定的点火、燃烧过程。

该燃烧器的特点有以下几个方面。

（1）在内燃方式的基础上，利用双筒结构将部分煤粉推至燃烧器出口，在炉膛内燃烧。内外筒形成同心双层并联通道，有利于着火燃烧，降低飞灰含碳量，并有利于冷却内筒筒壁。

（2）燃烧器的一、二级点火筒为圆形，与锅炉原主燃烧器的几何外型尺寸相同，使微油点火燃烧器与原主燃烧器出口气流的动量矩保持相近。

（3）这种结构的燃烧器不但提高了燃尽率，也简化了结构，降低了阻力，有利于与其它燃烧器之间的阻力匹配；耐磨损的能力也得到提高。

（4）根据燃烧器前一次风管的弯转角度，合理布置中心浓淡分离装置，以保证一级燃烧室相对较高的煤粉浓度。

锅炉启动和稳燃时采用微油油枪，只要锅炉排烟温度达到电除尘装置投用条件，电除尘即可投用，同时脱硫装置也能尽早正常投用，减少了大气粉尘和SO2、SO3污染。

3.4 解决冷炉制粉问题

在2号磨煤机入口热风旁路管道上安装蒸汽加热器，加热蒸汽取自汽机辅汽联箱，锅炉冷态启动时利用蒸汽加热2号磨煤机入口一次风，当风温加热到150 ℃时，投入八只微油油枪，着火正常后，启动2号磨煤机，实现冷炉制粉。

若采用普通油枪加热烟气，再通过烟气加热加热一次风，一方面延长启动时间；另一方面，耗油量大大增加，不经济。

为了保证加热汽源稳定，徐电辅汽联箱采用三路供汽，即华鑫电厂、本炉和邻炉再热冷段抽汽。

3.5 避免燃烧器的烧蚀

采用等离子点火方式的燃烧器强调前期的燃烧，在燃烧器结构上将煤粉的浓度进行浓缩，燃烧器区域温度高，燃烧器比较容易烧坏；微油点火系统利用淡粉冷却浓粉避免了燃烧器的烧蚀问题，徐电1、2号机组正常运行中，满负荷时微油燃烧器喷口温度和中心筒最高只有401 ℃和291 ℃。

3.6 提高煤粉燃尽率

不完全燃烧的煤粉进入尾部烟道或炉底，造成燃料损失，进入尾部的不完全燃烧煤粉颗粒积聚在SCR入口烟道的灰斗内、空预器上部、烟道、EP各灰斗内，可能导致自燃现象，在国内电厂已出现类似情况，若不完全燃烧煤粉颗粒积聚在SCR触煤上，会使触煤失去活性，降低脱销效率。微油点火前期点燃少量浓相煤粉，油火焰温度高，燃烧较充分，在二次风混合之前，完成大部分的燃烧，后期根据逐级放大原理分级燃烧稀相煤粉，使煤粉充分完全燃烧，提高燃尽率。

3.7 提高着火稳定性

等离子点火存在拉弧不稳定的现象，且炉膛温度较低，相邻燃烧器之间支持的力度不够，火焰存在不稳定的现象，而微油点火时火焰明亮，火焰长度达到7 m、8 m，煤粉燃烧充分、稳定。为保证微油点火装置系统满足工程技术的要求，同时获取不同工况下煤粉浓度、一次风速度的匹配数据，在机组调试前，厂家使用徐电微油点火燃烧器成品铸件，布置方式与现场一致，单只油枪出力70 kg/h，在1∶1试验台模拟了三种工况，效果均理想。

从近期几次启动情况来看，2号磨煤机对应的风粉混合物着火稳定且燃尽率高。

3.8 降低对电除尘和脱硫系统影响

我厂脱硫系统无旁路，锅炉在启动阶段若电除尘不投入，未燃尽的油雾颗粒会随锅炉烟气进入FGD的吸收塔浆液中，使得吸收塔浆液中的有机物含量增加，形成泡沫，当吸收塔浆液起泡溢流严重时，浆液溢流量大，浆液不能通过溢流管及时排放，就会从吸收塔入口烟道流向原烟气烟道中，从而引发各种事故或影响正常运行；同时，油污与浆液接触，在石灰石、亚硫酸钙等固相颗粒的表面形成一层薄薄的油膜，将石灰石与液相隔离，阻止了石灰石的溶解，从而导致了脱硫效率降低，所以，锅炉在启动时电除尘投入运行。

若采用普通大油枪助燃，由于燃烧不完全，大量油雾颗粒会被吸附到电除尘阴极线和阳极板上，影响电子、正离子的产生，降低电除尘效率；同时，电除尘内部在放电时可能会产生电火花，油雾、油珠可能会造成电除尘内部着火；若电除尘不投入运行会造成除雾器的堵塞，导致停运主机；若采用等离子助燃，大量燃烧不完全的煤粉颗粒对电除尘也会造成同样的影响。

采用微油点火技术，油雾和煤粉燃尽率高，微油油枪，油枪出力小且燃尽率高，不存在未燃烬的燃油附着在尾部烟道设备上，对电除尘和脱硫系统影响很小，有效地解决了上述问题。

4 风险预控

在微油投运期间，重点预防尾部烟道二次燃烧。

（1）在机组微油启动期间确保2号煤仓上干煤和挥发份较高的煤，确保微油冷炉点火成功。

（2）2号磨煤机启动后，现场观察煤粉着火情况，发现炉内燃烧恶劣，调整风量及一次风速、煤粉浓度，炉膛总风量等措施，调整无效，立即停止磨煤机和微油枪运行，进行炉膛吹扫，查明原因，重新启动。对磨煤机出口煤粉进行取样分析，保证煤粉细度R90≤20%，防止煤粉细度偏离正常值太大，影响煤粉的燃烧。

（3）微油点火期间，加强监视空预器出入口烟温，当排烟温度不正常上升或空预器出口烟温大于入口时，应立即查明原因，及时处理，判断为着火时应按二次燃烧处理。

（4）微油点火期间空预器投入连续吹灰，并到就地确认吹灰器动作正常。

（5）每次停炉期间，将灰斗的灰输送干净，点火前，省煤器灰斗清理干净，防止堵塞。

5 经济效益

2012年9月9日2号锅炉清仓滑停，机组负荷440 MW时，投运8只微油至锅炉熄火共6 h，停炉后期增投2只普通油枪，用油量为7.1 t，若投用普通油枪助燃，需投运3层共12只，每只普通油枪出力2 t/h，

在同样的6 h内普通油枪耗油量为2 t/h只×6 h×12只=144 t，本次节油为：144-7.1=136.9 t。

节油率=1-（微油启动耗油量/大油枪启动耗油量）

=1-（7.1/144）=0.951=95.1%，

油价按8000元/吨计算，则本次采用微油助燃，节约资金为：

136.9×8000=1095200元=109.52万元。

6 结语

在全社会提倡节能降耗和环保的大背景下，微油点火技术以其系统简单、运行稳定、节油率高等特点得到各发电企业青睐，在当前国华徐州发电有限公司“上大压小”、扭亏增盈、节能增效的形势下，减少锅炉燃油消耗量具有重要的现实意义。

参考文献

[1]微油点火燃烧器热态点火试验报告[R].烟台龙源电力设备有限公司，2010.7.

[2]国华徐州发电有限公司微油点火设备说明书[R].烟台龙源电力设备有限公司 2010，9.