马绍杰

（华电潍坊发电有限公司 山东潍坊 261204）

纯氧点火技术在燃用贫煤超临界锅炉上的应用

马绍杰

（华电潍坊发电有限公司 山东潍坊 261204）

结合华电潍坊发电有限公司超临界贫煤锅炉燃烧器纯氧点火技术改造，说明了纯氧点火燃烧器的技术原理及设计特点，给出了现场改造方案，介绍了该技术在贫煤锅炉的实际应用效果。

超临界锅炉；纯氧点火；贫煤；节油

火电厂燃煤锅炉的点火和稳燃都要消耗大量燃油，近几年随着油价不断攀升，传统的大油枪点火方式造成的高油耗对电厂经济效益的影响日益突出。锅炉纯氧点火节油技术具有系统简单、投资小、节油率高及低负荷稳燃等特点，近年来逐渐由理论研究发展到实际应用阶段，该技术在火力发电厂大型燃煤锅炉上的应用，为锅炉点火启动和助燃阶段节约了大量燃油，降低了发电成本，华电潍坊发电有限公司二期锅炉在2013年进行了纯氧点火改造，油耗水平明显降低。

1 设备概况

1.1 锅炉设备

华电潍坊公司二期锅炉为上海锅炉厂生产的超临界、四角切圆燃烧直流锅炉，主汽额定蒸发量2102t/h，主汽额定压力25.4Mpa,主汽和再热汽温571℃/569℃，锅炉设计煤种为山西晋中地区贫煤，点火及助燃油为0号柴油，分别于2006、2007年投产。

1.2 制粉系统及燃烧器配置

制粉系统配6台MGS3854型双进双出磨煤机，采用低NOx同轴燃烧系统，煤粉燃烧器为四角布置、切向燃烧，燃烧器采用垂直方向浓淡分级燃烧，主风箱下部布置6层浓煤粉喷嘴，上部布置6层淡煤粉喷嘴。系统配有16支Y型蒸汽雾化油枪，其中下3层间隔布置在相邻2层浓煤粉喷嘴之间，上1层布置在第2和第3层淡煤粉喷嘴之间，单支油枪设计出力1.5 t/h，下层燃烧器在2008年进行了微油改造。

1.3 锅炉燃油使用过程中的问题

二期锅炉以前安装的微油点火装置，不能稳定点燃煤粉，冷态启动时需要长时间投入大油枪；冷态点火启动时，A层煤粉火焰不能顺利引燃B层煤粉；点火过程中煤粉的燃烬率较低，容易造成尾部受热面积粉，影响机组安全；耗油量高，冷态点火开机每次燃油一般在140t左右，大修后开机（包括各种实验）400t以上。

2 纯氧点火原理及改造实施方案

2.1 纯氧点火燃烧器点火原理

纯氧点火系统采用煤粉分级点燃、燃烧能量逐级放大、氧气强化燃烧的原理，将微量燃油经过多级旋流雾化燃烧，产生高温火焰，使少量的一次室煤粉颗粒温度急剧升高，释放出大量的挥发份迅速着火燃烧，然后由已着火燃烧的煤粉在二次室内与其它煤粉混合并点燃，通过氧气强化燃烧，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，减少煤粉燃烧所需的引燃能量，满足锅炉启、停及低负荷稳燃的需求。华电潍坊公司纯氧点火燃烧器设计为二级煤粉燃烧室，在一级煤粉燃烧室前设置煤粉浓缩器，一级煤粉燃烧室上斜向设置微油燃烧室，下游设置二级煤粉燃烧室，回流钝体设置在二级煤粉燃烧室的末端，利用钝体形成的回流区造成强烈动量、热量质量交换，促进煤粉的加热和着火。

2.2 纯氧点火改造实施方案

2.2.1 燃烧器改造方案

A层浓燃烧器采用主辅二支油枪方案，主油枪从一次室处斜向插入，辅油枪从燃烧器外轴向插入到燃烧器喷口，和钝体、辅油枪二级供氧装置一起构成燃烧强化系统，钝体采用垂直布置方式，氧喷嘴的材质采用耐热不锈钢，耐热温度在1300℃，保证在使用中不会烧坏，如图1；A层淡燃烧器采用一支主油枪方案，并在中心燃烧器出口设计纯氧助燃；B层浓燃烧器采用一支主油枪方案，钝体采用水平布置方式，在钝体后加入氧气。

图1 燃烧器改造照片

2.2.2 控制系统方案

A层燃烧器采用原微油点火控制系统，在A、B层浓燃烧器二次室侧壁处安装图像火检，图像火检的冷却风源取自杂用压缩空气，每只主油枪都设有红外火检保护。在纯氧母管上安装一个安全阀和一个排空阀，纯氧系统每个A层浓粉燃烧器附近各增加两个气动阀和一个纯氧流量计。锅炉A层浓相纯氧点火平台四角处增加电视监控探头。在点火燃烧器层增加红外感应装置和消防喷淋装置，将感应信号与纯氧系统切断阀门和消防喷淋装置联锁，在发生危险时及时切断纯氧并喷淋灭火。

3 使用情况及效益分析

纯氧点火投入后对燃烧的改善非常明显,燃烧器外火焰温度快速上升，比投用前高200℃～300℃，火焰亮度明显提高，如图2；锅炉初始点火时，飞灰含碳量达到近30%，随着纯氧的通入，飞灰含碳量降低到20%以下，随着炉温逐渐升高，飞灰含碳量进一步降低，点火后期飞灰含碳量稳定在5%左右；改造后整个冷态启动过程共耗燃油24t，耗液氧31.5t，节油率80%以上。

改造后，锅炉冷态点火启动一次可节省燃油116t，每吨燃油按8000元的市场价计算，可节省92.8万元燃油费；每吨氧气的市场价格为800元/t，31.5t氧气的费用为2.52万元。每台机组按1年冷态启动3次计算，二期机组年可节约燃油696t，节约费用557万元。

图2 燃烧器纯氧投入前后对比

4 结语

华电潍坊发电有限公司的改造实践证明，在燃用贫煤的超临界670MW锅炉上进行纯氧点火技术改造是可行的，该技术具有投资低，安全可靠、操作方便及节油率高的特点，能大幅降低机组启动及助燃用油，具有较好的推广前景。

[1]西安热工研究院.发电企业节能降耗技术[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2]孙学信.燃煤锅炉燃烧试验技术与方法[M].北京：中国电力出版社，2002.