許俊永，劉正華

（1.萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271100；2.國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250002）

0 引言

隨著原油資源的不斷減少，國際原油價(jià)格的不斷走高，控制鍋爐燃油消耗已成為各個(gè)燃煤電廠的不得不面對的現(xiàn)實(shí)問題。傳統(tǒng)的大油槍點(diǎn)火方式已不能適應(yīng)日益緊張的石油資源供應(yīng)形勢，等離子點(diǎn)火、小油槍點(diǎn)火技術(shù)等各種無油或少油點(diǎn)火穩(wěn)燃節(jié)油技術(shù)不斷涌現(xiàn)。等離子點(diǎn)火和微油點(diǎn)火穩(wěn)燃節(jié)油技術(shù)既節(jié)油，又可以在點(diǎn)火和低負(fù)荷投入助燃期間就投運(yùn)電除塵器，且保證靜電除塵器電極板不污染，具有良好的環(huán)保效益。萊城電廠從實(shí)際應(yīng)用效果、安裝維護(hù)費(fèi)用、技術(shù)成熟度等多方面考慮，對4臺300 MW機(jī)組全部安裝了微油點(diǎn)火系統(tǒng) （小油槍），本文重點(diǎn)對萊城電廠微油點(diǎn)火系統(tǒng)的原理和控制進(jìn)行分析。

1 微油點(diǎn)火燃燒技術(shù)

1.1 微油點(diǎn)火燃燒器的工作原理

微油燃燒器由油燃燒室、煤粉一級燃燒室、煤粉二級燃燒室、煤粉三級燃燒室組成，該燃燒器既能保證安全、穩(wěn)定地點(diǎn)燃，又能作為主燃燒器功能，保持原主燃燒器的原有性能。

小油槍點(diǎn)火的工作原理：先利用壓縮空氣的高速射流將燃料油直接擊碎，霧化成超細(xì)油滴進(jìn)行燃燒，同時(shí)用燃燒產(chǎn)生的熱量對燃料進(jìn)行初期加熱，擴(kuò)容，后期加熱，在極短的時(shí)間內(nèi)完成油滴的蒸發(fā)汽化，使油槍在正常燃燒過程中直接燃燒汽體燃料，從而大大提高燃燒效率及火焰溫度。汽化燃燒后的火焰（剛性極強(qiáng)、其傳播速度極快超過聲速、火焰呈完全透明狀（根部為藍(lán)色，中間及尾部為透明白色），火焰中心溫度高達(dá)1500～2000℃，可作為高溫火核在煤粉燃燒器內(nèi)進(jìn)行直接點(diǎn)燃煤粉燃燒，從而實(shí)現(xiàn)電站鍋爐啟動、停止以及低負(fù)荷穩(wěn)燃中以煤代油的目的。汽化小油槍所用壓縮空氣主要是用于點(diǎn)火時(shí)實(shí)現(xiàn)燃油霧化、正常燃燒時(shí)加速燃油汽化及補(bǔ)充前期燃燒需要的氧量，助燃風(fēng)主要用于補(bǔ)充后期加速燃燒所需的氧量。

1.2 微油系統(tǒng)組成

微油系統(tǒng)由微油點(diǎn)火系統(tǒng)、火焰檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。

微油點(diǎn)火系統(tǒng)由微油進(jìn)油管路、壓縮空氣管路、微油燃燒器、微油燃燒助燃風(fēng)、以及微油點(diǎn)火、爐膛壁溫監(jiān)測等組成。

萊城電廠火焰檢測系統(tǒng)使用的是一種汽化小油槍點(diǎn)火用火焰圖像監(jiān)控裝置，四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的火焰檢測器、四臺攝像機(jī)、四畫面分割器、四畫面監(jiān)視器、LED燈指示面板等組成，通過電視圖像，實(shí)時(shí)監(jiān)測燃燒器火焰狀況。同時(shí)即可輸出模擬信號，也可輸出開關(guān)量信號，開關(guān)量分別引入PLC與DCS控制系統(tǒng)。

微油點(diǎn)火控制分做了兩部分，DCS控制系統(tǒng)主要對點(diǎn)火系統(tǒng)單角發(fā)出啟停指令，控制助燃風(fēng)機(jī)系統(tǒng)并對微油點(diǎn)火所有設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視；就地控制柜設(shè)有PLC，用于接收DCS對點(diǎn)火系統(tǒng)單角發(fā)出啟停指令，對各單角設(shè)備進(jìn)行控制，并引入DCS的保護(hù)信號，實(shí)現(xiàn)鍋爐微油點(diǎn)火和燃燒的安全保護(hù)及連鎖，確保鍋爐的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

微油點(diǎn)火的主要熱控設(shè)備包括：用于儲油罐補(bǔ)油的1號、2號氣動閥，用于控制1號、2號氣動閥的油位開關(guān)，高能點(diǎn)火變壓器、點(diǎn)火桿（固定安裝）、點(diǎn)火電纜各兩套，油閥、氣閥、火焰檢測系統(tǒng)、爐膛壁溫元件等。

1.3 微油燃燒的技術(shù)特點(diǎn)

微油系統(tǒng)主要熱工信號均可直接送至DCS，控制采用DCS+PLC的方式，主要操作由DCS控制，就地PLC的應(yīng)用節(jié)約安裝費(fèi)用、減少故障點(diǎn)。

點(diǎn)火初期煤粉燃盡率高，可達(dá)80%以上 （煙煤），并能有效控制冷爐點(diǎn)火初期冒黑煙的現(xiàn)象。在鍋爐點(diǎn)火和低負(fù)荷投入助燃期間就投運(yùn)電除塵器，具有良好的環(huán)保效益。

汽化小油槍單只出力60 kg/h，每臺燃燒器配套兩只汽化小油槍，在煤質(zhì)較差兩只同時(shí)使用，確保燃燒穩(wěn)定性。

采用高規(guī)格的耐溫、耐磨損材料，使用氣膜冷卻技術(shù)，燃燒器運(yùn)行安全。

微油燃燒器運(yùn)行參數(shù)（煤粉濃度、一次風(fēng)速）可控范圍寬，煤粉濃度0.2～0.8 kg/kg，一次風(fēng)速，煙煤：20～32 m/s，貧煤、無煙煤：18～24 m/s，在以上參數(shù)范圍內(nèi)變化時(shí)，一次風(fēng)煤粉均能被很好引燃。

節(jié)油顯著，節(jié)油率：煙煤一般在90%以上，貧煤、無煙煤70%～80%。

安裝費(fèi)用少，系統(tǒng)簡單，改造工程周期短，同時(shí)投入后維護(hù)量低，投資回收率高，運(yùn)行維護(hù)成本低。

微油點(diǎn)火系統(tǒng)投入后，大幅度降低鍋爐啟停及低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)的用油量，初步估計(jì)節(jié)油率可達(dá)到90%左右。

1.4 微油點(diǎn)火在萊城電廠改造應(yīng)用

萊城電廠4×300 MW燃煤機(jī)組，鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-1025/18.3-M844型亞臨界中間再熱強(qiáng)制循環(huán)汽包爐，制粉系統(tǒng)為直吹式制粉系統(tǒng)，配有3臺沈重廠生產(chǎn)的BBD4060型雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，每臺磨煤機(jī)兩側(cè)粉管對應(yīng)鍋爐燃燒器的兩層煤粉燃燒器，兩層粉中間夾一層油，煤粉燃燒器自下而上命名為 A1層、A2層、B1層、B2層、C1層、C2層,油層自下而上分別命名為A層油、B層油、C層油。

改造內(nèi)容。萊城電廠采用的是濟(jì)南海普電力節(jié)能科技有限公司微油點(diǎn)火穩(wěn)燃技術(shù)，將A磨煤機(jī)A2側(cè)對應(yīng)的A2層燃燒器改成微油點(diǎn)火煤粉燃燒器，在實(shí)現(xiàn)鍋爐微油冷爐啟動和低負(fù)荷穩(wěn)然的前提下，確保原主燃燒器的動量不變以及基本性能不變，同時(shí)兼具主燃燒器的功能。

改造有大油槍仍然保留，在緊急情況下使用，以保證機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

2 微油點(diǎn)火系統(tǒng)的控制

2.1 DCS對微油點(diǎn)火設(shè)備的控制

DCS不控制A2層油的單個(gè)設(shè)備，單角的順控邏輯由就地PLC實(shí)現(xiàn)，DCS發(fā)單個(gè)油角程序啟停指令至就地PLC，由PLC自動完成油角的投入切除工作。

以A2-1層油角設(shè)備為例：

當(dāng)允許投油條件滿足時(shí)，運(yùn)行人員發(fā)A2-1油角啟動指令，DCS送出A2-1油角啟動指令，就地PLC接收到此脈沖信號后，啟動A2-1油角。

運(yùn)行人員發(fā)A2-1油角停止指令，DCS送出A2-1油角停止指令，就地PLC接收到此脈沖信號后，停止A2-1油角。

當(dāng)MFT或OFT時(shí)自動停止A2層油角設(shè)備。

2.2 PLC對設(shè)備的控制

就地設(shè)備均由PLC進(jìn)行控制，接受集控指令或就地指令后輸出設(shè)備指令到繼電器驅(qū)動設(shè)備?？刂瞥绦颍嚎刂茩z測點(diǎn)火條件，點(diǎn)火條件不滿足時(shí)繼續(xù)檢測，點(diǎn)火條件允許后可輸入點(diǎn)火信號，如果信號不能輸出則再次檢驗(yàn)點(diǎn)火條件，如果收到點(diǎn)火信號首先開油閥和點(diǎn)火器，油閥開到位延時(shí)3 s開氣閥（注意氣閥的開反饋信號是由閥后壓力開關(guān)確定的），氣閥開后的5～25 s內(nèi)檢測火焰信號，如果火檢檢不到火，則關(guān)點(diǎn)火器和油閥，然后延時(shí)60 s關(guān)氣閥，就地點(diǎn)火失敗燈亮，等待繼續(xù)點(diǎn)火；如果檢測到有火則關(guān)點(diǎn)火器，火焰正常后點(diǎn)火結(jié)束；若這時(shí)火檢的火有消失，則再次開點(diǎn)火器并在5～25 s內(nèi)檢測火焰；當(dāng)接受到集控指令或就地指令后停運(yùn)設(shè)備指令后關(guān)點(diǎn)火器、關(guān)油閥，延時(shí)60 s關(guān)氣閥，停運(yùn)程序完成。

3 微油點(diǎn)火系統(tǒng)邏輯控制

3.1 微油點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)備邏輯

1）1、2 號總油閥控制邏輯

①允許開、允許關(guān)均置1；

②MFT或OFT脈沖3 s關(guān)總油閥（圖1）。

圖1 1、2號總油閥關(guān)邏輯

2）小油槍已投入（A2層油投入）邏輯如圖2。

圖2 小油槍已投入邏輯

3）鍋爐小油槍啟動方式邏輯如圖3。

圖3 鍋爐小油槍啟動方式邏輯

4）A2層油閥關(guān)邏輯如圖4。

圖4 A2層油閥關(guān)邏輯

3.2 增加微油點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)備后其他主要邏輯的變更

1）燃油跳閘邏輯（OFT）。

現(xiàn)OFT的條件有：①手動OFT；②MFT；③油跳閘閥關(guān)；④所有油角閥關(guān)；⑤燃油壓力低低。

當(dāng)A磨煤機(jī)啟動投粉，撤出A層大油槍后，所有油角閥關(guān)條件滿足，觸發(fā)OFT，關(guān)油跳閘閥，開回油閥，導(dǎo)致A2層小油槍失去燃油解列。

OFT邏輯變更：將所有油角閥關(guān)觸發(fā)OFT改為A2層油閥關(guān)“與”所有油角閥關(guān)（圖5）。

圖5 OFT邏輯

2）燃料喪失MFT邏輯。

現(xiàn)燃料喪失MFT邏輯為鍋爐點(diǎn)火 （A、B、C層任一層油投入）后，在沒有燃油投入時(shí)所有給煤機(jī)停，觸發(fā)燃料喪失MFT。當(dāng)撤出A層大油槍后，A2給煤機(jī)跳閘或運(yùn)行手動停止時(shí)會觸發(fā)燃料喪失MFT。

燃料喪失MFT邏輯變更如圖6所示。

圖6 燃料喪失MFT邏輯變更

3）允許投A2層粉邏輯變更如圖7。

圖7 允許投A2層粉邏輯變更

4）A磨煤機(jī)中空軸插板門允許開邏輯變更。

將A磨煤機(jī)中空軸插板門允許開條件中的“允許投粉”修改為“允許投粉”或“鍋爐小油槍啟動方式”（圖 8）。

圖8 A磨煤機(jī)中空軸插板門允許開邏輯變更

5）A磨煤機(jī)允許啟動邏輯變更。將A磨煤機(jī)允許啟動條件中的“允許投粉”修改為“允許投粉”或“鍋爐小油槍啟動方式”。

6）A磨煤機(jī)一次風(fēng)關(guān)斷門（PASOD）允許開邏輯變更。將A磨煤機(jī)一次風(fēng)關(guān)斷門（PASOD）允許開條件中的“允許投粉”修改為“允許投粉”或“鍋爐小油槍啟動方式”。

7）A2給煤機(jī)出口門允許開邏輯變更。將A2給煤機(jī)出口門允許開條件中的“A2層BSOD全開”修改為“A2層BSOD不全關(guān)”；將A2給煤機(jī)出口門允許開條件中的“允許投粉”修改為“允許投粉”或“鍋爐小油槍啟動方式”。

8）A2給煤機(jī)允許啟動邏輯變更。將A2給煤機(jī)允許啟動條件中的 “A2層BSOD全開”修改為“A2層BSOD不全關(guān)”；將A2給煤機(jī)允許啟動條件中的“允許投粉”修改為“允許投粉”或“鍋爐小油槍啟動方式”。

9）按華電集團(tuán)公司《微油點(diǎn)火及穩(wěn)燃系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作技術(shù)規(guī)范》第8.4條第c項(xiàng)第4小項(xiàng)要求：增加A2層BSOD保護(hù)關(guān)邏輯。

10）按華電集團(tuán)公司《微油點(diǎn)火及穩(wěn)燃系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作技術(shù)規(guī)范》第6.2.15條要求：A2層油角油火檢信號丟失，啟動點(diǎn)火器打火，如火檢還是檢不到火，應(yīng)關(guān)相應(yīng)油閥，延時(shí)60 s關(guān)氣閥。此邏輯功能在PLC中實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)束語

微油點(diǎn)火技術(shù)不僅可有效解決點(diǎn)火及穩(wěn)燃工況下耗油較高的問題，實(shí)現(xiàn)煤粉鍋爐啟動和低負(fù)荷穩(wěn)燃而且也解決了環(huán)保問題。與傳統(tǒng)的油槍功能相比，微油點(diǎn)火更具有經(jīng)濟(jì)、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)。

［1］馬廣平．淺析2×1950 t/h超臨界對沖燃燒鍋爐等離子點(diǎn)火穩(wěn)燃系統(tǒng)[J]．廣東電力，2007，20（11）．

［2］蔣周進(jìn)，陳華安．1025 t/h鍋爐氣化小油槍點(diǎn)火及穩(wěn)燃技術(shù)的應(yīng)用與試驗(yàn)［J］．電力設(shè)備，2006，7（5）．

［3］沈明德，顏?zhàn)Ｃ?，熊凱，周巧明．微油點(diǎn)火穩(wěn)燃技術(shù)在600 MW超臨界機(jī)組上的應(yīng)用［J］．廣東電力，2008，21（1）．