李劍，李鳳瑞，李江榮，石化彪，鄭建平

（1.浙江省電力試驗(yàn)研究院，杭州310014；2.中國聯(lián)合工程公司，杭州310022）

微油點(diǎn)火啟爐過程中的問題探討

李劍1，李鳳瑞1，李江榮1，石化彪2，鄭建平1

（1.浙江省電力試驗(yàn)研究院，杭州310014；2.中國聯(lián)合工程公司，杭州310022）

分析了微油點(diǎn)火技術(shù)的原理和煤粉引燃燃燒的特點(diǎn)。針對微油點(diǎn)火應(yīng)用中存在的問題，從啟爐過程的煤粉燃燼率、爐膛傳熱、煤油混燒等方面進(jìn)行研究分析，闡述其與傳統(tǒng)大油槍點(diǎn)火啟爐方式的區(qū)別，并給出了相應(yīng)的運(yùn)行建議。

微油點(diǎn)火；煤粉燃燼率；爐膛傳熱；煤油混燒

我國是一個多煤少油的國家，政策鼓勵推廣應(yīng)用節(jié)油產(chǎn)品。無油或微油點(diǎn)火技術(shù)自應(yīng)用以來，得到市場極大的認(rèn)可，發(fā)展迅速，目前已成為煙煤發(fā)電機(jī)組的必配系統(tǒng)。

利用無油或微油點(diǎn)火技術(shù)進(jìn)行鍋爐點(diǎn)火啟動或穩(wěn)燃，相對以往采用大油槍的點(diǎn)火啟爐方式，在鍋爐傳熱、操作運(yùn)行方式等方面都有所區(qū)別，加之有技術(shù)人員對該技術(shù)在認(rèn)識上存在偏差，往往會造成微油點(diǎn)火技術(shù)在鍋爐啟爐運(yùn)行中得不到充分利用，導(dǎo)致改造后機(jī)組運(yùn)行節(jié)油效果不能充分發(fā)揮。本文就微油點(diǎn)火的原理和微油點(diǎn)火啟動過程中碰到的問題進(jìn)行深入分析，以加深相關(guān)技術(shù)人員對微油點(diǎn)火技術(shù)的認(rèn)識，促進(jìn)微油點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用。

1 微油點(diǎn)火原理

微油點(diǎn)火技術(shù)是采用煤粉濃縮技術(shù)將煤粉燃燒器內(nèi)的煤粉氣流濃縮成濃相和稀相，再利用少量燃油（20～80 kg/h·只）在油燃燒室內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓ǎ? 500℃）引燃少部分濃煤粉，根據(jù)能量逐級放大的原理，濃煤粉燃燒產(chǎn)生的熱量再引燃后續(xù)進(jìn)入燃燒室的煤粉，使煤粉在噴出燃燒器之前被引燃，實(shí)現(xiàn)鍋爐啟爐時以煤代油，達(dá)到節(jié)油效果。

微油點(diǎn)火系統(tǒng)一般由微油點(diǎn)火燃燒器、壓縮空氣系統(tǒng)、助燃風(fēng)系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、一次風(fēng)加熱系統(tǒng)（直吹式制粉）、火檢系統(tǒng)和相應(yīng)的監(jiān)測控制系統(tǒng)組成。

2 關(guān)鍵問題分析

2.1 煤粉燃燼

在利用微油點(diǎn)火進(jìn)行冷爐點(diǎn)火初期，煤粉燃燼率會偏低，飛灰和大渣含碳量比運(yùn)行時高很多，往往呈黑色。據(jù)此，電廠相關(guān)人員會認(rèn)為煤粉沒有完全燃燒，擔(dān)心在尾部煙道引起自燃，對微油點(diǎn)火系統(tǒng)的引燃能力產(chǎn)生懷疑，從而限制了微油點(diǎn)火技術(shù)的充分應(yīng)用。

利用微油點(diǎn)火技術(shù)進(jìn)行鍋爐冷爐啟動，其煤粉燃燒的過程與正常運(yùn)行時存在較大區(qū)別。鍋爐正常運(yùn)行時，從燃燒器噴入爐膛的煤粉通過卷吸爐膛內(nèi)的高溫?zé)煔馀c其混合后被引燃，是一個逐步加強(qiáng)的燃燒過程。而微油點(diǎn)火啟爐初期，煤粉在微油點(diǎn)火燃燒器內(nèi)遇到高溫火焰而被引燃，噴入爐內(nèi)后，因爐內(nèi)環(huán)境溫度比較低，被引燃的煤粉在爐膛內(nèi)是一個逐步熄滅的過程，整個燃燒過程經(jīng)歷時間也比正常運(yùn)行時短。因此利用微油點(diǎn)火時的煤粉燃燼率會較正常運(yùn)行時低。從以往改造應(yīng)用微油點(diǎn)火技術(shù)的20多臺機(jī)組的飛灰和大渣分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看（見表1），燃用煙煤（Vad＞20%）的機(jī)組在微油點(diǎn)火啟爐初期煤粉燃燼率η基本大于70%，高的超過95%，煤粉引燃良好，滿足鍋爐啟動要求。隨著鍋爐升溫升壓，爐膛溫度升高，煤粉燃燼率還會迅速提升。煤粉燃燼率η計算公式為[1]：

式中：ΔQ為單位質(zhì)量燃煤所釋放出的熱量；Qnet，ar為單位質(zhì)量燃煤的低位發(fā)熱量。

從飛灰的成份化驗(yàn)分析來看（見表2），煤粉中的揮發(fā)份已基本燃盡，留在飛灰中的可燃成份幾乎全是未完全燃燒的固定碳。即使煤粉燃燒率只有72.7%，飛灰中揮發(fā)份含量也只有6.10%，其燃燒特性已比無煙煤差很多。無煙煤的引燃要求是爐內(nèi)環(huán)境溫度大于1 000℃[2]，而在點(diǎn)火初期升溫升壓階段，爐膛出口溫度基本小于500℃，尾部煙道溫度更低。因此，在微油點(diǎn)火啟爐初期，只要保證空預(yù)器連續(xù)吹灰和省煤器灰斗、空預(yù)器灰斗、靜電除塵器灰斗定時出灰，即可防止啟爐初期未燃燼飛灰在尾部煙道或灰斗內(nèi)自燃，也不會引起尾部煙道二次燃燒。

2.2 爐內(nèi)傳熱

微油點(diǎn)火技術(shù)是在啟爐時以煤代油提供熱能，由于煤與油的燃燒特性不同，造成微油點(diǎn)火冷爐啟動初期爐膛內(nèi)的傳熱與大油槍啟動有所不同。主要表現(xiàn)在：

（1）煤粉燃燼時間相對較長，煤粉燃燒的火焰比油的火焰長，特別在冷爐時，煤粉火焰長度一般大于5 m，因此利用微油點(diǎn)火啟爐會使啟爐初期的火焰中心上移。

表1 啟爐初期煤粉燃燼率統(tǒng)計

表2 飛灰成份化驗(yàn)結(jié)果

（2）相對于油火焰，煤粉火焰的溫度比較低，在利用微油點(diǎn)火啟爐初期，燃燒器噴口處煤粉火焰溫度雖可達(dá)1 000℃左右，但隨著火焰向爐膛推進(jìn)，火焰溫度會逐漸下降，爐膛內(nèi)煤粉整體火焰溫度一般在500～850℃。

（3）利用微油點(diǎn)火啟爐，在點(diǎn)火初期因?yàn)轱w灰中未燃燼碳較多，加之此時爐內(nèi)通風(fēng)比較弱，飛灰充滿爐膛，爐膛內(nèi)比較渾濁，可見度差，而且飄浮在爐膛內(nèi)的飛灰焦炭顆粒溫度較低，且具有很強(qiáng)的輻射吸熱能力，阻礙了煤粉火焰對爐壁的輻射傳熱。

根據(jù)爐膛的輻射傳熱公式，決定輻射強(qiáng)度的兩個關(guān)鍵因素是火焰溫度和傳熱系數(shù)。在進(jìn)入爐內(nèi)總熱能相同的情況下，微油點(diǎn)火冷態(tài)啟爐初期的火焰溫度和傳熱系數(shù)都比傳統(tǒng)大油槍啟動低很多，因此微油啟爐時煤粉對爐膛的輻射傳熱要比大油槍啟爐時差很多，而爐膛水冷壁吸熱有95%來自輻射[2]，致使煤粉燃燒釋放的熱量在爐膛內(nèi)吸熱較少，大部分進(jìn)入鍋爐的對流換熱面進(jìn)行傳熱。因此冷爐微油點(diǎn)火啟動時，鍋爐升壓速度比大油槍啟動慢，而蒸汽升溫速率相對較快，某些機(jī)組出現(xiàn)了汽機(jī)沖轉(zhuǎn)或并網(wǎng)時蒸汽參數(shù)跟不上，需加大煤粉的投入量才能適應(yīng)機(jī)組運(yùn)行的情況。這是微油點(diǎn)火以煤代油啟爐與大油槍啟爐時爐膛內(nèi)傳熱過程不同造成的，屬正?，F(xiàn)象。電廠技術(shù)人員應(yīng)深入認(rèn)識微油點(diǎn)火技術(shù)，對啟爐過程的運(yùn)行配風(fēng)和燃料投入進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，盡可能壓低火焰中心，以滿足機(jī)組啟動的能量要求。

某300 MW機(jī)組的鍋爐是上海鍋爐廠生產(chǎn)的四角切圓燃燒鍋爐。將B層燃燒器（從下往上第二層）改為微油點(diǎn)火燃燒器，改造后啟爐升壓較慢，加煤又引起升溫過快，帶負(fù)荷后汽壓跟不住，有時還會出現(xiàn)屏式過熱器超溫現(xiàn)象，需投入減溫水。A層燃燒器投煤粉運(yùn)行后，情況有明顯改善。起初電廠認(rèn)為是微油點(diǎn)火燃燒器的引燃能力不夠、煤粉燃燼率太低造成，但通過飛灰和爐底大渣取樣分析，啟爐初期煤粉燃燼率為85%，燃燼情況良好。其實(shí)從上述以煤代油啟爐初期的傳熱情況分析可以看出，結(jié)合微油點(diǎn)火在B層燃燒器上的改造進(jìn)一步加劇了啟爐初期火焰中心的上移，爐膛輻射吸熱偏少，蒸汽的蒸發(fā)量不足，而更多的熱量輸送到屏式過熱器和水平煙道的對流換熱面上，導(dǎo)致過熱器吸熱比屏式過熱器大，壁溫超溫。因此，考慮到微油點(diǎn)火啟爐初期傳熱過程與大油槍啟動的差異，建議電廠調(diào)整啟爐過程中的二次風(fēng)配風(fēng)方式，壓低火焰中心，以減輕上述現(xiàn)象。另外，在下層燃燒器上進(jìn)行微油點(diǎn)火改造也可改善該現(xiàn)象。

2.3 煤油混燒問題

微油點(diǎn)火技術(shù)具有的環(huán)保優(yōu)勢是在鍋爐點(diǎn)火啟動初期即可投入電除塵器，可以消除以往鍋爐啟動時冒黑煙的現(xiàn)象。由于微油點(diǎn)火系統(tǒng)中也使用了燃油，許多電廠擔(dān)心煤油混燒會引起電除塵器沾油燒損，因此在啟爐過程中不投運(yùn)電除塵器。其實(shí)，采取微油點(diǎn)火時的燃油量一般在20～80 kg/h（煙煤爐），油量非常有限，而且燃油經(jīng)過霧化后噴入特制的高溫油燃燒室內(nèi)迅速燃燒，產(chǎn)生超過1 500℃的高溫?zé)煔猓谟腿紵页隹跁r已完全燃燒，因此在微油煤粉燃燒器內(nèi)不存在煤油混燒的問題。

在實(shí)際運(yùn)行中，要根據(jù)現(xiàn)場情況決定是否投用電除塵器。某600 MW機(jī)組將下層前墻4只燃燒器改為微油點(diǎn)火燃燒器，并利用微油點(diǎn)火進(jìn)行冷爐啟動。微油點(diǎn)火燃燒器投粉后，電除塵器即投入運(yùn)行。啟動初期對灰渣取樣分析，煤粉燃燼率為87.5%，燃燒情況良好，但啟爐過程中發(fā)現(xiàn)電除塵器A電場多塊極板嚴(yán)重?zé)龘p變形。對啟動過程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：鍋爐大修后酸洗采用大油槍點(diǎn)火烘爐，期間電除塵器也曾投入運(yùn)行。另外，在正式啟爐前，因大油槍故障，調(diào)試時間較長，有大量未燃燒的燃油進(jìn)入鍋爐。以上兩方面的原因?qū)е麓罅课慈紶a油霧進(jìn)入電除塵器并吸附到電極板上，在隨后的微油點(diǎn)火啟動過程中，沒有充分燃燒的煤粉進(jìn)入電除塵器并粘附在沾滿油污的極板上，此類粘附粘性強(qiáng)，采用振打法很難使其脫落。當(dāng)電廠運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)極板短路、振打無效后，用熔斷法處理，因油污的著火點(diǎn)較低，強(qiáng)電流引燃油污，從而致使電除塵器極板燒損。

因此，雖然單純利用微油點(diǎn)火技術(shù)進(jìn)行冷爐啟動并不存在煤油混燒問題，可大膽投運(yùn)電除塵器，但運(yùn)行時還要看實(shí)際鍋爐大油槍的投運(yùn)情況，才能避免因煤油混燒引起的不利影響。

3 結(jié)論

（1）對于煙煤機(jī)組，微油點(diǎn)火啟爐時煤粉燃燼率大于70%，高的可超過95%，煤粉引燃良好，燃煤中的揮發(fā)份基本已燃燒，留在飛灰中的可燃物以固定碳為主，周圍環(huán)境溫度需要在1 000℃以上才可使其燃燒，因此只要保證尾部煙道及時清灰，微油點(diǎn)火啟爐時就不會引起尾部煙道二次燃燒。

（2）相對于傳統(tǒng)大油槍啟爐，微油點(diǎn)火啟爐初期的爐膛吸熱比率變小，對流換熱面吸熱比率變大，啟爐時會產(chǎn)生升壓較慢而升溫變快的現(xiàn)象。因此啟爐時應(yīng)加強(qiáng)調(diào)整配風(fēng)方式，以壓低煤粉火焰。若現(xiàn)場條件許可，微油點(diǎn)火改造應(yīng)盡可能在最下層燃燒器上進(jìn)行。

（3）單純用微油點(diǎn)火技術(shù)進(jìn)行啟爐時，爐膛內(nèi)不會出現(xiàn)煤油混燒現(xiàn)象，啟爐初期即可投運(yùn)電除塵器。但在具體運(yùn)行中，如有大油槍參與啟爐運(yùn)行，投運(yùn)電除塵器應(yīng)慎重。

[1]李劍，李江榮，方磊，等.前后墻對沖燃燒鍋爐不投大油槍啟動方式的應(yīng)用研究[J].電站系統(tǒng)工程，2011，27（3）: 20-22.

[2]容鑾恩，袁鎮(zhèn)福，劉志敏，等.電站鍋爐原理[M].北京：中國電力出版社，1997.

（本文編輯：徐晗）

Discussion on Problems of Tiny-oil Ignition Technology for Boiler Startup

LI Jian1，LI Feng-rui1，LI Jiang-rong1，SHI Hua-biao2，ZHENG Jian-ping1
（1.Zhejiang Electric Power Test and Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.China United Engineering Corporation，Hangzhou 310022，China）

Through the analysis of the principles of tiny-oil ignition technology and the characteristics of pulverized coal combustion，the differences from starting with traditional fuel oil gun are studied in terms of pulverized coal burn-out rate，heat transfer in furnace and mixed combustion of coal and oil to deal with the problems in the technology application.And the proposals on the operation are provided.

tiny-oil ignition；pulverized coal burn-out rate；heat transfer in furnace；mixed combustion of coal and oil

TK227.1

：A

：1007-1881（2012）02-0031-03

2011-10-01

李劍（1977-），男，浙江永康人，工程師，主要從事火力發(fā)電廠鍋爐試驗(yàn)和節(jié)能減排技術(shù)研究工作。