王君?嚴(yán)志勇?寇建玉

摘要：介紹了火電機(jī)組常用的兩種節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)，論述了兩種技術(shù)的適用范圍、節(jié)油效果及在應(yīng)用時(shí)需要注意的事項(xiàng)。并以某工程為例比較兩種點(diǎn)火技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：節(jié)油點(diǎn)火；等離子點(diǎn)火；微油點(diǎn)火

作者簡(jiǎn)介：王君（1980-），女，內(nèi)蒙古包頭人，內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，工程師；嚴(yán)志勇（1979-），男，江西新余人，內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，工程師。（內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）05-0227-02

火電機(jī)組是電力行業(yè)的用油大戶，燃煤機(jī)組鍋爐點(diǎn)火及穩(wěn)燃用油是上網(wǎng)電價(jià)的重要組成部分。降低發(fā)電機(jī)組油耗不僅能降低發(fā)電成本、提高發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)對(duì)我國(guó)能源安全戰(zhàn)略具有重要意義。目前大中型火力發(fā)電廠常用的節(jié)油點(diǎn)火方法主要有等離子點(diǎn)火技術(shù)、微油氣化點(diǎn)火技術(shù)兩種。

一、節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)的煤質(zhì)適應(yīng)性

1.等離子點(diǎn)火技術(shù)適用范圍

鍋爐燃料的燃燒特性是等離子煤粉點(diǎn)火裝置適用性的基本依據(jù)，等離子點(diǎn)火裝置適于Vdaf≥16%的貧煤、煙煤和褐煤（只限于中速磨）；可適用四角切圓直流燃燒器或前后墻對(duì)沖旋流燃燒器。鍋爐采用等離子點(diǎn)火技術(shù)，無(wú)需設(shè)置燃油系統(tǒng)。為保證機(jī)組正常啟動(dòng)，需從燃用煤質(zhì)的著火、燃燼和結(jié)焦三個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)后確定。

2.微油氣化小油槍點(diǎn)火技術(shù)適用范圍

相對(duì)而言，小油槍點(diǎn)火技術(shù)對(duì)煤種的適應(yīng)性要比等離子點(diǎn)火技術(shù)寬得多，可廣泛適用于貧煤、煙煤、褐煤及優(yōu)質(zhì)的無(wú)煙煤，可適用四角切圓、對(duì)沖燃燒方式及中間儲(chǔ)藏式、直吹式制粉系統(tǒng)。但小油槍點(diǎn)火技術(shù)由于起步較晚，在大型火電項(xiàng)目上應(yīng)用不及等離子點(diǎn)火技術(shù)廣泛。

3.本工程煤質(zhì)特點(diǎn)

某工程燃用徐礦集團(tuán)俄霍布拉克煤礦供應(yīng)的煙煤。煤質(zhì)分析如下：設(shè)計(jì)煤種Car60.97%，Har4.14%，Oar8.77%，Nar0.91%，St，ar0.62%，Mtar7.5%，Aar17.09%，Vdaf42.37%，Mad2.44%，Qnet，ar23560 kJ/kg。校核煤種Car58.8%，Har3.76%，Oar8.23%，Nar0.82%，St，ar0.55%，Mtar9.1%，Aar18.74%，Vdaf42.76%，Mad3.1%，Qnet，ar22510 kJ/kg

（1）燃料著火特性。燃料著火特性可根據(jù)著火穩(wěn)燃特性判別指標(biāo)Pd判別，Pd>638屬于極難穩(wěn)定區(qū)，613

從判別指標(biāo)可以看出本工程設(shè)計(jì)煤種（穩(wěn)燃指數(shù)570）屬于極易著火、極易穩(wěn)定燃燒的煤質(zhì)，校核煤種（穩(wěn)燃指數(shù)567）中屬于極易著火、易穩(wěn)定燃燒的煤質(zhì)，采用等離子點(diǎn)火方式和微油點(diǎn)火方式均可。

（2）燃料燃盡特性。燃料燃盡特性可根據(jù)Fz傅張指數(shù)判別，F(xiàn)z≤0.5屬于極難燃盡，0.52.0屬于極易燃盡。

從判別指標(biāo)可以看出，本工程設(shè)計(jì)煤種（傅張指數(shù)5.986）和校核煤種（傅張指數(shù)5.704）均屬極易燃盡煤種，采用等離子點(diǎn)火方式和微油點(diǎn)火方式均可。

二、節(jié)油效果及系統(tǒng)分析

1.等離子點(diǎn)火系統(tǒng)

采用等離子點(diǎn)火裝置可取消常規(guī)燃油系統(tǒng)（包括油罐、油泵設(shè)備、鍋爐點(diǎn)火油槍、油系統(tǒng)管道、油系統(tǒng)控制、油系統(tǒng)消防及相關(guān)建筑）。

2.微油氣化點(diǎn)火系統(tǒng)

采用微油氣化點(diǎn)火裝置，可達(dá)95%的節(jié)油率。根據(jù)機(jī)組啟動(dòng)、調(diào)試及運(yùn)行要求，本工程2×350MW機(jī)組需設(shè)置2座200m3油罐及相應(yīng)油泵設(shè)備及管道系統(tǒng)等。

三、經(jīng)濟(jì)效益分析

1.試運(yùn)期間的經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的中電聯(lián)技經(jīng)[2007]7號(hào)文件《關(guān)于調(diào)整和修改火力發(fā)電廠工程基建階段燃油和蒸汽用量標(biāo)準(zhǔn)及其計(jì)算公式的通知》，單臺(tái)300MW機(jī)組整套啟動(dòng)試運(yùn)行期間消耗的燃油量約為2118t，空負(fù)荷試運(yùn)、吹管燃油使用量約為711t，鍋爐本體各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)、酸洗燃油使用量約28t，合計(jì)約2857t。

針對(duì)本工程，分別對(duì)采用等離子點(diǎn)火技術(shù)及微油氣化點(diǎn)火技術(shù)的節(jié)油效果及輔助系統(tǒng)投資作如下簡(jiǎn)單的計(jì)算（按兩臺(tái)機(jī)組計(jì)）：

（1）等離子點(diǎn)火裝置。

1）按常規(guī)點(diǎn)火裝置，試運(yùn)所需燃油耗費(fèi)計(jì)算（耗電費(fèi)用未計(jì)），燃油耗費(fèi)3714.1萬(wàn)元。

2）采用等離子點(diǎn)火裝置進(jìn)行試運(yùn)所需費(fèi)用的計(jì)算。燃油耗費(fèi)：燃油消耗0t；原煤耗費(fèi)：兩臺(tái)機(jī)組按發(fā)熱量相等的原則所需的原煤費(fèi)用為221.52萬(wàn)元；耗電費(fèi)用：設(shè)計(jì)煤種發(fā)熱量23560kJ/kg，原煤消耗2×2857×41840/23560 = 10147.4t，耗電費(fèi)用10147.4×40×0.2=8.1萬(wàn)元；等離子點(diǎn)火裝置設(shè)備費(fèi)約1120萬(wàn)元；等離子點(diǎn)火裝置一次熱風(fēng)加熱器消耗蒸汽費(fèi)用11.4萬(wàn)元。

3）節(jié)省燃油系統(tǒng)設(shè)備、管道、電控裝置、消防系統(tǒng)及建筑等投資費(fèi)。按采用常規(guī)點(diǎn)火方式，根據(jù)本工程機(jī)組容量，需設(shè)置2座1000m3油罐、燃油泵設(shè)備及相關(guān)建筑，總投資約400萬(wàn)元。采用等離子點(diǎn)火技術(shù)，可取消燃油系統(tǒng)，無(wú)油系統(tǒng)設(shè)備及建筑，可節(jié)約投資約400萬(wàn)元。

4）小計(jì)。按以上計(jì)算可知，在兩臺(tái)機(jī)組試運(yùn)期間投用等離子點(diǎn)火裝置可為電廠節(jié)約啟動(dòng)調(diào)試費(fèi)用約3473.08萬(wàn)元。

（2）微油氣化點(diǎn)火裝置。按常規(guī)點(diǎn)火方式，單臺(tái)機(jī)組試運(yùn)期間用油量按前述約2857t；若采用微油氣化點(diǎn)火方式，節(jié)油量至少在95%以上，單臺(tái)鍋爐燃油消耗量將控制在143t以內(nèi)。

（1）按常規(guī)試運(yùn)所需燃油耗費(fèi)計(jì)算（耗電費(fèi)用未計(jì)）。燃油耗費(fèi)3714.1萬(wàn)元。

（2）機(jī)組采用微油氣化點(diǎn)火裝置進(jìn)行試運(yùn)所需費(fèi)用計(jì)算。燃油耗費(fèi)：185.9萬(wàn)元；原煤耗費(fèi)：210.26萬(wàn)元；耗電費(fèi)用：3.86萬(wàn)元；微油氣化點(diǎn)火裝置設(shè)備費(fèi)約2×160萬(wàn)元；微油氣化點(diǎn)火裝置一次熱風(fēng)加熱器消耗蒸汽費(fèi)用10.9萬(wàn)元。

（3）節(jié)省燃油系統(tǒng)設(shè)備及建筑等投資費(fèi)。按采用常規(guī)點(diǎn)火方式，根據(jù)本工程機(jī)組容量，需設(shè)置2座1000m3油罐、燃油泵設(shè)備及相關(guān)建筑，總投資約400萬(wàn)元。采用微油氣化點(diǎn)火技術(shù)，設(shè)置2座200m3油罐即可，并配置相應(yīng)的燃油泵設(shè)備、建筑等，可節(jié)約投資約90萬(wàn)元。

（4）小計(jì)。按以上計(jì)算可知，在兩臺(tái)機(jī)組試運(yùn)期間投用微油氣化點(diǎn)火裝置可為電廠節(jié)約啟動(dòng)調(diào)試費(fèi)用3303.18萬(wàn)元。

2.長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益

機(jī)組正常運(yùn)行后，非調(diào)峰機(jī)組全年啟停次數(shù)不多于6次，正常啟動(dòng)一次耗油量約為100t，按30年的服役期考慮，常規(guī)2×300MW等級(jí)機(jī)組服役期內(nèi)需耗油18000t油，采用節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)后的節(jié)油效果更加顯著。

（1）等離子點(diǎn)火裝置。等離子點(diǎn)火裝置燃油節(jié)約費(fèi)用11700萬(wàn)元，原煤耗費(fèi)697.28萬(wàn)元，耗電費(fèi)用25.5萬(wàn)元，蒸汽費(fèi)用35.9萬(wàn)元，采用等離子點(diǎn)火裝置共可節(jié)約費(fèi)用10941.32萬(wàn)元，30年服役期兩臺(tái)機(jī)組每年節(jié)約費(fèi)用729.42萬(wàn)元。微油氣化點(diǎn)火裝置燃油節(jié)約費(fèi)用11115萬(wàn)元，原煤耗費(fèi)662.41萬(wàn)元，耗電費(fèi)用12.15萬(wàn)元，蒸汽費(fèi)用34.3萬(wàn)元，采用微油氣化點(diǎn)火裝置共可節(jié)約費(fèi)用10406萬(wàn)元，30年服役期兩臺(tái)機(jī)組每年節(jié)約費(fèi)用693.73萬(wàn)元。

3.兩種節(jié)油點(diǎn)火裝置技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較

等離子點(diǎn)火方案技術(shù)很成熟，微油氣化點(diǎn)火方案技術(shù)成熟；采用等離子點(diǎn)火不需要設(shè)置燃油系統(tǒng)，微油氣化點(diǎn)火方案需要設(shè)置油系統(tǒng)；采用等離子點(diǎn)火第一年后每年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)729.42萬(wàn)元，采用微油點(diǎn)火693.73萬(wàn)元；采用等離子點(diǎn)火方案社會(huì)效益和環(huán)境效益很顯著，采用微油氣化點(diǎn)火方案同樣顯著。從第一年調(diào)試至第15年采用等離子點(diǎn)火方案比采用微油氣化點(diǎn)火方案還完貸款總收益少58.4萬(wàn)元，從第一年調(diào)試至第30年服役期采用等離子點(diǎn)火方案較采用微油氣化點(diǎn)火方案還完貸款總收益多476.95萬(wàn)元（貸款年利率按6.14%、15年等額還本付息計(jì)算）。

四、需要注意的問(wèn)題

無(wú)論是采用等離子點(diǎn)火技術(shù)還是微油氣化點(diǎn)火技術(shù)，均要求點(diǎn)火系統(tǒng)具有較高的安全穩(wěn)定性。雖然兩種點(diǎn)火方式均為技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠的節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)，均具有較多成功的運(yùn)行案例，但其仍存在一定程度的風(fēng)險(xiǎn)性。

1.等離子點(diǎn)火裝置

采用等離子點(diǎn)火技術(shù)，需注意以下問(wèn)題：

（1）對(duì)于等離子點(diǎn)火技術(shù)，煤質(zhì)情況無(wú)疑是決定其能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素。若實(shí)際燃燒煤質(zhì)較設(shè)計(jì)煤質(zhì)偏差較大，將有可能造成等離子裝置運(yùn)行的不穩(wěn)定性。因采用等離子點(diǎn)火技術(shù)將取消燃油系統(tǒng)，無(wú)其他備用點(diǎn)火方式，等離子點(diǎn)火裝置運(yùn)行的可靠性直接影響鍋爐啟動(dòng)的可靠性。設(shè)計(jì)時(shí)需設(shè)置兩層點(diǎn)火燃燒器，一層運(yùn)行，一層備用。運(yùn)行過(guò)程中加強(qiáng)進(jìn)廠燃料的監(jiān)控，盡可能控制電廠來(lái)煤與設(shè)計(jì)煤種的偏差。

（2）等離子點(diǎn)火燃燒器在正常運(yùn)行中有電弧熄火的隱患，導(dǎo)致未燃煤粉直接噴入爐膛，威脅爐膛安全。設(shè)計(jì)時(shí)可通過(guò)熱工保護(hù)，避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，即設(shè)置等離子發(fā)生器發(fā)生斷弧、著火不穩(wěn)時(shí)保護(hù)聯(lián)關(guān)磨煤機(jī)相應(yīng)出口門。

（3）壓縮空氣品質(zhì)要求較高。如等離子發(fā)生器所使用的壓縮空氣含油量、含水量較大，則在使用過(guò)程中，尤其是等離子點(diǎn)火裝置連續(xù)投運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，容易造成等離子發(fā)生器陽(yáng)極污染，從而影響等離子點(diǎn)火裝置的可靠性。在運(yùn)行過(guò)程中要監(jiān)測(cè)壓縮空氣品質(zhì)，以保證等離子點(diǎn)火裝置用的壓縮空氣品質(zhì)良好。

（4）陰極壽命不確定。等離子點(diǎn)火裝置陰極屬耗材，實(shí)際使用中陰極的使用壽命約為50小時(shí)左右，更換較為頻繁，增加了運(yùn)行成本。且運(yùn)行中，無(wú)陰極耗損提示，陰極達(dá)到使用壽命時(shí)等離子發(fā)生器會(huì)發(fā)生突然斷弧現(xiàn)象，從而影響爐膛的安全穩(wěn)定。在運(yùn)行中應(yīng)注意每個(gè)陰極的使用時(shí)間，在即將到達(dá)壽命期時(shí)更換，以保證等離子點(diǎn)火裝置隨時(shí)可投入使用。

（5）點(diǎn)火采用在燃燒器內(nèi)分級(jí)燃燒、逐級(jí)放大的方式，燃燒器內(nèi)易造成超溫和結(jié)渣。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，等離子技術(shù)放棄了最早采用的徑向點(diǎn)火拉弧方式（此方式在早期使用的多家電廠中均出現(xiàn)了燃燒器內(nèi)結(jié)渣），改為軸向點(diǎn)火的方式，可以在一定程度上避免結(jié)渣的發(fā)生。但當(dāng)設(shè)計(jì)不當(dāng)或煤質(zhì)條件差時(shí)仍可能存在燃燒器內(nèi)結(jié)渣現(xiàn)象。

2.微油氣化點(diǎn)火裝置

采用微油點(diǎn)火技術(shù)，需注意以下問(wèn)題：

（1）微油氣化點(diǎn)火技術(shù)最常見(jiàn)的故障就是小油槍堵塞造成滅火。對(duì)于煙煤由于油槍出力低，霧化裝置孔徑較小，油管路稍有雜物即造成堵塞，造成燃燒器滅火，威脅點(diǎn)火的安全。運(yùn)行時(shí)需注意燃油品質(zhì)。

（2）微油氣化點(diǎn)火系統(tǒng)輸入的熱量大于等離子點(diǎn)火系統(tǒng)輸入的熱量，燃油在點(diǎn)火過(guò)程中需要大量的氧氣，若配置不合理，則存在著燃油向煤粉搶氧的現(xiàn)象；點(diǎn)火用風(fēng)通過(guò)助燃風(fēng)系統(tǒng)送入，風(fēng)壓1.5～3kPa，且因燃燒器的有限空間內(nèi)著火氣流整體溫度很高，體積劇烈膨脹等都會(huì)導(dǎo)致燃燒器噴口的氣流速度非常高，大于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r(shí)會(huì)造成火焰燃燒不穩(wěn)定、燃燒效率大幅度降低，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致燃燒器阻力增大。

（3）同等離子點(diǎn)火相同，微油氣化點(diǎn)火采用在燃燒器內(nèi)分級(jí)燃燒、逐級(jí)放大的方式，燃燒器內(nèi)易造成超溫和結(jié)渣。微油氣化點(diǎn)火技術(shù)目前切向和軸向點(diǎn)火方式均采用，當(dāng)設(shè)計(jì)不當(dāng)或煤質(zhì)條件差時(shí)仍可能存在燃燒器內(nèi)結(jié)渣現(xiàn)象。

五、結(jié)論

針對(duì)本工程煤質(zhì)情況，采用等離子點(diǎn)火方式或采用微油氣化點(diǎn)火方式均可滿足系統(tǒng)啟動(dòng)、調(diào)試、運(yùn)行要求。根據(jù)以上對(duì)節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)的分析，兩種節(jié)油措施均可達(dá)到降低運(yùn)行成本、控制造價(jià)的目的。但等離子點(diǎn)火裝置受鍋爐燃煤情況影響較大，故其運(yùn)行的可靠性以工程燃煤的穩(wěn)定性為基礎(chǔ)，微油點(diǎn)火裝置對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)性較為廣泛，受煤質(zhì)變化的影響較小。

若采用等離子點(diǎn)火技術(shù)且取消油系統(tǒng)，可由等離子設(shè)備廠家根據(jù)本工程煤質(zhì)特點(diǎn)及將來(lái)可能變化的情況對(duì)取消油系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，并提出保證鍋爐啟動(dòng)、安全穩(wěn)定運(yùn)行的有效措施。

本工程燃煤屬高揮發(fā)分、高熱值、低水分、低灰分煙煤，煤粉易燃、易爆。該種煤質(zhì)很適合采用等離子點(diǎn)火技術(shù)無(wú)油點(diǎn)火。采用該種點(diǎn)火技術(shù)，取消油系統(tǒng)（包括油罐、油泵設(shè)備、鍋爐點(diǎn)火油槍、油系統(tǒng)管道、油系統(tǒng)控制、油系統(tǒng)消防及相關(guān)建筑），可以減少?gòu)S區(qū)安全隱患，提高電廠的安全性，減少?gòu)S區(qū)占地，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面考慮，并借鑒內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)且成功運(yùn)行的國(guó)電東勝熱電廠無(wú)油點(diǎn)火經(jīng)驗(yàn)，本工程推薦采用等離子點(diǎn)火技術(shù)，并取消油系統(tǒng)，等離子點(diǎn)火燃燒器設(shè)置兩層，一層運(yùn)行，一層備用。

（責(zé)任編輯：王祝萍）