【摘 要】在當(dāng)前全球燃油資源緊缺、環(huán)保指標(biāo)提高、發(fā)電成本增加的嚴(yán)峻形勢下，選擇何種節(jié)油技術(shù)能使大型鍋爐更安全、經(jīng)濟地點火啟動，是火電廠面臨的問題。本文對等離子與氣化微油點火技術(shù)進行技術(shù)性和經(jīng)濟性比較，供新建機組和機組改造時進行選擇。

【關(guān)鍵詞】等離子點火 氣化微油點火 安全 經(jīng)濟

一、工作原理

等離子點火裝置是利用高壓、高頻觸發(fā)起弧，并在強磁場控制下獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體，該等離子體燃燒器中心燃燒筒中形成溫度高于5000K且溫度梯度極大的局部高溫區(qū)，煤粉顆粒通過該等離子“火核”受到高溫作用，并在10ms內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)物，使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。由于反應(yīng)是在氣相中進行，使混合物組分的粒級和成分發(fā)生變化，有助于加速煤粉的燃燒，大大地減少點燃煤粉所需要的引燃能量。氣化微油點火技術(shù)是利用壓縮空氣的高速射流將燃油直接擊碎，霧化成超細(xì)油滴進行燃燒，同時用燃燒產(chǎn)生的熱量對燃料進行初期加熱、擴容和后期加熱，在極短的時問內(nèi)完成油滴的蒸發(fā)氣化，使油槍在正常燃燒過程中直接燃燒氣體燃料，點火方式為二級點火三級燃燒，從而大大提高燃燒效率和火焰溫度。微油油槍燃燒形成的高溫火焰使進人一次室的濃相煤粉顆粒破裂粉碎，并釋放出大量的揮發(fā)分而迅速著火燃燒，然后由已著火燃燒的濃相煤粉在二次室內(nèi)與稀相煤粉混合并點燃稀相煤粉。

二、系統(tǒng)設(shè)備

等離子與微油點火技術(shù)的設(shè)備有很大的差別。對比某廠2臺600 Mw 機組采用等離子點火與微油點火技術(shù)時所增加的設(shè)備，采用等離子點火技術(shù)的設(shè)備較多，系統(tǒng)較復(fù)雜。等離子點火系統(tǒng)主要有：點火燃燒器、等離子發(fā)生器、電源及控制系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、火焰檢測系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等系統(tǒng)構(gòu)成。等離子燃燒器改造一般布置在下層原燃燒器位置，將該下層燃燒器全部改造成等離子燃燒器。氣化微油系統(tǒng)由微油點火系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)等系統(tǒng)組成，其中燃油系統(tǒng)由燃油系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、高風(fēng)壓系統(tǒng)及氣化小油槍等組成，其中控制系統(tǒng)根據(jù)機組控制系統(tǒng)不同而采取不同方式，主要包括就地手動控制和遠(yuǎn)程保護、PLC控制與FSSS聯(lián)合保護、DCS控制與BMS保護等幾種。

（一）煤種的適應(yīng)性

一般來說，等離子燃燒器對煤質(zhì)要求較高，原因是不同的煤種對應(yīng)不同的穩(wěn)燃能力，等離子點火技術(shù)的輸入功率為50～200kW，輸入功率增加時電氣設(shè)備也要相應(yīng)增加，因此等離子點火技術(shù)輸入功率的提高受到一定的限制，還不適用于貧煤、無煙煤等低揮發(fā)分煤種。因此在鍋爐啟動使用等離子時，一般采用高熱值、低灰分煤種。等離子點火對于Aar≤35%的煙煤，可以做到無油點火；對于35%≤Aar≤45%的煙煤，可以做到節(jié)油點火；對于Var≤19%的煙煤等離子點火已經(jīng)較難適應(yīng)。對于Mt≤25%， Aar≤30%的褐煤，可以實現(xiàn)無油點火，對于Mt≤28%， Aar≤14%的褐煤，可以實現(xiàn)節(jié)油點火，對于40%≤Mt≤42%的褐煤，目前點火困難。

微油點火技術(shù)是將等離子發(fā)生器換作氣化油槍，同時又可以適當(dāng)調(diào)節(jié)功率。由于油的熱值（一般為150～300 kg/h）相對較高，這樣就可適當(dāng)調(diào)節(jié)和增加功率，使微油點火技術(shù)對煤種的適應(yīng)性優(yōu)于等離子點火技術(shù)。對于煙煤，氣化微油點火所需油量較小，煤搶風(fēng)的問題不突出，但是對貧煤和無煙煤，氣化微油點火能量增大很多，在大幅提高油量時油搶風(fēng)造成無法將煤粉引燃的問題非常突出。解決油搶風(fēng)問題的措施通常是對小油槍配風(fēng)，但這有可能使流速遠(yuǎn)高于火焰?zhèn)鞑ニ俣?，造成無法點燃，油配風(fēng)改造也會使燃燒器的阻力有所增加。因此這兩種點火技術(shù)在點火能量上都存在局限性，都對煤質(zhì)提出了較高的要求。

（二）點火特性

等離子點火與微油點火初期的煤粉燃燒率低是必然的，這由點火能量決定的。一方面，煤粉不可能在燃燒初期完成較充分的燃燒；另一方面，大量的煤粉在風(fēng)包粉后期混合燃燒，爐膛溫度水平?jīng)Q定了燃燒率的高低。因此，點火過程中燃燒率的變化隨著爐膛溫度水平的提升而由低到高發(fā)生變化，在鍋爐冷態(tài)工況下，投運節(jié)油點火裝置前必須有相應(yīng)的冷爐啟動系統(tǒng)以提高一次風(fēng)溫及爐膛溫度。一般點火初期過大的氣膜風(fēng)不利于燃燒器噴口著火穩(wěn)定，通常在點火期間盡可能不開或者少開燃燒器的周界風(fēng)。著火穩(wěn)定后氣膜風(fēng)逐步增加，對等離子燃燒器壁溫的改善較明顯，同時可提高燃燒器在點火初期的穩(wěn)燃特性。在鍋爐啟停初期，都可以投入電除塵運行，滿足環(huán)保要求。

（三）可靠性

等離子點火的易損部位是陰陽極，一般陰極壽命在100H左右，陽極在500-1000H左右，維護人員一般根據(jù)等離子裝置使用情況及時間，定期進行檢查維護，來提高可靠性。同時等離子運行中斷弧，也是影響點火的主要因素，如采用壓縮空氣，由于內(nèi)部油水等雜質(zhì)，很容易導(dǎo)致斷弧，因此必須要設(shè)置專用的等離子載體風(fēng)機。氣化微油點火技術(shù)由于油槍出力低，霧化孔徑比較小，油管路中稍有雜物就容易油槍堵塞，造成滅火，從而威脅點火安全，因此小油槍積炭堵塞，是氣化微油點火的主要故障之一。因此氣化微油點火技術(shù)安全運行關(guān)鍵保持油管路及孔徑清潔。所以安裝及運行中保持系統(tǒng)的清潔至關(guān)重要。

（四）燃燒器結(jié)渣情況：

由于等離子燃燒器內(nèi)陰極運行時間長易燒損，造成漏水，很容易造成管道內(nèi)積粉、結(jié)渣，最后造成燃燒器退出運行，因此現(xiàn)在普遍采用在壽命周期前，或者根據(jù)使用情況更換陰、陽極頭。氣化微油點火采用分級燃燒技術(shù)，煤粉氣流在進入燃燒器的每一級時會產(chǎn)生內(nèi)外氣膜風(fēng)，內(nèi)氣膜風(fēng)隔離火焰對燃燒器壁面的沖刷，同時內(nèi)、外氣膜風(fēng)對燃燒器又有冷卻作用，從而能起到防結(jié)焦和燒損的功能。而且氣化微油燃燒器內(nèi)設(shè)壁溫監(jiān)測，當(dāng)壁溫溫升過快時，可及時調(diào)整二次風(fēng)對一次風(fēng)管進行冷卻，可防止燃燒器燒壞。

三、結(jié)束語

綜上所述，對于燃用神華煤的電廠，等離子和氣化微油點火技術(shù)都比較經(jīng)濟安全，但對于燃用煤質(zhì)相對較差的話，氣化微油點火由于在點燃能力方面有較大的調(diào)整空間和燃燒率，因此在煤質(zhì)劣化方面有優(yōu)勢。所以對于新改建機組，煤質(zhì)波動較大的情況下，建議優(yōu)先選用氣化微油點火技術(shù)。

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