【摘 要】大容量鍋爐的點火方式，對燃煤電廠經(jīng)濟(jì)性越發(fā)重要，已經(jīng)引起足夠重視。

【關(guān)鍵詞】鍋爐；點火方式；應(yīng)用

0.前言

當(dāng)前，大型鍋爐采用等離子和氣化微油點火技術(shù)都比較成熟，雖然兩種點火方式性能、投資、經(jīng)濟(jì)性有一定差異，但在現(xiàn)實應(yīng)用中都有廣泛的市場，以下將從幾個方面對二者進(jìn)行對比，以期確定我公司新建機(jī)組的具體采用形式。

1.等離子點火與微油點火的工作原理

（1）等離子的點火原理是：利用直流電流在等離子載體空氣中接觸引弧，并在強(qiáng)磁場控制下獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體，該等離子體在專門設(shè)計的燃燒器的中心燃燒筒中形成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10-3秒內(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。

（2）氣化微油點火燃燒器的工作原理是：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，同時用燃燒產(chǎn)生的熱量對燃料進(jìn)行初期加熱，擴(kuò)容，在極短的時間內(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，從而大大提高燃燒效率及火焰溫度。氣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℃。微油氣化油槍燃燒形成的高溫火焰，使進(jìn)入一次室的濃相煤粉顆粒溫度急劇升高、破裂粉碎，并釋放出大量的揮發(fā)份迅速著火燃燒，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，實現(xiàn)了煤粉的分級燃燒，燃燒能量逐級放大，達(dá)到點火并加速煤粉燃燒的目的，大大減少煤粉燃燒所需引燃能量。滿足了鍋爐啟、停及低負(fù)荷穩(wěn)燃的需求。

2.等離子點火與微油點火的系統(tǒng)組成

（1）等離子點火系統(tǒng)主要有：等離子體點火燃燒器、等離子體發(fā)生器、等離子體電源及控制系統(tǒng)、冷爐制粉系統(tǒng)、風(fēng)粉在線檢測系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)以及火焰檢測等系統(tǒng)構(gòu)成。

（2）氣化微油點火燃燒器一般安裝在最下層的一層或二層主燃燒器位置，安裝數(shù)量與等離子基本相同。

系統(tǒng)構(gòu)成：由燃油系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等部分組成。

燃油系統(tǒng)由燃油系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、高壓風(fēng)系統(tǒng)及氣化小油槍等組成。

控制系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組控制系統(tǒng)不同而采取不同方式，主要有就地手動控制與遠(yuǎn)程保護(hù)、PLC控制與FSSS聯(lián)合保護(hù)、DCS控制與BMS（或FSSS）保護(hù)等幾種。

3.煤種適應(yīng)性

（1）從實際使用情況看，等離子對煤質(zhì)穩(wěn)定性的要求較高，主要是因為不同的煤質(zhì)穩(wěn)定點燃所需的點火能量不同，等離子技術(shù)的點火輸入功率一般為110kW左右（約10kg油的發(fā)熱量），容量增加時電氣設(shè)備也要相應(yīng)增加，較為困難，因此輸入功率的提高受到一定的限制。

（2）氣化小油槍點火技術(shù)實際是借鑒了等離子點火的系統(tǒng)工程技術(shù)，只是將等離子發(fā)生器換為了氣化油槍，同時又可適當(dāng)調(diào)節(jié)和增加功率。因此，對于煤種的適應(yīng)性好于等離子點火技術(shù)。它可以適應(yīng)于所有煙煤，但是對于Var≤19%的煙煤小油槍的出力將提高到150kg/h以上。

對于貧煤和無煙煤，小油槍要完全借鑒等離子點火的技術(shù)就有較大困難。因為等離子弧不消耗氧氣，小油槍點火必須消耗氧氣。對于煙煤，小油槍所需油量較小，煤油搶風(fēng)的問題不突出，對于貧煤和無煙煤，小油槍的油量需要達(dá)到150～300kg/h，煤油搶風(fēng)造成無法將煤粉引燃的問題非常突出。

4.鍋爐點火初期煤粉量

鍋爐點火初期的煤粉量受兩個因素影響，一是鍋爐的初始燃燒率，二是磨煤機(jī)的最小出力。

根據(jù)等離子點火的測試結(jié)果，初始燃燒率不超過額定負(fù)荷的5%，對于600MW亞臨界機(jī)組燃用神華煤滿負(fù)荷時總煤量在225噸左右，考慮到冷爐點火初期的燃盡率，如為85%，機(jī)組啟動時的燃煤量不能超過13.2噸。

磨煤機(jī)的最小出力是直接反映鍋爐剛啟動時的輸入熱量，最小出力大于鍋爐初始燃燒率時，鍋爐的溫升速率會提高，如HP983磨煤機(jī)燃用神華煤時設(shè)計出力最大出力是63.5t/h，最小出力一般為最大出力的25%，即15.8t/h，大于鍋爐初始燃燒率。因此，為減小溫升速率過高，對于大型機(jī)組必須設(shè)法進(jìn)一步降低磨煤機(jī)的出力（低于磨煤機(jī)設(shè)計最小出力）。但磨煤機(jī)的最小出力受磨煤機(jī)型式、干燥、研磨、通風(fēng)、基本出力、磨煤機(jī)振動的制約。等離子和氣化微油點火設(shè)計廠家與運(yùn)行電廠都已通過試驗調(diào)整，如采取調(diào)整磨煤機(jī)加載、控制風(fēng)溫等方法，但各電廠進(jìn)一步降低后的磨煤機(jī)最低出力差別較大，即使是同型號、同煤種的磨煤機(jī)由于控制措施的不同差別也很大，如HP983磨煤機(jī)的磨煤機(jī)的最小出力范圍在7～14之間。一般出力過低時磨煤機(jī)振動較大，磨煤機(jī)安全運(yùn)行受到威脅。因此，磨煤機(jī)出力的降低是有一定限度的。同時磨煤機(jī)的出力降低后由于風(fēng)量不是等比降低的，造成煤粉濃度下降，在煤粉濃度低于0.20kg/kg時對于等離子點火技術(shù)較難點燃，氣化微油點火技術(shù)由于油量較大，輸入熱量是等離子的2倍以上，所以點燃能力較強(qiáng)，但為保證點火的可靠性，兩種技術(shù)都采用了管道煤粉濃縮技術(shù)。因設(shè)計能力和專利的限制，各個廠家的濃縮方式和效果有所區(qū)別，等離子點火系統(tǒng)管道濃縮技術(shù)比較成熟，能夠確保管道平均煤粉濃度在0.16～0.2kg/kg 的條件下可靠地點燃，這對于縮短磨煤機(jī)啟動到點燃，確保點火時不發(fā)生爆燃有重要作用。

5.可靠性分析

等離子點火易損部件主要是陰極和陽極，一般陰極的壽命在100h左右，陽極的壽命在500～1000h之間，根據(jù)拉弧時間的長短，制造廠設(shè)計了陰陽極壽命監(jiān)測裝置，可作為更換時的參考，但因陰極的壽命相對較短，等離子裝置使用期間，運(yùn)行維護(hù)人員必須加強(qiáng)監(jiān)視和維護(hù)，以提高可靠性。

等離子點火斷弧，是威脅點火安全的主要問題，主要是需要保證載體風(fēng)的品質(zhì)，如采用壓縮空氣作為等離子載體，應(yīng)采用儀用壓縮空氣。氣化微油點火技術(shù)最常見的故障是小油槍堵塞造成滅火。對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，威脅點火的安全。小油槍積炭堵塞，也是主要故障之一。小油槍主要的維護(hù)工作在于濾網(wǎng)和油槍頭的清理，必須保證油的質(zhì)量、管道干凈，根據(jù)濾網(wǎng)壓差的情況定期做一下清理，才能保證投入。綜合比較，氣化微油點火技術(shù)由于較等離子點火系統(tǒng)簡單，可靠性高一些。

6.環(huán)保方面

6.1等離子點火與微油點火的粉塵排放

按照常規(guī)的試運(yùn)方法，機(jī)組在試運(yùn)期間要長期低負(fù)荷運(yùn)行，此期間鍋爐純燒油或油煤混燒，為避免未燃盡的油滴粘污鍋爐電除塵器的電極，電除塵器無法正常投入，大量煙塵直接排放到大氣中，給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染，同時煙氣中的粉塵會對鍋爐引風(fēng)機(jī)葉片造成磨損。據(jù)統(tǒng)計，300～399MW機(jī)組每次啟停煙塵排放平均為42噸，500～800 MW機(jī)組每次啟停煙塵排放平均為70噸。如果機(jī)組采用沒有旁路的煙氣脫硫系統(tǒng)，點火初期的粉塵會污染吸收塔漿液。當(dāng)然雖然投入電除塵器但未完全燃燒煤粉不可能全部收集，吸收塔漿液還是有一定的污染可能，根據(jù)運(yùn)行情況需進(jìn)行漿液部分置換。

在機(jī)組試運(yùn)期間投入等離子或氣化微油點火系統(tǒng)，電除塵器可以在鍋爐啟動及低負(fù)荷期間正常投入，大大減少粉塵的排放，避免環(huán)境污染和引風(fēng)機(jī)磨損，給電廠帶來顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

6.2對NOx的影響

采用等離子和氣化小油槍點火技術(shù)的主要目的是節(jié)油，降低高品質(zhì)的油耗量。

等離子點火燃燒器，本身也是一種，空氣和燃料深度分級的燃燒器，如果設(shè)計控制的好，在正常運(yùn)行中也投入等離子發(fā)生器點火裝置運(yùn)行，有利于提前著火，有利于燃盡且提前進(jìn)入火焰內(nèi)還原區(qū)，對降低NOx有好處，但采用等離子或氣化微油點火煤粉燃燒器仍需要考慮盡量不降低鍋爐的熱效率、不增加鍋爐的NOx排放。

7.結(jié)論

從以上分析得出，等離子點火系統(tǒng)在諸多方面具有優(yōu)勢，因此建議我公司發(fā)電工程宜選用等離子點火系統(tǒng)，并且采取一些輔助措施，而氣化微油點火做為備用方案考慮。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鍋爐等離子點火技術(shù)的革命.