郝 劍，王光艷，彰金寶

（1.三河發(fā)電有限責(zé)任公司，河北三河 065201；2.哈爾濱電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150030）

電站鍋爐作為二次能源轉(zhuǎn)換的重要設(shè)備，在降低能源消耗方面存在著巨大潛力。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，電站鍋爐的啟動點火出現(xiàn)了等離子無油點火和微油點火等節(jié)油技術(shù)。對于我國大量已經(jīng)投入運行的具備燃油系統(tǒng)的電廠來說，微油點火節(jié)油技術(shù)以其系統(tǒng)簡單、改造投資小、節(jié)油率高及低負(fù)荷穩(wěn)燃方式靈活等特點，得到了迅速普及推廣，為鍋爐點火啟動和助燃階段節(jié)約了大量燃油，降低了發(fā)電成本［1］。筆者就三河發(fā)電有限責(zé)任公司完成了2 號鍋爐微油點火系統(tǒng)改造為例，分析改造后微油點火系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，并對其進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化和完善，使鍋爐微油點火啟動更加安全、可靠，取得了良好的節(jié)油效果。

1 鍋爐燃燒系統(tǒng)簡介

三河發(fā)電有限責(zé)任公司2 號鍋爐是日本三菱重工公司生產(chǎn)的亞臨界控制循環(huán)燃煤汽包鍋爐，一次中間再熱、單爐膛、雙切圓燃燒，鋼架全懸吊結(jié)構(gòu)、半露天布置，固態(tài)排渣。每臺鍋爐設(shè)置16只低NOx燃燒器:四角布置、分級配風(fēng)、切圓燃燒，4臺雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)，8臺電子稱重式皮帶給煤機(jī)。鍋爐啟動采用0號柴油點火，點火燃油設(shè)計有爐前燃油系統(tǒng)和2 層輕油點火油槍。點火油槍與4層煤粉燃燒器間隔布置見圖1。

圖1 鍋爐噴燃器布置方式

2 微油點火改造方案

2號鍋爐微油點火系統(tǒng)由爐前燃油系統(tǒng)、點火裝置、霧化壓縮空氣系統(tǒng)、燃燒器、助燃風(fēng)、壁溫監(jiān)測及圖像火檢系統(tǒng)，以及磨煤機(jī)暖風(fēng)器系統(tǒng)組成［2］。微油點火改造選擇在鍋爐的最下層燃燒器進(jìn)行。改造要求是在實現(xiàn)鍋爐微油冷爐啟動和低負(fù)荷穩(wěn)燃的前提下，確保原燃燒器的動量及基本性能不變，保留燃燒器的上下30°擺動功能。

2.1 微油點火燃燒器

在每只微油點火燃燒器上設(shè)置兩只小油槍，前后布置，單只燃油出力80kg/h，小油槍在燃燒器中部直接點燃煤粉，分級燃燒（見圖2）。微油點火燃燒器利用少量的燃油消耗就可達(dá)到鍋爐冷、熱態(tài)啟動和低負(fù)荷穩(wěn)燃目的。

圖2 微油點火燃燒器示意圖（單位:mm）

2.2 小油槍及點火系統(tǒng)

小油槍及點火槍安裝在燃燒器中部的兩只燃燒筒內(nèi)，固定后無需推進(jìn)、退出。燃油和霧化壓縮空氣通過金屬軟管與小油槍連接，高能點火器布置在小油槍附近，通過高壓絕緣電纜與點火槍連接。

2.3 助燃風(fēng)系統(tǒng)

氣化小油槍高壓助燃風(fēng)作為點火后油燃燒后期燃燒所需氧量。助燃風(fēng)分路閥后風(fēng)壓保持在1kPa左右，油槍停用時保持風(fēng)壓600Pa以上進(jìn)行冷卻吹掃。

2.4 磨煤機(jī)暖風(fēng)器

為了滿足鍋爐冷態(tài)啟動時磨煤機(jī)的干燥出力，在一次風(fēng)熱風(fēng)道上安裝了旁路蒸汽暖風(fēng)器，暖風(fēng)器汽源來自機(jī)組輔汽聯(lián)箱，通過第一、第二道截止閥和電動調(diào)節(jié)閥控制。

3 改造方案優(yōu)化

根據(jù)2 號鍋爐煤粉噴燃器和點火油槍燃燒器布置及鍋爐啟動汽溫調(diào)節(jié)特性情況，將鍋爐四角D 層一次風(fēng)主燃燒器拆除，改造為裝有氣化小油槍的內(nèi)濃外淡的內(nèi)風(fēng)膜式穩(wěn)燃型微油點火燃燒器，結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備布置情況，在設(shè)計階段對微油點火改造系統(tǒng)設(shè)計方案進(jìn)行了優(yōu)化。

3.1 優(yōu)化熱一次風(fēng)暖風(fēng)器布置

2號鍋爐采用直吹式制粉系統(tǒng)，在鍋爐冷啟動過程中，磨煤機(jī)啟動條件要求進(jìn)口一次風(fēng)溫在180 ℃以上，必須加裝風(fēng)道暖風(fēng)器。改造中，將原設(shè)計布置在鍋爐23.5m 右側(cè)熱一次風(fēng)道上的暖風(fēng)器優(yōu)化布置在鍋爐12.5m4號磨煤機(jī)入口熱風(fēng)擋板旁路上，降低了熱一次風(fēng)系統(tǒng)阻力，減小暖風(fēng)器體積，同時降低了蒸汽消耗［3］。

3.2 優(yōu)化取消微油點火火檢冷卻風(fēng)機(jī)

根據(jù)現(xiàn)場系統(tǒng)布置情況，將原有的微油點火冷卻風(fēng)機(jī)取消，直接從布置在鍋爐四角的微油點火火檢冷卻風(fēng)母管上接引冷卻風(fēng)，優(yōu)化了冷卻風(fēng)管路布置。

3.3 優(yōu)化燃油管路系統(tǒng)

根據(jù)微油點火燃油系統(tǒng)設(shè)計壓力和流量要求，將原系統(tǒng)中從爐前燃油母管單獨接引供油管路和燃油壓力調(diào)節(jié)、穩(wěn)壓系統(tǒng)的方案進(jìn)行優(yōu)化，利用現(xiàn)有鍋爐燃油調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)微油點火油壓調(diào)節(jié)和穩(wěn)壓功能，微油點火油槍供油管路從位于17.5m 平臺的下層點火槍供油手動門前接引，精簡了爐前微油點火燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和管路布置。

3.4 優(yōu)化微油點火控制邏輯

鍋爐微油點火控制系統(tǒng)是微油點火改造能否正常投運的關(guān)鍵部分。改造中，增加了就地火檢和點火控制柜，實現(xiàn)微油點火油槍火檢的圖像傳輸、數(shù)字轉(zhuǎn)換功能和就地控制功能。在機(jī)組DCS系統(tǒng)的BMS燃燒控制系統(tǒng)中，增加了微油點火油槍順控邏輯，同時對4號磨煤機(jī)啟動的相關(guān)邏輯進(jìn)行了優(yōu)化和完善。

4 系統(tǒng)存在問題及完善

4.1 微油點火過程中磨煤機(jī)跳閘

2號鍋爐微油點火改造結(jié)束后機(jī)組啟動，微油點火油槍點火成功，噴燃器噴口處火焰燃燒明亮。按照磨煤機(jī)正常程序啟動，當(dāng)給煤機(jī)啟動后，由于微油點火初期磨煤機(jī)火檢比較弱，火檢狀態(tài)一致顯示無火，導(dǎo)致給煤機(jī)運行后磨煤機(jī)火檢失去跳磨，觸發(fā)鍋爐全燃料喪失保護(hù)動作。針對該項磨煤機(jī)保護(hù)動作，對磨煤機(jī)火檢保護(hù)邏輯進(jìn)行了如下完善:

（1）增加小油槍火檢正常與磨煤機(jī)火檢正常共同作為磨煤機(jī)失去火檢條件，保證啟動過程中不因沒有磨煤機(jī)火檢跳磨。

（2）在鍋爐全火焰喪失邏輯的4號磨煤機(jī)火檢失去條件增加小油槍火檢正常和4 號磨煤機(jī)火檢正常的與邏輯共同滿足作為4 號磨煤機(jī)失去火檢條件，避免給煤機(jī)啟動后沒有磨煤機(jī)火檢造成全火焰喪失保護(hù)動作。

4.2 小油槍滅火后噴口有余火

在2號鍋爐小油槍投運點火后，發(fā)現(xiàn)小油槍退出或出現(xiàn)滅火后，監(jiān)視火焰電視中對應(yīng)的畫面中仍存在余火。初步分析認(rèn)為小油槍輕油關(guān)斷閥關(guān)閉不嚴(yán)或內(nèi)漏，就地關(guān)閉關(guān)斷閥后手動隔離閥余火現(xiàn)象仍存在。在對系統(tǒng)管路布置對比后發(fā)現(xiàn)，存在余火的小油槍關(guān)斷閥后存在倒U 形管路布置（見圖3），倒U 形管路布置導(dǎo)致在油槍退出關(guān)閉關(guān)斷閥后管路中的油自動流進(jìn)噴燃器燃燒。

圖3 改造前小油槍燃油管路布置圖

針對這種現(xiàn)象，提出了將管路走向變更為關(guān)斷閥后管路向下穿越平臺后再向上的U 形管路布置（見圖4），保證油槍位置不低于關(guān)斷閥位置。對2號鍋爐小油槍燃油管路走向按照倒U 形管路布置方案進(jìn)行了改造，改造后在小油槍點火期間未發(fā)生余火現(xiàn)象，從根本上避免了鍋爐滅火后小油槍管路存油進(jìn)入噴燃器燃燒造成爆燃的發(fā)生。

圖4 改造后小油槍燃油管路布置圖

4.3 微油點火油槍槍頭堵塞

2號鍋爐微油點火油槍由于油槍內(nèi)徑非常小，容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。圖5（a）為油槍堵塞時的火焰，可以看出堵塞后的油槍由于壓力降低、流量小，所以火焰較短，影響了機(jī)組的啟動進(jìn)程。針對油槍堵塞的問題進(jìn)行了如下完善工作:

（1）對燃油濾網(wǎng)、油槍和燃油管路進(jìn)行清理，并納入檢修項目，利用壓縮空氣吹掃油槍及管路，保證不出現(xiàn)雜物堵塞油槍噴嘴。

（2）提高燃油品質(zhì)，若長時間停爐，應(yīng)盡早讓油系統(tǒng)循環(huán)，在提高油質(zhì)的同時提高油溫，減少黏度。

（3）加強(qiáng)日常維護(hù)，定期調(diào)試油槍，發(fā)現(xiàn)問題及早處理。

圖5（b）為油槍清理后的火焰，清理后的油槍由于壓力和流量恢復(fù)正常，所以就地火焰明亮，火炬噴出噴口。

圖5 油槍火焰

4.4 微油點火火檢無火

2號鍋爐微油點火過程中，1 號角小油槍正常點火，點火槍打火，油閥、霧化閥開啟，再看火孔處可見噴口火焰明亮，而遠(yuǎn)方DCS系統(tǒng)火檢監(jiān)測狀態(tài)無火，30s后程序關(guān)閉供油閥、霧化閥。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)火焰監(jiān)測攝像頭出現(xiàn)故障，對火檢探頭進(jìn)行了更換，1 號角點火后圖像和開關(guān)量火檢顯示正常。對火檢監(jiān)測系統(tǒng)方面的故障，除對元件進(jìn)行必要的維護(hù)外，還應(yīng)選擇質(zhì)量可靠的備件，保證火檢監(jiān)測系統(tǒng)工作正常。

5 結(jié)語

通過對2 號鍋爐微油點火改造的方案進(jìn)行優(yōu)化及改造后采取的多種完善措施，使2號鍋爐采用微油點火方式啟動更加安全、可靠，啟動過程未再次出現(xiàn)滅火現(xiàn)象，機(jī)組冷態(tài)啟動用油基本控制在4.5t左右，節(jié)油效果達(dá)到95%，大幅度降低了機(jī)組啟動成本。

［1］岑可法，周昊，池作和.大型電站鍋爐安全及優(yōu)化運行技術(shù)［M］.北京:中國電力出版社，2003:492－512.

［2］盧權(quán).350 MW 鍋爐微油槍點火技術(shù)的應(yīng)用［J］.鍋爐制造，2009（5）:14－17.

［3］童正明，張松濤，周文鑄.工程燃燒學(xué)［M］.北京:中國計量出版社，2008:248－276.