◎劉昕 周志權(quán) 陳頡 王志剛

火電廠鍋爐微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)及其改造思路

◎劉昕 周志權(quán) 陳頡 王志剛

火電廠鍋爐應(yīng)用傳統(tǒng)點(diǎn)火方式其耗油量較大，為有效控制機(jī)組耗油，提高火電廠鍋爐運(yùn)行效益，多對其進(jìn)行微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)改造。在分析火電廠鍋爐等離子點(diǎn)火、微油點(diǎn)火與復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)的基礎(chǔ)上，對鍋爐微油等離子點(diǎn)火技術(shù)改造思路進(jìn)行分析。實(shí)踐證明，通過進(jìn)行復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)改造，機(jī)組運(yùn)行節(jié)油效果明顯，運(yùn)行操作靈活，有效保障了鍋爐運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性。

某火電廠鍋爐運(yùn)行概況

某大型火電廠裝機(jī)容量為2100MW，配備一臺300MW發(fā)電機(jī)組與三臺600MW發(fā)電機(jī)組，為實(shí)現(xiàn)鍋爐點(diǎn)火耗油量節(jié)約，對機(jī)組3號與4號鍋爐點(diǎn)火方式改造為等離子點(diǎn)火形式。在電站運(yùn)行初期，為保障點(diǎn)火順利應(yīng)用專用點(diǎn)火用煤進(jìn)行點(diǎn)火操作。采取等離子點(diǎn)火方式在機(jī)組啟動與運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)了燃油節(jié)約，切實(shí)降低了電站運(yùn)行成本。然而隨著調(diào)撥專用點(diǎn)火用煤供應(yīng)不穩(wěn)定，點(diǎn)火用煤煤質(zhì)出現(xiàn)了較大變化，煤質(zhì)灰分增多、發(fā)熱量低等問題突出，采取等離子點(diǎn)火進(jìn)行鍋爐啟動其穩(wěn)定性喪失。為確保鍋爐點(diǎn)火穩(wěn)定性，降低單機(jī)運(yùn)行成本，進(jìn)行火電廠鍋爐點(diǎn)火技術(shù)改造，成為了鍋爐運(yùn)行研究的主要問題。

火電廠鍋爐等離子點(diǎn)火技術(shù)與微油點(diǎn)火技術(shù)分析

等離子點(diǎn)火技術(shù)屬于一種無油點(diǎn)火技術(shù)，其通過小能量等離子電弧進(jìn)行煤粉氣流直接點(diǎn)燃，應(yīng)用煤取代了傳統(tǒng)油點(diǎn)火方式，提高了鍋爐啟動的穩(wěn)定性，在一定程度上保障了鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃運(yùn)行。等離子點(diǎn)火技術(shù)研究始于上世紀(jì)六十年代，經(jīng)過長時(shí)間的研究與實(shí)踐，等離子點(diǎn)火技術(shù)逐漸成熟并獲得推廣應(yīng)用。在該火電廠鍋爐運(yùn)行中采取等離子點(diǎn)火技術(shù)，在應(yīng)用調(diào)撥專用點(diǎn)火用煤的情況下獲得良好效果。隨著調(diào)撥專用點(diǎn)火用煤質(zhì)量下降，且受等離子發(fā)生器點(diǎn)火功率低、增溶空間存在限制等因素影響，應(yīng)用等離子點(diǎn)火方式已無法滿足鍋爐啟動的現(xiàn)實(shí)要求，為此，需要探索新型的點(diǎn)火技術(shù)。

微油點(diǎn)火技術(shù)是在等離子點(diǎn)火技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，其點(diǎn)火原理采取等離子分級點(diǎn)燃與逐級放火原理，通過設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)微油槍被裝置極少量油，進(jìn)行油霧化與燃燒操作，通過霧化燃燒所實(shí)現(xiàn)的熱量取代等離子弧熱量，從而通過微油方式實(shí)現(xiàn)煤粉氣流點(diǎn)燃與穩(wěn)燃。在火電廠鍋爐運(yùn)行中采取微油點(diǎn)火技術(shù)，其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作維護(hù)便捷，應(yīng)用成本較低，逐漸發(fā)展為主要的鍋爐點(diǎn)火技術(shù)。一般而言，微油點(diǎn)火技術(shù)其微油槍熱裝置功率多設(shè)計(jì)為465.2KW，明顯優(yōu)于等離子發(fā)生器的100KW功率。此外，應(yīng)用微油槍，其熱功率通過技術(shù)優(yōu)化還可以增加。因其熱功率較高，從而打破了煤種限制。微油點(diǎn)火在應(yīng)用中能夠有效提高粉煤燃燒效率，在點(diǎn)火初期，粉煤燃盡率則達(dá)80％以上，且應(yīng)用其點(diǎn)火方式煤層燃燒穩(wěn)定性良好，點(diǎn)火安全性較好。

火電廠鍋爐微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)改造方案及思路分析

考慮到火電廠3號鍋爐與4號鍋爐應(yīng)用等離子點(diǎn)火方式，通過現(xiàn)有煤質(zhì)進(jìn)行點(diǎn)火其穩(wěn)定性不足，進(jìn)行微油點(diǎn)火技術(shù)改造成為了火電廠發(fā)展所面臨的實(shí)際問題。進(jìn)行鍋爐點(diǎn)火方式改造，經(jīng)過技術(shù)研究提出兩種方案，第一種技術(shù)方案為對下層磨煤機(jī)燃燒器直接進(jìn)行技術(shù)改造，其方案可以實(shí)現(xiàn)鍋爐順利點(diǎn)火目標(biāo)，但其個(gè)改造需要將4臺煤粉燃燒器進(jìn)行全部改造，設(shè)置為微油點(diǎn)火燃燒器裝置，其整體改造成成本相對較高。第二種技術(shù)方案要求進(jìn)行等離子發(fā)生器拆除，通過應(yīng)用等離子燃燒器并進(jìn)行微油點(diǎn)火裝置安裝。拆除等離子發(fā)生器后要求在調(diào)峰與停爐時(shí)進(jìn)行投油作業(yè)，導(dǎo)致一定燃油消耗。綜合考慮技術(shù)方案，決定在等離子燃燒器基礎(chǔ)上進(jìn)行微油點(diǎn)火改造，保留等離子發(fā)生器，采取等微油等離子復(fù)合點(diǎn)火方式。

針對4號鍋爐采取微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)改造，為確保節(jié)油效果最優(yōu)，在改造過程中針對燃燒器本體、壓縮空氣系統(tǒng)、助燃風(fēng)系統(tǒng)與燃油系統(tǒng)等進(jìn)行了小范圍改造，并對其裝置及系統(tǒng)邏輯進(jìn)行變更。改造重點(diǎn)在于等離子發(fā)生器與微油槍復(fù)合邏輯實(shí)現(xiàn)。在改造初期，其改造思路為：當(dāng)鍋爐兩臺微油槍滅火時(shí)磨煤機(jī)應(yīng)停止運(yùn)行，避免出現(xiàn)爐膛爆炸事故。然而依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，在確保兩臺微油槍在同一時(shí)間滅火的基礎(chǔ)上，等離子發(fā)生器處于投運(yùn)狀態(tài)則可以確保燃燒穩(wěn)定性，此時(shí)進(jìn)行投油助燃操作，可以確保爐膛燃燒保持較高穩(wěn)定性。綜合分析并科學(xué)設(shè)計(jì)后形成復(fù)合邏輯設(shè)計(jì)方案，其邏輯示意圖如下：

圖1：微油等離子復(fù)合跳磨煤機(jī)邏輯示意圖

為確保改造后點(diǎn)火效果，試驗(yàn)點(diǎn)火燃燒器實(shí)際性能，在操作過程中采取水分高、熱值低的煤質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)。在點(diǎn)火操作時(shí)，等離子發(fā)生器發(fā)暫時(shí)處于備用狀態(tài)，投入四臺微油槍進(jìn)行點(diǎn)火作業(yè)，進(jìn)行爐膛壓力波動值測試，發(fā)現(xiàn)其波動超出±300Pa，火焰呈現(xiàn)出棕紅色，說明僅僅采取微油槍點(diǎn)火方式，其功率難以確保煤粉穩(wěn)定燃燒。此后，投入四臺等離子發(fā)生器，測試爐壓力波動，結(jié)果顯示爐膛壓力波動值為±200Pa，火焰顏色表現(xiàn)為亮色，說明復(fù)合點(diǎn)火方式產(chǎn)生了一定作用。此后，運(yùn)行人員在分析爐膛出口溫度與爐內(nèi)燃燒狀態(tài)的基礎(chǔ)上，逐漸停止微油槍運(yùn)行，最后僅保持兩臺微油槍與四臺等離子發(fā)生器進(jìn)行助燃操作，機(jī)組順利啟并網(wǎng)，鍋爐升溫升壓過程穩(wěn)定性良好，滿足了設(shè)計(jì)要求。采取復(fù)合點(diǎn)火方式，整套機(jī)組啟動花費(fèi)14.05h，共計(jì)耗油量為11.4t，相對等離子伴大油槍點(diǎn)火方式節(jié)約了約46t油。

4號鍋爐實(shí)現(xiàn)微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)改造后，效果良好且達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行3號鍋爐改造作業(yè)。3號鍋爐改造初期進(jìn)行微油槍出力參數(shù)設(shè)定，設(shè)計(jì)為150kg/ h，選擇常規(guī)煤質(zhì)進(jìn)行點(diǎn)火作業(yè)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)改造后其鍋爐點(diǎn)火燃燒不夠充分。采取技術(shù)改造進(jìn)行霧化片改造，微油槍出力參數(shù)達(dá)到220kg/h，點(diǎn)火操作實(shí)現(xiàn)了機(jī)組平穩(wěn)啟動并網(wǎng)。

在完成鍋爐微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)改造后，為進(jìn)一步提高節(jié)油效果，在機(jī)組低負(fù)荷助燃與停機(jī)操作過程中，運(yùn)行人員在操作中盡量應(yīng)用等離子發(fā)生器，在一定程度上降低了微油點(diǎn)火耗油量，改造后機(jī)組在長時(shí)間運(yùn)行中，為火電廠節(jié)約了大量能源，且點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用的穩(wěn)定性良好，降低了鍋爐爆燃事故，其綜合效益良好。

火電廠鍋爐點(diǎn)火方式直接關(guān)系著鍋爐啟動并網(wǎng)的穩(wěn)定性與安全性，應(yīng)用傳統(tǒng)點(diǎn)火方式耗油量較大，為切實(shí)降低機(jī)組啟動耗油量，提高火電廠鍋爐運(yùn)行綜合效益，對火電廠鍋爐新型點(diǎn)火技術(shù)進(jìn)行探索。隨著煤質(zhì)質(zhì)量下降，簡單應(yīng)用等離子點(diǎn)火方式其難以滿足點(diǎn)火燃燒的設(shè)計(jì)要求，結(jié)合案例，提出微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)改造，并對其改造方案及改造思路進(jìn)行探索。實(shí)踐證明，通過微油等離子復(fù)合點(diǎn)火技術(shù)改造，火電廠鍋爐運(yùn)行能耗獲得大幅降低，點(diǎn)火啟動穩(wěn)定性與安全性良好，綜合效益顯著。

（作者單位：煙臺龍?jiān)措娏夹g(shù)股份有限公司）