王永豪

（國電滎陽煤電一體化有限公司，河南 鄭州 450000）

石油作為不可再生化石類能源，供應日趨緊張，同時國家對發(fā)電企業(yè)環(huán)保要求越來越高。因此，火電廠更青睞于無油等離子體點火或氣化微油點火，這不僅可使火電廠產(chǎn)生明顯節(jié)油效益，也為電廠整體環(huán)保水平的提高提供了幫助。為貫徹節(jié)能減排政策，電力行業(yè)正在積極推進多項節(jié)省點火和助燃用油的技術，主要有以下幾類：等離子體點火技術、中頻加熱點火技術、高溫空氣點火技術、小油槍點火技術以及微油點火技術。市場上等離子體技術發(fā)展迅速，氣化微油點火技術前期發(fā)展相對緩慢，后期受到等離子體點火技術的啟發(fā)，得到迅速發(fā)展。目前氣化微油點火技術，在“W”型火焰鍋爐尚處于試點的階段。

1 等離子點火技術的原理和應用情況

等離子體點火原理是：利用直流電流在等離子體載體空氣中拉弧，通過強磁場控制獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體，這些獲得的等離子體在專用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)，細煤粉通過該等離子體中心受到高溫炙烤作用，可以在10-3秒內迅速釋放出揮發(fā)物，使細煤粉破裂粉碎，從而迅速燃燒。由于該物理反應是在載體空氣中進行，使煤粉的粒級和成分發(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，這樣就不需要高溫能量點燃部分煤粉。然后，從內向外逐級放大的方式，將整個燃燒器點燃，實現(xiàn)用等離子體弧直接點火的目的。整個等離子體系統(tǒng)由等離子體燃燒器、等離子體發(fā)生器及其輔助系統(tǒng)、冷爐制粉系統(tǒng)、 電源系統(tǒng)、監(jiān)測控制系統(tǒng)組成，見圖1。

圖1 等離子點火系統(tǒng)

自2000年9月該技術經(jīng)過國家電力公司專家組鑒定以來，等離子體點火技術在不斷完善中被廣泛應用，取得了很大的經(jīng)濟效益和社會效益。目前，該技術已經(jīng)應用到多種不同類型的電站鍋爐。吉林熱電廠10號、11號爐兩臺125MW機組自2003年便取消了爐前油系統(tǒng)，至今全部點火啟動和低負荷穩(wěn)燃都是由等離子體點火系統(tǒng)完成，實現(xiàn)了真正意義上的等離子體點火無燃油機組。2006年國電東勝2×330MW、康平2×600MW機組、新疆阜康2×150MW機組經(jīng)可行性研究，采用等離子體點火系統(tǒng)在機組設計和基建階段取消燃油系統(tǒng)?？傊?，等離子體點火技術在工程實踐中得到各燃煤鍋爐電站、電力設計院及鍋爐制造廠的認可，等離子體點火技術已經(jīng)相當成熟，具備了無燃油電廠試點的條件，將向無燃油電廠的方向發(fā)展。

2 氣化微油點火技術的發(fā)展和應用情況

氣化微油點火燃燒器的工作原理是：首先利用壓縮空氣巨大的內能將燃油沖碎霧化，霧化成超細油氣進行燃燒，同時用燃燒產(chǎn)生的熱量對燃料進行預熱、擴容、后期加熱，在極短的時間內完成油滴的氣化，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。微油氣化油槍燃燒形成的高溫火焰，使進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、停及低負荷穩(wěn)燃的需求。系統(tǒng)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。

圖2 小油量氣化燃燒側向點燃煤粉技術原理圖

自1999年至今，氣化微油技術取得較大發(fā)展，先后有幾百臺不同形式的氣化微油燃燒器投入運行。節(jié)油環(huán)保效益十分顯著，對于一些易于著火的煤種，節(jié)油率可達到95%以上。但在大型鍋爐軸向布置點火油槍的“W爐”燃燒器（劣質貧煤和無煙煤），還有待于進一步開發(fā)改進。

3 等離子體與氣化微油點火技術的比較

3.1 煤種的適應性

從實際應用效果看：對于Var≤ 17%的煤種等離子點火很難做到無油點火，可以實現(xiàn)節(jié)油點火。對于Mt≤25%，Aar≤30%的褐煤，可以實現(xiàn)無油點火。對于劣質貧煤和無煙煤，常規(guī)等離子點火在技術上有一定難度，只能采取加氧方式。

氣化微油點火技術實際是依靠等離子體點火的工程技術，將等離子體發(fā)生器轉換成了氣化油槍，同時根據(jù)實際情況調節(jié)和增加功率。因此，氣化微油點火對于煤種的適應性好于等離子體點火，它可以適應于所有煙煤。對于貧煤和無煙煤，氣化完全依靠等離子體點火的技術有較大困難。

總的來說，微油點火技術在煤種的適應范圍上比等離子體點火技術要廣。但在大型機組特別是“W”型火焰鍋爐、劣質貧煤、無煙煤的領域，尚待開發(fā)。

3.2 冷爐點火階段

冷爐點火方式大致分為以下兩種：第一種，先點燃流量大的油槍，快速提高爐內溫度，待鍋爐熱風溫度可以滿足磨煤機正常運行制粉后投入等離子體或氣化微油點火，等離子體或氣化微油點火成功穩(wěn)定后可以退出油槍；第二種，利用鄰爐熱風或在磨煤機入口加裝暖風器的方式，達到磨煤機啟動條件，此時可直接用等離子體或氣化微油點火啟動。

等離子體點火和氣化微油點火兩種技術標準設計當中都配有冷爐制粉系統(tǒng)，主要是在進行改造的燃燒器所對應磨煤機的入口安裝暖風器。在點火初期，通過降低磨煤機出力和管道煤粉濃縮技術保證煤粉穩(wěn)定被點燃，盡可能減小機組啟動熱負荷。鍋爐冷態(tài)啟動過程中，兩種點火方式均能滿足冷態(tài)啟動曲線的要求。

3.3 燃燒器阻力

在“W”型火焰鍋爐進行改造時，氣化微油點火技術為解決油與煤粉之間氧量供應的問題，點火用風通過微油助燃風系統(tǒng)送入，風壓一般在1．5～3kPa之間，且燃燒器的有限空間內著火氣流整體溫度很高，體積劇烈膨脹等都會導致燃燒器噴口的氣流速度非常高，導致燃7燒器阻力很大。而等離子體點火技術采用電弧點火的方式，點火源不需要氧氣，不會發(fā)生向煤粉搶氧的情況，因此不需送入助燃風來保證初期的著火。同時等離子體點火整體輸入的熱量較小，燃燒器內著火后的煤粉氣流速度低于氣化微油點火，一般不會造成煤粉送不進的情況。

4 結語

無論微油點火或等離子體無油點火，其本質都是以煤代油完成點火啟動過程并起到穩(wěn)燃作用，在沒有煤粉的情況下，都不能發(fā)揮作用。

等離子體點火對于煙煤、褐煤和燃用貧煤的機組上是一項比較成熟的無油點火及穩(wěn)燃技術。

氣化微油點火技術煤質適用范圍較廣，對于煙煤也是一項比較成功的點火技術，對煤質要求寬泛一點，但對劣質貧煤和無煙煤也無能為力，特別是600MW“W爐”微油點火技術還處于起步階段，在使用過程要嚴防二次燃燒等故障發(fā)生，同時不得對正常燃燒組織造成影響。為此，宜充分論證、待取得經(jīng)驗后再推廣。

參考文獻：

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