350MW锅炉微油量气化小油枪点火装置改造及运行分析

冯尚勋

河津发电分公司两台350MW锅炉燃油系统改造前采用轻油点火，主要用于机组启停、低负荷及事故情况下助燃用油。由于设计原因油枪油耗大，在机组启停、长时间低负荷运行时，助燃用油量大，同时大量用油影响电除尘的投运、脱硫及脱硝系统的安全运行，环保指标不能达到排放要求。

公司于2013年12月对1号锅炉进行微油小油枪点火系统改造，改造后，锅炉启动过程中各项控制指标符合要求，同时节约大量燃油，启动成本明显降低。

1、锅炉简介

河津发电分公司1号锅炉为三菱长崎造船所生产的MB-FRR型1205T/H，亚临界、强制循环、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、露天布置汽包锅炉。燃烧器布置于炉膛四角，采用四角切圆燃烧方式，采用了三菱PM（pollution minimum）煤粉燃烧器，对煤粉进行浓淡分离。锅炉自下而上设有A、B、C、D四层共16只煤粉燃烧器及AB、CD两层共八只油枪，油枪采用蒸汽霧化，最大出力为30%BMCR。制粉系统采用美国福斯特惠勒公司的D-11-D双进双出钢球磨煤机，额定出力：49.05T/H。

2、微油量气化小油枪工作原理

微油小油枪主要由微油点火系统、煤粉燃烧器、微油点火控制系统三大部分组成。

点火系统由微油燃烧室、高压点火器、燃油系统、火检系统、压缩空气系统等组成；煤粉燃烧器由一级煤粉燃烧室、二级煤粉燃烧室、周界冷却风等组成；控制系统对点火及煤粉系统进行控制，实现程控点火及油枪灭火联锁保护，保证锅炉启动安全。

微油量气化小油枪的工作原理：利用压缩空气的高速射流将燃料油直接击碎，雾化成超细油滴进行燃烧，同时用燃烧产生的热量对燃料进行初期加热，在极短的时间内完成油滴的蒸发气化，使小油枪在正常燃烧过程中直接燃烧气体燃料，从而大大提高燃烧效率及火焰温度。气化燃烧后的火焰刚性极强、其传播速度极快、火焰呈完全透明状，火焰中心温度高达1500～2000℃，可作为高温火核在煤粉燃烧器内进行直接点燃煤粉燃烧，从而实现锅炉启、停以及低负荷稳燃。压缩空气主要用于点火时实现燃油雾化、正常燃烧时加速燃油气化；高压风主要用于提供燃油初期燃烧所需的氧量和小油枪停运期间的吹扫冷却作用。

微油量气化小油枪燃烧形成的火焰，在煤粉燃烧器内形成温度梯度极大的局部高温火核，使进入一级燃烧室的浓相煤粉通过气化燃烧火核时，煤粉颗粒温度急剧升高、破裂粉碎，并释放出大量的挥发份迅速着火燃烧，然后由已着火燃烧的浓相煤粉在二级燃烧室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉，实现煤粉的分级燃烧，燃烧能量逐级放大，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，大大减少煤粉燃烧所需引燃能量，满足锅炉启、停及低负荷稳燃的要求。

3、微油小油枪点火改造方案

3.1改造方案

3.1.1原煤粉燃烧器更换。将锅炉最底层煤粉燃烧器，改为微油量气化小油枪点火及稳燃煤粉燃烧器。改造后气化小油枪点火及稳燃煤粉燃烧器的各项外形尺寸应完全按照锅炉原有的煤粉燃烧器接口尺寸设计。3.1.2风道改造。自风烟系统冷一次风风道接管道引至微油气化小油枪燃烧器，提供冷却风，防止燃烧器壁温超标，损坏燃烧器。

3.2系统变更

3.2.1燃油系统。从炉侧燃油供油母管接管道经一级滤网前手动门、一级滤网、调压器、一级滤网后手动门（并设有旁路），绕炉前一周形成微油油枪供油母管，最后经回油一、二次门接至炉前回油母管。各角引管道经供油手动门、二级滤网、燃油快关阀、压力表至对应小油枪燃烧器。3.2.2压缩空气系统。从炉前各角原燃烧器摆角仪用气管道引两路仪用气管路，一路经手动门、滤网、快关阀、后手动门供微油小油枪雾化空气，另一路供燃油快关阀、雾化吹扫快关阀用气。另外从炉侧仪用气母管引一路至炉前微油小油枪火检冷却风“U”型母管，供各小油枪角火焰电视探头冷却风。3.2.3一次风加热系统。1A磨煤机一次风关断挡板、调整挡板处增加旁路风道，风道上主要设置气热交换器、换热器出入口一次风关断挡板。换热器加热汽源取自0.8MPa过热辅汽联箱，疏水直接排至定排，加热汽温采用手动调节。3.2.4小油枪点火控制系统。控制系统中设计“微油点火模式”与“正常运行模式”两种运行模式，这两种模式参与磨煤机的启动和跳闸回路。1A磨煤机跳闸控制逻辑分为两种情况，一是正常模式，保留原有磨煤机所有跳闸逻辑，加入正常运行模式的限制。二是微油点火模式，保留磨油流量、轴承温度、喷淋油故障、两台油泵跳闸、MFT磨煤机跳闸条件，增加微油火检无火4取2磨跳闸。机组负荷大于40%，微油点火模式自动切为正常模式，否则应手动切换。

4、微油小油枪改造后运行情况分析

4.1微油改造后锅炉启动分析

4.1.1锅炉冷态启动参数分析。微油系统着火正常后，控制给煤机最小煤量9t/h，并根据磨煤机出口温度交替启停给煤机。点火初期温升率在1℃/min以内，完全满足锅炉升温升压要求，炉膛出口烟温探针温度显示符合要求，过热器、再热器金属壁温无超温现象，点火4小时后达到冲转参数。4.1.2锅炉启动中燃烧情况分析。微油点火后就地检查锅炉着火情况良好，火焰明亮，燃烧稳定。为确定煤粉燃烧是否完全，点火初期从电除尘灰斗取样化验，飞灰含碳量在21.35%，保证了燃烧安全。机组启动后性能验数据显示，相同工况下飞灰含碳量由原来2.44%下降至2%。4.1.3微油改造后经济性分析。微油改造后节能效果明显，主要体现在以下两点：4.1.3.1机组冷态启动过程中燃用油量大幅下降。改造前大油枪投入冷态启动，一般投油10小时，一次启动用油量约70吨，折合人民币49万元；微油点火冷态启动，用油量约5.8吨，燃煤约70吨，共折合人民币6.72万元。以燃油7000元/吨计算，一次冷态启动可节约42.28万元。4.1.3.2启动过程中因电除尘保持连续投入，烟尘排放达到环保标准。

4.2微油运行控制关键点

4.2.1启动时选择“微油点火模式”；4.2.2微油小油枪对应的磨煤机原煤仓上发热量不低于20MJ/kg，干燥无灰基挥发分大于30%的煤种；4.2.3微油点火前检查燃油压力大于0.6MPa，压缩空气压力大于0.5MPa。每次启动前对微油点火系统油滤网进行清理。4.2.4微油点火后就地必须检查油枪着火情况，投粉后就地检查煤粉着火情况。4.2.5微油小油枪点火正常后尽快启动磨煤机，确保微油系统能得到充分的冷却介质，防止燃烧器部件过热损坏。4.2.6磨煤机启动后出口温度达到60度以上后，方可启动给煤机给煤，保证燃烧器良好的燃烧工况。4.2.7“微油点火模式”向“正常模式”手动切换时，必须检查确认切换条件满足，防止磨煤机跳闸。4.2.8微油模式下锅炉启动，升温升压过程中严格控制升温升压速率，同时严密监视尾部受热面各点温度变化，防止发生锅炉尾部二次再燃烧事故。

5、结论

5.1微油小油枪改造后，锅炉启停、稳燃用油大幅减少，按每年每台机组进行冷态启动、温态启动各一次计算，可节约燃油90吨，折合费用63万元，获得较好的经济效益。

5.1锅炉启动过程中，煤粉着火稳定，升温升压速度满足锅炉启动要求、各受热面金属壁温在正常控制范围内，锅炉启动过程安全可靠。同时启动点火前电除尘已投入运行，保证锅炉排烟粉尘浓度达标排放，实现环保启动。

（作者单位：山西漳泽电力河津发电分公司）