微油點(diǎn)火技術(shù)在440 t/h鍋爐上的應(yīng)用與改進(jìn)

林國(guó)輝，蔣雪芬

（浙江巨化集團(tuán)公司熱電廠，浙江衢州324004）

微油點(diǎn)火技術(shù)在440 t/h鍋爐上的應(yīng)用與改進(jìn)

林國(guó)輝，蔣雪芬

（浙江巨化集團(tuán)公司熱電廠，浙江衢州324004）

在介紹微油點(diǎn)火技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合巨化熱電廠440 t/h鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況，提出點(diǎn)火系統(tǒng)的改造方案并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析。針對(duì)改造后燃燒器運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。通過(guò)實(shí)踐證明措施有效實(shí)用，較好地解決了問(wèn)題。

微油點(diǎn)火；440 t/h鍋爐；燃燒器；應(yīng)用

0 引言

巨化熱電廠440 t/h鍋爐點(diǎn)火采用12支簡(jiǎn)單機(jī)械霧化油槍，其中8支1 250 kg/h主油槍，4支300 kg/h穩(wěn)燃小油槍。每臺(tái)鍋爐配置2臺(tái)中間倉(cāng)儲(chǔ)式球式磨煤機(jī)，單臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行無(wú)法滿足機(jī)組額定負(fù)荷的需要，而且出力富裕量??；粉倉(cāng)沒(méi)有臨爐送粉。如果制粉系統(tǒng)故障檢修時(shí)間稍長(zhǎng)，則鍋爐需要減負(fù)荷運(yùn)行，并投油槍進(jìn)行穩(wěn)燃。因此，鍋爐油槍的使用率比較高，2005—2008年分別耗油382，738，302，514 t。

鍋爐采用大油槍點(diǎn)火，在鍋爐點(diǎn)火和穩(wěn)燃過(guò)程中消耗大量燃油，造成優(yōu)質(zhì)能源的浪費(fèi)。而且隨著國(guó)際能源需求的迅猛增長(zhǎng)，原油價(jià)格迅速上揚(yáng)，大幅增加了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。鍋爐使用燃油時(shí)，除塵器將無(wú)法投運(yùn)，會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。近年來(lái)微油點(diǎn)火技術(shù)在許多發(fā)電廠得到廣泛應(yīng)用，實(shí)際節(jié)油率達(dá)到95%，起到了良好的節(jié)油效果。因此，對(duì)鍋爐燃燒設(shè)備進(jìn)行微油點(diǎn)火技術(shù)改造，通過(guò)提高鍋爐低負(fù)荷狀態(tài)下穩(wěn)燃能力和減少燃油使用量來(lái)降低發(fā)電成本、節(jié)約能源是目前普遍采取的措施。

1 微油點(diǎn)火技術(shù)的基本原理

采用傳統(tǒng)的鍋爐點(diǎn)火方式時(shí)，由于燃油釋放的熱量中有一大部分會(huì)隨著煙氣排出爐膛，導(dǎo)致燃油熱量利用率不高，耗油量極大。而微油點(diǎn)火的原理是將燃油從爐膛內(nèi)開(kāi)始燃燒提前到在燃燒器內(nèi)部開(kāi)始燃燒，使燃油釋放的熱量全部被一次風(fēng)粉氣流吸收，從而大大減少了燃油量。

微油燃燒直接點(diǎn)燃煤粉的技術(shù)關(guān)鍵是運(yùn)用了微油氣化燃燒技術(shù)和煤粉多級(jí)燃燒、能量逐級(jí)放大技術(shù)。利用壓縮空氣的高速射流將燃料油直接擊碎，霧化成納米級(jí)超細(xì)油滴進(jìn)行燃燒，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)，可作為高溫火核在煤粉燃燒器內(nèi)直接點(diǎn)燃煤粉。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)分從而迅速著火燃燒，然后由已著火的濃相煤粉在二次室內(nèi)與稀相煤粉混合并點(diǎn)燃，實(shí)現(xiàn)了煤粉的分級(jí)燃燒，能量逐級(jí)放大，達(dá)到點(diǎn)火并加速煤粉燃燒的目的，并形成穩(wěn)定的熱源，實(shí)現(xiàn)整個(gè)爐膛煤粉穩(wěn)燃要求的良性燃燒，滿足了鍋爐啟、停及低負(fù)荷穩(wěn)燃的需求。

2 微油點(diǎn)火技術(shù)在440 t/h鍋爐上的應(yīng)用

2.1 鍋爐設(shè)備概況

440 t/h鍋爐為上海鍋爐廠制造的SG-440/ 13.7-M782型超高壓中間再熱自然循環(huán)鍋爐?！切吐短觳贾?，四角切圓燃燒（假想雙切圓：Φ800/ Φ200 mm）。爐膛容積為2 176.6 m3，爐膛接近于正方形（寬9.60 m，深8.84 m）。燃燒器參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 燃燒器設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 新點(diǎn)火系統(tǒng)安裝及點(diǎn)火

新的點(diǎn)火系統(tǒng)參照鍋爐原工況規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。整個(gè)氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)由氣化微油點(diǎn)火燃燒器（見(jiàn)圖1）、燃油系統(tǒng)、壓縮空氣、助燃風(fēng)、壁溫監(jiān)測(cè)、火焰監(jiān)視系統(tǒng)、電氣和控制系統(tǒng)、一次風(fēng)測(cè)量單元等組成。

圖1 微油燃燒器結(jié)構(gòu)示意

按照改造方案的具體要求，拆除鍋爐下層4個(gè)燃燒器，在原位置安裝4只微油點(diǎn)火燃燒器。在爐膛四周架設(shè)油、氣管路，從送風(fēng)機(jī)出口引出助燃風(fēng)管路，并在現(xiàn)場(chǎng)安裝相關(guān)控制與監(jiān)視設(shè)施。所有控制量通過(guò)遠(yuǎn)傳接至DCS（分散控制系統(tǒng)）控制柜，在DCS組態(tài)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程操控。安裝完成后，進(jìn)行了系統(tǒng)冷態(tài)調(diào)試，完成了助燃風(fēng)配平和其他所有調(diào)試工作。

微油點(diǎn)火系統(tǒng)各角微油槍試投后，火焰明亮、剛性較強(qiáng)。4個(gè)角的微油槍點(diǎn)火啟動(dòng)參數(shù)見(jiàn)表2，給粉機(jī)轉(zhuǎn)速分別為405 r/min，543 r/min，398 r/min，405 r/min。煤粉點(diǎn)燃后，噴口燃燒火焰狀態(tài)良好，燃燒穩(wěn)定。

表2 氣化微油點(diǎn)火參數(shù)

通過(guò)跟蹤取樣，對(duì)氣化微油啟動(dòng)過(guò)程中的煤粉燃燒效率進(jìn)行分析，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。從數(shù)據(jù)可以看出，冷態(tài)點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)，由于點(diǎn)火初期爐膛溫度和一次風(fēng)溫均較低，煤粉進(jìn)入爐膛后還無(wú)法自燃，不利于煤粉的燃燼。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加、爐膛溫度的提高及二次風(fēng)溫的提高，改善了煤粉的燃燒條件，并網(wǎng)2 h后煤粉燃燒效率已達(dá)到95.36%。

表3 啟動(dòng)過(guò)程中煤粉燃燼情況分析

2.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

機(jī)組應(yīng)用氣化微油點(diǎn)火技術(shù)成功完成了升溫升壓、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)及主汽流量至387 t/h的冷爐啟動(dòng)過(guò)程，整個(gè)過(guò)程未投用大油槍，節(jié)省了大量的燃油，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)累計(jì)投運(yùn)8 h，共用燃油2.1 t。按照正常啟動(dòng)平均使用4支大油槍進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比，分析結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4可見(jiàn)，點(diǎn)火啟動(dòng)階段采用微油點(diǎn)火技術(shù)節(jié)油率達(dá)90%以上，節(jié)約燃油31.5 t，節(jié)省燃料費(fèi)達(dá)15萬(wàn)元。全年低負(fù)荷運(yùn)行約326 h，多次投用微油槍穩(wěn)燃，據(jù)統(tǒng)計(jì)1年累計(jì)用油約36.4 t，相比改造前年平均耗油484 t，年節(jié)油率達(dá)92%。微油燃燒技術(shù)的成功應(yīng)用為發(fā)電廠節(jié)省了大量費(fèi)用，創(chuàng)造了可觀的效益。

表4 微油點(diǎn)火啟動(dòng)階段經(jīng)濟(jì)性分析

3 存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施

3.1 存在的問(wèn)題

微油點(diǎn)火裝置投運(yùn)后已經(jīng)過(guò)幾個(gè)檢修周期的運(yùn)行，總體情況良好，但還是存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）燃燒器壁溫偏高。從運(yùn)行記錄看，鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中1號(hào)角和2號(hào)角壁溫偏高，曾多次超過(guò)600℃；在低負(fù)荷穩(wěn)燃投入微油時(shí)，2號(hào)角燃燒器壁溫最高層出現(xiàn)過(guò)836℃的高溫，導(dǎo)致微油槍跳閘，撤出微油后溫度回歸正常。

（2）出現(xiàn)過(guò)幾次油燃燒室燒紅現(xiàn)象。停爐時(shí)從爐膛內(nèi)部對(duì)燃燒器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)1—4號(hào)角燃燒器都存在不同程度的變形情況，其中2號(hào)角和3號(hào)角較嚴(yán)重，一級(jí)燃燒室變形，一、二級(jí)燃燒室之間有結(jié)焦現(xiàn)象，如圖2所示。二級(jí)燃燒室也存在局部變形貼邊情況，如圖3所示。

3.2 原因分析

針對(duì)以上問(wèn)題，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行了分析，認(rèn)為造成燃燒器壁溫高和變形的主要原因是油噴嘴的選擇及燃燒器的局部設(shè)計(jì)不合理。

（1）油噴嘴型號(hào)選擇過(guò)大。考慮到煤質(zhì)波動(dòng)大，原油噴嘴在設(shè)計(jì)時(shí)留有一定余量，采用12號(hào)噴嘴。在煤質(zhì)穩(wěn)定情況下，當(dāng)額定壓力時(shí)設(shè)計(jì)流量將大于實(shí)際需用量，造成燃燒過(guò)旺，而鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中一次風(fēng)風(fēng)速較低，不能較好地冷卻燃燒室，是造成燃燒室壁溫高和變形的原因之一。

圖2 一級(jí)燃燒室變形及結(jié)焦

圖3 二級(jí)燃燒室變形

（2）燃燒室焊接面積過(guò)小。燃燒器在設(shè)計(jì)時(shí)，原一級(jí)燃燒室與二級(jí)燃燒室采用點(diǎn)焊方式連接，由于焊接面積過(guò)小，在燃燒室受熱產(chǎn)生熱脹時(shí)易脫焊，使一級(jí)燃燒室在高溫下產(chǎn)生變形。

（3）燃燒室內(nèi)有死角。油燃燒室與一級(jí)燃燒室的連接段對(duì)一、二級(jí)燃燒室間的空間形成了阻擋，在燃燒室設(shè)計(jì)時(shí)未考慮此死角位置，使得一次風(fēng)在連接段后風(fēng)速下降，在一、二級(jí)間燃燒的煤粉在此位置難以被吹走，一、二級(jí)燃燒室之間逐漸產(chǎn)生結(jié)焦。

（4）周界風(fēng)無(wú)法冷卻燃燒室。二級(jí)燃燒室變形后，一側(cè)與噴嘴外壁緊貼，造成周界風(fēng)無(wú)法通過(guò)，起不到冷卻作用，燃燒室壁面更易過(guò)熱，引起壁面燒損。從圖3可以看出，3號(hào)角二級(jí)燃燒室出口變形側(cè)壁面已經(jīng)嚴(yán)重?zé)龘p。

3.3 改進(jìn)措施

（1）改進(jìn)油噴嘴。經(jīng)重新核算，將噴嘴由12號(hào)改為10號(hào)，不同噴嘴在不同壓力下的流量對(duì)比如表5所示。

（2）加強(qiáng)冷卻，增大助燃風(fēng)；增加周界風(fēng)接口管直徑；在助燃風(fēng)支管上加裝就地壓力表，反應(yīng)鍋爐四角就地實(shí)際壓力，為運(yùn)行調(diào)節(jié)提供信號(hào)。以前是開(kāi)度控制，若閥門有磨損或者故障，在開(kāi)度到位時(shí)，實(shí)際的風(fēng)量可能和設(shè)計(jì)值不同，現(xiàn)改為風(fēng)壓控制，調(diào)節(jié)閥門以就地壓力為準(zhǔn)，直接調(diào)至設(shè)計(jì)值。

表5 噴嘴流量對(duì)比

（3）對(duì)內(nèi)部燃燒室進(jìn)行改進(jìn)。使用加強(qiáng)筋將一、二級(jí)燃燒室以段焊方式連接，從而加強(qiáng)固定強(qiáng)度；在一、二級(jí)燃燒室間加裝導(dǎo)流條，改變部分一次風(fēng)的風(fēng)向，使一次風(fēng)可以吹過(guò)連接段后的空間，加強(qiáng)冷卻與擾動(dòng)。

（4）對(duì)二級(jí)燃燒室進(jìn)行改進(jìn)。將二級(jí)燃燒室與周界風(fēng)的支撐筋板從原來(lái)的4個(gè)改為8個(gè)，使二級(jí)燃燒室與外壁的周界風(fēng)通道不易被壓縮，起到支撐與固定作用，如圖4所示。

圖4 二級(jí)燃燒室改進(jìn)后的支撐

（5）加強(qiáng)運(yùn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)煤種變化及時(shí)調(diào)整微油點(diǎn)火參數(shù)值，鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中適當(dāng)提高一次風(fēng)風(fēng)速。

改進(jìn)后鍋爐重新啟動(dòng)，采用新的油噴嘴完全可以滿足鍋爐升溫升壓的要求。增大助燃風(fēng)，提高一次風(fēng)速，有效降低了燃燒器壁溫，未再出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，檢查也未發(fā)現(xiàn)積焦現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）巨化熱電廠440 t/h鍋爐經(jīng)微油點(diǎn)火技術(shù)改造后，能夠適應(yīng)鍋爐升溫升壓、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、帶負(fù)荷及低負(fù)荷穩(wěn)燃等不同工況，為發(fā)電廠創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）針對(duì)運(yùn)行中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，找到了造成燃燒器壁溫高和變形的原因，提出的改進(jìn)措施實(shí)施后效果良好。

[1]潘國(guó)傳．微油點(diǎn)火燃燒器技術(shù)及其應(yīng)用[J]．浙江電力，2006，25（5）∶16-18.

[2]隋建才，杜云貴，劉藝，等．我國(guó)電站鍋爐新型節(jié)油點(diǎn)火燃燒技術(shù)現(xiàn)狀[J]．電站系統(tǒng)工程，2007，23（5）∶5-6．

[3]李文蛟，周孟．煤粉爐微油點(diǎn)火燃燒器設(shè)計(jì)[J]．應(yīng)用能源技術(shù)，2007（10）∶16-19．

[4]王緒科．445 t/h煤粉爐微油點(diǎn)火裝置改造研究[J]．應(yīng)用能源技術(shù)，2010，153（9）∶28-30.

[5]汪志華，孫萍.微油點(diǎn)火技術(shù)及其應(yīng)用[J].湖北電力，2011，35（2）∶34-36.

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（本文編輯：陸瑩）

Application and Improvement of Tiny-oil Ignition Technology for 440 t/h Boilers

LIN Guo-hui，JIANG Xue-feng
（Thermal Power Plant of Juhua Group Corporation，Quzhou Zhejiang 324004，China）

On the basis of introducing tiny-oil ignition technology and in combination with practical operation of 440 t/h boiler of Thermal Power Plant of Juhua Group Corporation，the paper proposes a improvement scheme for ignition system for implementation and application and analyzes the economic benefits.The paper analyzes problems in boiler operation after retrofit and proposes the improvements.It is proved by practice that the measures are pragmatic and can better solve the problems.

tiny-oil ignition；440 t/h boilers；burner；application

TK227

：B

：1007-1881（2013）07-0042-04

2012-11-05

林國(guó)輝（1981-），男，山東魚(yú)臺(tái)人，工程師，從事發(fā)電廠鍋爐設(shè)備管理及檢修工作。