微油点火技术在600 MW火电机组褐煤锅炉中的应用

王金山

摘 要：该文以大板发电公司发电公司一期工程2×600MW汽轮发电机组的锅炉为例，详细介绍微油点火技术在600MW对冲燃烧褐煤锅炉的使用情况。该技术具有冷炉升炉节油率高、可靠性高、安全性好、少油点火全程自动监控、对风速风粉浓度及煤质等参数变化适应能力比较强、基本无维护工作量、便于生产管理等特点。少油冷炉点火稳燃技术作为一种应用于电站锅炉启动、停止以及低负荷稳燃的新节油技术，具有良好的经济效益和社会效益。

关键词：火电机组 微油点火 褐煤 对冲燃烧锅炉 燃烧器

中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（b）-0001-02

内蒙古大板发电有限责任公司成立于2006年8月，是由中国电力投资集团公司和东北电力开发公司共同出资组建的。大板电厂现有600MW空冷发电机组两台，燃煤锅炉均为亚临界压力、单炉膛平衡通风的自循环汽包锅炉，型号为B&WB—2080/17.5—M。该锅炉是由北京B&W公司依据美B&W公司锅炉技术并结合当地燃用煤质特性和自然条件进行性能、结构优化设计的亚临界参数RBC锅炉，分别于2009年11月和2010年2月投产，现运行状态良好，对内蒙地区电网结构调增、拉动地区经济起到积极作用。微油点火技术是近年来火电厂锅炉点火的一项新技术，其本质上是通过专门的燃烧器直接运用煤粉多级燃烧能量逐级放大技术、气化微油量燃烧技术点燃燃烧器内的煤粉，从而达到锅炉微油点火、低负荷稳燃的目的[1-2]。目前在我国火电行业生产过程中，煤炭仍然是主要的能源补给形式[3-4]，为提高煤质着火性、低负荷时的燃烧稳定性，每年也要消耗掉大量的燃料油，为电站运营增加了运行成本。该文结合大板发电站机组的结构特点以及微油点火技术的设计与实践，对褐煤微油点火技术的设计以及大板电站的应用进行简述，为电力行业推广微油点火技术提供技术经验。

1 大板电站褐煤锅炉系统组成

大板电站发电采用的原煤为白音华煤矿的老年褐煤，锅炉系统由磨煤机、煤粉管道、煤粉燃烧器、空气预热器、冷热一次风道、二次风道、锅炉大风箱等组成。

1.1 制煤粉系统

大板RBC锅炉采用中速磨煤机正压直吹式制粉系统，配备MPS225HP-II 型中速磨煤机，采用SLK型静态分离器进行煤粉细度调整。锅炉设计燃时以白音华煤矿褐煤作为发电用煤，白音华煤矿褐煤的煤质情况参见表1。

1.2 煤粉燃烧器

锅炉炉内配置42个B&W标准的DRB-XCL（Dual Register Burner-Axial Control Low NOx）低NOx双调风旋流燃烧器，采用前后墙对冲燃烧方式，前墙分四层，后墙分三层，分别布置在锅炉前后墙水冷壁上，每层各有6只燃烧器；在前后墙共布置了42只点火油枪，与燃烧器构成一一对应关系。

锅炉D层燃烧器设置了微油点火装备，锅炉膛上部布置屏式过热器，炉膛折焰角上方有二级高温过热器，水平烟道垂直于再热器布置。D层尾部的竖井由前后两个烟道隔墙分隔，其中前烟道内布置水平再热器，后烟道布置过热器、省煤器；为了分流烟气以保持控制负荷范围内的再热蒸汽出口温度，在分烟道底部设置烟气调节挡板装置。烟气通过调节挡板后可汇集于空气预热器中。每台锅炉配两台轴流式送风机和引风机，以满足锅炉通风的需要。采用两台轴流式一次风机为磨煤机提供负荷风及密封风。另外，在一、二次风道入口装有暖风器。

1.3 空气预热器

锅炉配备两台33VNT 2400（150）型三分仓回转式空气预热器，均由豪顿华工程有限公司设计生产。预热器旋转方向依次为经过烟气、一次风和二次风。烟气和空气流向相反，即烟气向下、一次风和二次风向上。通过改变扇形板和轴向密封板的宽度可以实现双密封和三密封，以满足电厂对空预器总漏风率和一次风漏风率的要求。根据技术协议规定：锅炉燃用设计煤种，在最大连续蒸发量B-MCR时，空气预热器的漏风率（单台）在投产第一年内不高于6%。

锅炉蒸汽温度调节方式采用两级喷水减温；再热蒸汽是利用设置在尾部分烟道底部的烟气调节挡板来调节再热器出口温度，事故情况下采用设置在再热器冷段入口管上的事故喷水减温器来调节。

1.4 静电除尘器

每台锅炉后部安装两台干式、卧式、板式双室四电场静电除尘器，均由福建龙净环保股份有限公司设计生产。省煤器和电除尘器的飞灰采用气力输送，炉底采用固态连续排渣由一台钢带式输渣机和斗式提升机直接将渣提升到钢制储渣仓。每台锅炉配备一套湿法烟气脱硫装置（FGD）用于除去烟气中的二氧化硫，吸收二氧化硫后的石灰石浆液经浓缩和脱水，制成石膏后进入石膏库或石膏仓贮存。

2 微油点火系统组成

大板电站微油点火系统由点火系统、辅助系统以及一次风加热系统组成，利用少量燃油直接点燃煤粉而实现机组冷启动。

2.1 微油燃烧器

锅炉D层装有气化微油燃烧器，当锅炉点火启动时、或锅炉处于低负荷稳燃阶段，均可利用调节油压进行简单的机械雾化，即将燃油挤压破碎形成微小油滴，再利用高速射流的压缩空气对燃油滴直接二次击碎，雾化成超细油滴，再通过高能点火器引燃，同时利用燃烧产生的热量对燃油进行加热、扩容，使燃油在气化状态下燃烧，可以大大提高燃油火焰温度，并急剧缩短燃烧时间。同时，燃烧器中需高速射入空气以补充燃烧所需氧气；火焰喷入煤粉燃烧器内可直接点燃燃烧器中的煤粉，如此仅用微量油即可启动锅炉，达到锅炉稳燃的目的。气化燃烧后的火焰蓝色，传播速度快，中心温度高达1500～2000 ℃，可作为高温火核在煤粉燃烧器内直接点燃一级煤粉，从而实现电厂锅炉冷炉启动及低负荷稳燃。

2.2 燃油系统

为实现微油点火，在气化微油油燃烧器需配备专用气化微油枪，微油系统中每一个分支上均配置气动油角阀和截止阀。气化微油枪与油燃烧室配合工作，燃油燃烧后形成温度很高的火焰，进而引入煤粉燃烧器中，当高压气流带着浓相煤粉通过高温火核时，煤粉整体温度将急剧升高并释放出大量的挥发物，故可以迅速燃烧。已经燃烧的浓相煤粉进入二次室内后，将与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉，实现炉内褐煤煤粉分级燃烧， 进而达到加速炉内煤粉燃烧的目的。燃油系统的稳定运行对满足炉内点火、停机以及低负荷稳定燃烧的需求。endprint

2.3 压缩空气系统

压缩空气系统用于推动炉内煤粉的运行，一般可与烟油系统的油枪配合使用，通过气化微油枪前期的供氧风道提供主燃风，加快燃油器内燃油雾化与燃烧。

2.4 助燃风系统

助燃风系统用来为气化微油油枪提供一定的后期燃烧的氧量，为气化微油枪及油燃烧室提供冷却以及在气化微油系统停运时保持油燃烧室的清洁，防止管道内煤粉进入，污染油枪及火检。

2.5 一次风加热系统

当机组冷态启动时，可借助一次风加热系统调节混合风挡板及暖风器进口挡板，控制加热系统提高冷油温度，以满足D磨的风量、温度等方面的要求。

3 微油点火技术在大板发电中的应用

大板发电公司发电#1机于2014年5月4日启动，微油点火一次成功，采用微油点火系统点燃煤粉燃烧器中的大量煤粉，从而达到锅炉冷炉微油点火、低负荷稳燃的目的。运行初期，磨煤机出力较小，导致炉内煤粉燃烧效果一般，后期通过调整给煤量和煤粉控制，燃烧效果明显提高，确保锅炉升温、升压的平稳控制。微油燃烧器在投粉前位于燃烧器中的微油点火枪处于投运状态， 磨煤机入口风温达到规定值后即可投煤。微油点火初期炉内升温、升压曲线如图1所示，在点火升温过程中，给煤的最低给煤率控制在20～30 t/h，开启给煤机的下煤闸板后，为保证点火升温过程及水动力过程的稳定性，水煤比值远远大于正常运行时的8：1，由于初期燃尽率较低，所以此阶段主蒸汽的最大升温速率为1.2 ℃/min， 最大升压速率为0.018 MPa/min，相关技术参数满足运行规程规定的升温、升压速率要求。此外，从图1中分析可知：（1）一次风速的高低对燃烧器内煤粉的点火和燃烧影响大，一般风速偏低会造成一次风管积粉甚至堵管，而风速过高又可导致煤粉点火推迟。因此选择合理的点火一次风速，对少油点火燃烧器的稳定燃烧较为重要。（2）煤粉浓度对少油点火燃烧有明显影响，在一次风速和助燃风压力不变时，增加给煤量时燃烧状况好。（3）少油点火过程中煤粉燃烧效率有待提高。使用少油冷炉点火技术，在油枪投用后即可投入煤粉，由于冷炉点火时炉膛温度和一、二次风温均很低，不利于煤粉的燃尽。在冷炉点火启动1.8 h后，测得飞灰可燃物达到10%，煤粉燃烧率可达到90%。随着机组工作时间的延长，锅炉膛内温度、一次风温度、二次风温度均有提高，煤粉燃烧效率逐步提高。（4）由于煤粉燃尽较为理想，少油点火期间即使有较多未燃尽煤粉聚集在尾部受热面，也不会发生受热面二次燃烧问题，当然，在使用少油启动过程中还是需要及时进行尾部受热面的吹灰。

4 结语

在常规锅炉点火启动过程中，为避免未燃尽的油滴粘污电极，锅炉电除尘器无法正常投入，大量烟尘直接排放到大气中，给环境带来严重的污染，同时烟气中粉尘会使锅炉引风机叶片造成磨损，这些均给电厂带来直接的经济损失。采用气化小油枪点火装置、微油点火技术，电除尘器可以在锅炉启动及低负稳燃时正常投入一电场，可大大减少粉尘的排放，避免了环境污染，给电厂带来巨大的经济效益及社会效益。经内蒙古大板发电厂微油点火技术的工程实践，对该技术总结以下几点，供今后相关火力发电厂技术改造时借鉴。

（1）采用微油点火技术，在冷炉状态下可以方便、快速、稳定地点燃煤粉，实现以煤代油，节油率可达90%；微油点火系统具有投资少，系统简单、使用安全可靠等一系列优点，经济效益非常可观，是一种值得大力推广使用地技术。

（2）保持给煤量20～30 t/h、一次风速20 m/s时，冷炉状态下均能稳定点燃煤粉，燃烧器出口火焰温度可达1000 ℃。微油点火技术对一次风速和煤粉浓度的适应性很广。

（3）通过调整给煤量能很好地控制锅炉升温、升压，启动过程中的过、再热器壁温未出现超温现象。

（4）在少油启动过程中，煤粉燃尽情况比较理想，在冷炉状态微油点火技术不会造成尾部受热面的二次燃烧。

参考文献

[1] 陈嘉铨.褐煤及其燃烧技术简论[J]. 云南电力技术，1997（2）：38-42.

[2] 潘挺.亚临界600MW褐煤锅炉设计要点[C]//中国动力工程学会锅炉专业委员会.中国动力工程学会锅炉专业委员会2012年学术研讨会论文集.中国动力工程学会锅炉专业委员会，2012.

[3] 张晟.元宝山电厂引进600MW机组褐煤锅炉燃烧技术研究[D].华北电力大学，2001.

[4] 李卫东，张昀，许传凯，等.褐煤锅炉燃烧设备的选型[J].中国电力，2011（2）：49-53.endprint