微油复合点火改造实现节能降耗

1、.微油复合点火改造 实现节能降耗王国红 王宏光 刘文利（通辽霍林河坑口发电有限责任公司 霍林 郭勒市 029200）【摘 要】节油工作作为节能工作的重要组成部分，应从电厂设计、设备、选型、施工、检修及运行等全过程加强节油管理，并根据实际情况积极采用成熟、可靠的点火及稳燃技术对锅炉进行改造，大幅度降低火力发电厂用油。因此，大油枪改造技术为发电厂节油工作提供了强有力的节油手段。坑口公司为响应国家进一步降低燃油消耗的号召，经过充分调研和论证，于2009 年7 月对2 号锅炉进行微油点火系统改造，改造后的调试和应用证明，微油点火改造对于燃用霍林河褐煤和正压直吹式制粉系统是可行的。2009 年10 月对

2、1 号锅炉进行微油点火系统改造。【关键词】燃油 节能 点火 改造1 概述微油点火技术是节油点火技术的一种，是使微量油枪在特殊设计燃烧室内高强度燃烧，以很小的燃油量获得一个刚性较强、温度很高的高温稳定火炬，当煤粉流通过火炬时很快受热，并使煤粉颗粒破裂粉碎，迅速被点燃，少量煤粉燃烧后，利用煤粉燃烧自身的热量再去引燃更多的煤粉，采用功率放大的原理，达到最终点燃大量煤粉的目的。微油点火技术依据分级燃烧的原理，使煤粉在点火初期就已尽可能的充分燃烧，从而达到锅炉启动使用燃煤和低负荷稳燃的目的。该技术可以大幅度减少锅炉点火启动和助燃用油，降低发电成本，为公司创造巨大效益。坑口发电公司2 号机组为600MW

3、亚临界燃煤空冷汽轮发电机组，锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司根据引进的美国ABB-CE 燃烧工程公司技术设计制造的亚临界压力，一次中间再热，单炉膛，强制循环汽包锅炉；型号为 HG208017.5HM12。锅炉整体型布置，全钢构架悬吊紧身全封闭结构。锅炉设计压力 19.95MPa，最大连续蒸发量为 2080t/h，额定蒸发量为 2005 t/h，额定蒸汽温度 541。设计主燃料为霍林河褐煤，低位发热量 12190kj/kg。燃油为 0 号轻柴油，发热量 42705 kj/kg。炉膛燃烧方式为正压直吹四角切圆燃烧，燃烧器喷口可摆动。断面尺寸20052mm×20193mm， 炉膛容积 2522

4、8m3。 炉膛上部布置有墙式再热器、 分隔屏过热器、后屏过热器、后屏再热器。水平烟道中布置有末级再热器、末级过热器和立式低温过热器。后烟道竖井布置水平低温过热器和省煤器。后烟道下部布置有两台三分仓回转空气预热器。炉膛高热负荷区域采用内螺纹管膜式水冷壁，水循环方式为强制循环，三台炉水循环泵电机由德国 KSB 厂家生产，三台炉水循环泵由德国 KSB 水泵厂生产。炉膛四角布置摆动式燃烧器，燃烧器上方布置高位 OFA 燃烬风，保证 NOx 排放值。制粉系统配置 7 台 MPS225HP型中速辊式磨煤机，锅炉燃用设计煤种满负荷运行时，6 台运行 1 台备用。设计煤粉细度 R90= 37 %。锅炉采用二级

5、高能点火系统，整台炉共布置 16 支油枪（每角 4 只） ，油枪采用机械雾化喷嘴，点火枪和油枪均为可伸缩式，设计油枪的最大出力为 20MCR 负荷。锅炉全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇221采用冷炉点火， 将A 层4 台主燃烧器改造为兼有等离子点火功能的燃烧器。在锅炉点火和稳燃期间，该燃烧器具有等离子点火和稳燃功能；在锅炉正常运行时，该燃烧器具有主燃烧器功能，且在出力方面及燃烧工况与原来保持一致。根据原主燃烧器的结构，等离子发生器采用径向插入方式。公司于2009 年7 月对2 号锅炉A 层的4 台燃烧器进行了微油等离子复合点火系统的改造，改造后的启动和运行情况

6、表明，微油等离子复合点火燃烧器是锅炉节油点火和低负荷稳燃的有效手段。2 前期准备和施工2.1 公司对微油点火改造项目非常重视，在项目改造的初期就作为公司年度重大节能项目进行管理和规划，公司各部门在进行了前期调研、技术方案论证、项目评标，过程落实与配合等相关工作后，制定了详尽的项目计划安排并立即开展工作。公司首先进行了前期资料的收集和整理工作，准备了大量、详实的设计、设备资料，在掌握了第一手资料后，于2009 年2 月开始赴进行调研工作，对微油点火系统改造的设计、制造、安装、调试等问题进行了深入细致的考察，撰写了微油点火系统改造项目的可行性研究报告，对改造的可行性和必要性进行了论述。2 号锅炉微

7、油点火改造项目立项获公司批准后，立即进行项目招投标和评标工作，最后确定了艾佩克斯科技（北京）有限公司为本项目的供应商。为了对完善改造方案，双方技术人员多次就有关问题进行交流和讨论，针对霍林河褐煤和正压直吹式制粉系统的特点，制定了改造方案并进行了优化完善。2.2 施工中的重点问题为保证项目的顺利进行和按期完成，在改造的过程中，加强关键节点的控制和管理，炉前油管路的动火作业至关重要，如何保证施工安全，安全措施极为关键，针对系统复杂的情况，制定了细致严密的隔离措施，并且使用压缩空气进行吹扫，由于措施严密可靠，使得油管路的施工得以安全顺利完成。为了保证油管路的施工质量，我们按照较高标准施工进行质量控制

8、，对施工的燃油系统管路的焊口进行百分之百焊口的检验，共计检验焊口180 个，发现问题焊口6 个，全部进行了整改。在施工过程中，不断完善优化方案由于是在已投产的设备上进行改造施工，为了使系统更加合理、完善，在施工过程中，我们结合现场的实际情况，对系统进行了进一步优化，为了对微油系统的流量能够得到精确测量，将微油系统的供油管路取自炉前油系统供油流量计之后。方案的不断优化，使得项目更趋合理完善。3 复合点火应用性分析为保证等离子发生器正常工作，对电源、压缩空气、冷却水、水质等均有控制要求。等离子发生器负荷电流为 280350 A，电弧电压为 250400 V，按最大电流和电压计算，功率小于 150k

9、w。经换算，1kwh 的电能约等于 0.085kg 轻柴油的热值，150 kw 离子发生器的功率仅相当于 12.7kg/h轻柴油的热值。目前等离子点火技术受到点火能量的制约，很难继续增大。现阶段等离子发生器最大功率为 300 kw，难以满足劣质煤的点火需求。在低负荷运行时，往往存在锅炉低负荷灭火事故隐患。因此，急需一种有效的技术措施以弥补等离子点火的不足。公司根据微油与等离子两种类型的全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇222点火与稳燃方式，在现场使用的实际情况，采用了微油等离子复合点火稳燃技术， 微油点火技术源于等离子点火技术，二者燃烧器原理和结构都十分相似，不

10、同之处在于点火热源。同时，常用的等离子点火装置和微油点火装置的煤粉燃烧室在结构上大同小异，具有煤粉气流浓缩、分级点燃煤粉、能量逐级放大以及初级点火过程在煤粉燃烧器内部完成的绝热燃烧等共同技术特点。微油等离子复合点火稳燃技术将上述二者结合，在等离子点火装置上的煤粉燃烧室中，增装微油枪，由微油枪、等离子枪共同点燃煤粉气流。微油点火技术是以高压电火花在油燃烧室点燃燃油，用油火焰点燃煤粉气流，以煤粉气流的火焰代替大油枪的火焰，达到以煤代油的目的。对于已经加装等离子点火装置的机组，当等离子点火器不能发挥作用时，利用微油点火技术，可以及时地点燃煤粉气流，提高煤粉燃尽率，以保证机组的安全运行，从而大大提高机

11、组的运行可靠性和经济性。它的优势在于：1、复合点火技术提高了等离子点火的可靠性，增大了点火能量，加强了等离子点火系统对煤质的适应性，提高了机组点火启动初期的煤粉燃尽率，保证机组运行安全。2、复合点火系统可以在原有的等离子点火装置的基础上加以改装，节约成本，经济实用。3、复合点火系统增加设备不多，部分设施可以共用。4、复合点火系统操作方便，点火启动机动灵活。5、复合点火技术极大的降低了锅炉启动的耗油。4 系统改造后控制逻辑为保证锅炉系统的安全，复合点火系统的监测与控制系统受 FSSS 的控制，当锅炉发生主燃料跳闸（MFT）时，立即关闭四角微油点火系统的油阀，并禁止再次开启油阀，当锅炉允许点火时，

12、才能复位。（1） DCS 控制时微油点火系统逻辑1）各台燃烧器微油系统启动的外围必要条件：a无 MFT 发生；b燃油压力在 0.30.7MPa；c空气压力在0.30.7MPa；d一次风风速12m/s。2）有以下情况之一微油枪点火器启动15 秒：a微油枪点火器启动指令；b微油枪层微油点火启动指令；c微油枪点火启动指令。3）有以下情况之一微油枪点火器停止：a1 角微油枪点火器启动15 秒后；b1 角微油枪点火器停止指令。4）吹扫阀没有开启时，有以下情况之一1 微油枪燃油阀开启：a微油枪燃油阀开启指令、1 角微油枪点火器启动反馈；全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇22

13、3b微油枪层微油枪点火启动指令、1 角微油枪点火器启动反馈；c微油枪微油点火启动指令、1 角微油枪点火器启动反馈。5）有以下情况之一微油枪燃油阀关闭：a微油枪层微油点火停止指令；b微油枪微油点火停止指令；c微油枪燃油阀关闭指令；d角微油枪微油阀开启反馈30 秒后、1 角微油枪火检没有 2 秒；e主燃料 MFT 跳闸；fOFT 发生。6）有以下情况之一微油枪空气阀开启：a微油枪空气阀开启指令；b微油枪层微油点火启动指令、微油阀开启；c微油枪微油点火启动指令、微油阀开启。7）有以下情况之一微油枪空气阀关闭：a微油枪层微油点火停止指令、1 角微油阀关位反馈；b微油枪微油点火停止指令、角微油阀关位反馈

14、；c微油枪空气阀关闭指令；d微油枪燃油阀开启30 秒后、火检信号没有 2 秒；e主燃料 MFT 跳闸；fOFT 发生。8）有以下情况之一时吹扫阀开启120 秒：a油枪吹扫指令、微油阀关闭3 秒后；b微油阀关闭。9）以下情况均满足时跳A 层磨煤机：a微油枪无火检信号2 秒，且无 A 磨对应燃烧器喷口火检信号；b燃油阀开启；c锅炉负荷小于某一设定值；d对应角大油枪未投入。（2）就地控制时操作程序1）按住点火器启动按钮时，点火器启动，松手时点火器就停止；2）按一下油阀开启按钮，油阀开启，按一下油阀关闭按钮，油阀关闭；如果油阀开启后30 秒内无火检信号进来，自动关闭油阀；如果30 秒内有火检信号，则油

15、阀保持开启；在30 秒后如果火检信号丢失，自动关闭油阀；在火检信号存在时，只有按一下油阀关闭按钮，油阀关闭；3）按一下压缩空气阀开启按钮空气阀开启，按一下空气阀阀关闭按钮空气阀关闭；4）油阀关闭后吹扫空气阀自动吹扫 2 分钟，其他时间按住开启按钮时吹扫才开启，松手时吹扫阀关闭。全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇2245 复合点火系统设备改造及系统运行调试5.1 设备改造情况5.1.1 微油系统供油管路取自炉前油循环流量计后，于与微油流量计共同计量，便精细准确计算供油流量；5.1.2 微油系统二次风取自冷一次风管道；5.1.3 微油系统设置平衡罐，利用压缩空气压力

16、维持平衡罐压力，压缩空气取自炉前杂用压缩空气系统；5.2 冷态安装调试情况设备安装结束后即开始进行系统的冷态调试工作，完成就地与DCS 传动试验、进行DCS 程控试验（油枪角阀、吹扫阀、雾化阀、油枪火检、图像火检），图像火检冷却风机联动试验等。5.3 热态调试情况（1）微油枪燃烧情况 系统热态调试从7 月27 日14 时开始，分别进行了吹扫和点火枪调整。17 时20 分A 层全部4 支微油枪成功投入并稳定燃烧，微油系统压力0.65 MPa，油温22，4 支微油枪出力为680kg/h，油火检稳定，火炬钢性较强，燃烧良好，燃烧器壁温正常。观察2 号炉烟筒，烟气没有发黑现象。（2）煤粉燃烧情况 18

17、 时05 分，启动1A 磨煤机运行，以等离子小炉膛加热一次风温至240，给煤机煤量每台30/h，就地观察四角燃烧器火焰明显增大，燃烧良好。20 时00 分，取捞渣机渣样进行目测观察，无明显碳粒，燃烧充分；化学取样化验可燃物为0.94，基本已经完全燃烧，检查图像火检系统运行正常。微油母管压力0.63 Mpa。（3）微油点火模式退出 7 月28 日5 时，将磨煤机1A 出力加至75 吨，相继启动1B、1C、1D磨煤机，14 时15 分，机组负荷240MW，切除1A 磨煤机微油模式，启动共耗油8.3T。5.4 调试中的问题5.4.1 助燃风压力调整系统启动初期，助燃风压力无法建立，调整一次风压力仍无

18、改观，检查发现在燃烧器不运行的情况下，阻力根小，助燃风压力无法建立，将一次风压提至9.5KPa，投运燃烧器后压力恢复正常。5.4.2 油枪堵塞微油枪投入初期，由于管路焊口返工等原因，管路内杂质较多，堵塞油枪，就地进行放油、清理、冲洗、吹扫，将管路清理干净后，运行正常。6 复合点火运行方式情况分析6.1 运行条件6.1.1 满足煤粉着火特性微油点火系统采用微油枪产生火焰直接点燃煤粉，当炉膛温度较低时，含粉气流难以通过卷吸全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇225炉内热烟气加热点燃，主要利用自身火焰传播热量，促使含粉气流全部着火。经理论研究和试验得出影响微油点燃煤粉的

19、主要因素如下：（1）煤质条件：燃煤挥发份含量越大、灰份含量越小越易点燃；（2）煤粉浓度：煤粉浓度较大，析出挥发份较多，有利点燃煤粉。但煤粉浓度过大，也对点火不利；（3）煤粉细度：煤粉越细，煤粉表面与火焰接触面积越大，煤粉颗粒所需点火热减小，则越有利于点燃；（4）一次风温：适当提高一次风的温度利于煤粉点燃与燃烬；（5）一次风速：在点火初期尽量减缓一次风速度，延长煤粉气流在高温停留时间，利于点火，在煤粉着火之后再提高风速；（6）点火能量：点火能量指微油枪出力的大小，出力过小对点火不利。对于直吹式制粉系统，可通过调整磨煤机给煤量来控制投入粉量，同时设置高效低阻的浓缩装置，满足点火时所要求的0.10.

20、6kg/kg 的煤粉浓度。6.1.2 适应机组启动曲线微油点火系统煤粉点火的基本要求包括高效稳定安全地着火燃烧、不爆燃、不发生二次燃烧等。因此，除微油点火煤粉燃烧器要求结构合理、辅助系统配套完善之外，还需正确调整一次风风速、煤粉浓度等参数。在不积粉的条件下，尽可能降低初始一次风量以降低风速。并在满足启动曲线的条件下，提高煤粉浓度并要求各管间风粉分配均匀。为保证启动安全，锅炉投运微油点火煤粉燃烧器启动时，要求与机组启动曲线相适应。控制初始投入热功率，平滑地升温升压，控制炉膛出口温度，保证各受热面金属管壁不超温，均为满足启动曲线的基本要求。对于直吹式机组微油点火系统，所在层4 只微油点火煤粉燃烧器

21、同时投入，瞬间热功率较大，需正确调整与控制初始投入煤粉量，即调整磨煤机的给煤量。锅炉的初始投入功率一般为 57% BMCR，应满足初始投入功率不小于 5%BMCR 的要求。6.2 等离子微油的配合点火复合点火装置具有灵活机动的运行方式，可根据不同的工况需要分别对等离子枪和微油枪进行启动和调整。可采用以下运行方式：（1）等离子枪单独运行与原等离子点火系统运行相同，只使用等离子枪点火，不启动微油枪。该运行方式可用于煤质较好状态下的无油点火。（2）微油枪单独运行与原微油点火系统运行相同，只使用微油枪点火，不启动等离子枪。该运行方式可用于煤质较差状态下的微油点火。（3）等离子大功率运行，微油枪补充加大

22、热功率当煤质变化，等离子枪能量不足时，可在投入等离子点火的同时投入微油枪，以微油枪补充油量，增加点火能量。全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇226（4）等离子小功率运行， 微油枪喷油作为主要点火能将等离子枪的功率调整为较小，改变阴阳极之间的间隙，减少拉弧距离。可大幅提高阴阳极使用寿命，降低使用成本，减少维护维修工作量。等离子枪为微油枪拉弧点火，而微油枪只需喷油。7 复合点火经济效益情况分析7.1 节油效益计算针对机组现状，改造前，锅炉冷炉启动投用等离子装置，投用AB 层4 支大油枪，单支大油枪出力为 500kg/h，冷态启动时间 10 小时，锅炉启动一次耗油量为10 小时×0.5 吨/