摘要：宏伟热电厂5台锅炉进行微油点火改造，利用该技术使燃料在极短的时间内蒸发汽化并完成燃烧，通过冷态启动测试后，在燃烧初期和燃烧后期，节油率分别可达90%和91.6%，经济效益显著。并且气化助燃油枪技术点火稳定，燃尽率高，在应急及稳燃需求时可快速投入，保证燃烧稳定。
关键词：宏伟热电厂；微油点火改造；经济效益；燃烧稳定
1 引言
锅炉在运行过程中，点燃煤粉及稳燃的关键设备是燃烧器，煤粉在燃烧器内着火特性的好坏，对锅炉的安全和效率方面起到决定性作用。点火现存在的主要问题是如何提高煤粉的燃尽率以及如何减少燃烧器烧损和结渣现象等。
微油点火技术在锅炉启动以及稳燃阶段，节油率一般可以达到80%以上，在煤质较好的情况下会更高，并且该技术对煤种的适应性强，能够满足不同煤粉的需求。
2 锅炉及机组概况
本文中锅炉为哈尔滨锅炉厂有限公司生产的高压、自然循环、单炉膛平衡通风结构Π型褐煤锅炉，采用回转式预热器。锅炉设计燃用扎兰诺尔褐煤，制粉系统采用两介质（高温炉烟、热风）干燥、风扇磨直吹式系统。锅炉改造前采用重油为原料使用大油枪点火，改造后将采用微油点火方式。
3 微油点火技术基本原理
3.1 微油点火气化油枪雾化原理
微油气化油枪的工作原理是：利用喷气式航空发动机的“机械雾化+油燃烧室”技术，将燃料油挤压、撕裂、破碎，产生超细油滴后，通过高能点火器引燃，在合理设计的油燃烧室完成强烈燃烧，同时巧妙地利用燃烧产生的热量对燃油进行加热、扩容，使燃油在极短的时间内蒸发气化，由于燃油是在气化状态下燃烧，可以大大提高燃油火焰温度，并急剧缩短燃烧时间。
本次改造设计的微油枪气化后的燃烧火焰整体温度高达（1600~2000）℃，并且具有强烈的红外热辐射能力，能够使通过油枪火焰的煤粉迅速的，最大程度的燃烧，能量得以完全放大，进而逐次点燃二级、三级煤粉，从而实现电厂锅炉启动、停止以及低负荷稳燃的需求。
3.2 微油点火燃烧器工作原理
微油点火技术，其原理是利用微量的油（40kg/h~60kg/h），通过专门设计的燃烧器，利用能级放大原理，点燃大量的煤粉（12~15t/h），从而达到节省锅炉启动和低负荷稳燃用油的目的[1]。燃油系统分两部分:一是给微油燃烧器供油，二是给烟道加热器供油。
微油点火燃烧器的冷炉启动工作原理是：微油气化油枪与高强度油燃烧室配合，燃烧后形成温度很高的油火焰。高温油火焰引入煤粉燃烧器一级燃烧区，当浓相煤粉通过气化燃烧高温火核时，煤粉温度急剧升高、破裂粉碎，释放出大量的挥发分，并迅速着火燃烧；已着火燃烧的浓相煤粉在二、三级室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉，实现了煤粉的分级燃烧，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。满足了锅炉启、停及低负荷稳燃的需求。
气膜冷却二次风主要用于保护喷口安全，防止结焦烧损及补充后期燃烧所需氧量。微油点火燃烧器的结构示意图如下：
3.3 微油点火系统
根据宏伟电厂锅炉燃用煤质的情况，经过详细的设计计算，将在#1、2炉下层燃烧器（#3~5炉的#2、#5角上、下层燃烧器）改造成微油点火燃烧器。
微油煤粉燃烧器为三级放大引燃方式，当煤粉被流线型浓淡分离装置浓缩后，浓相煤粉通过一级燃烧室，煤粉受到高温油火焰的冲击加热，挥发分快速析出，并被迅速引燃。第一级引燃的煤粉再引燃第二级和第三级煤粉，达到在冷炉状态下，用微油点燃煤粉的目的。在不积粉的条件下，尽可能降低初始一次风量以降低风速；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才能进一步提高微油点火的可靠性以实现安全、高效、稳定地点火。
4 锅炉冷态点火启动
4.1 启动升温、升压速率
根据给煤机最低频率10%计算，最大量26t/h计算，磨煤机的最低启动给煤量为3t/h。本次应用微油点火技术进行冷炉点火启动时，初期为投粉量3t/h，满足最低要求。同时锅炉启炉初期的升温、升压速率，经过试验确定也符合正常要求。
4.2 微油点火燃烧器的运行特性
微油点火是利用微油枪在燃烧器内形成高强度火焰来点燃煤粉，在运行过程中需要防止燃烧器内的火焰烧损燃烧器。从投油运行，燃烧器壁温均＜500℃，喷口无结焦现象，燃烧器运行稳定且安全。说明微油燃烧器设计能很好防结焦、烧损功能。为了安全起见，投入微油枪前，要确保磨煤机已通风。
从机组运行情况分析，微油枪退出运行后，微油燃烧器作为主燃烧运行，煤粉着火距离适中，喷口周围无结焦，燃烧器壁温＜500℃，完全能满足锅炉运行的要求。
4.3 微油点火启动过程中的煤粉燃烧效率
冷态点火启动时，由于点火初期炉膛温度和二次风温均较低，煤粉进入炉膛后还无法自燃，不利于煤粉的燃尽，此时投入煤粉时，煤粉燃烧效率为90％。点火初期投入煤粉，会有一些未燃尽飞灰沉积到尾部受热面，特别是空气预热器。由于煤粉燃尽率较好，飞灰中的挥发份和可燃物含量少，正常运行时是不会发生尾部受热面二次燃烧问题，建议在微油点火期间加强尾部受热面吹灰。
5 总结
⑴ 气化助燃油枪技术点火稳定，燃尽率高，在应急及稳燃需求时可快速投入，保证燃烧稳定。气化微油点火技术实现冷态投油点火，冷态带粉点火燃烧稳定，符合锅炉升温升压要求。微油枪燃烧稳定，磨煤机无燃烧及锅炉无灭火等不良现象。
⑵ 微油燃烧器点火投煤后煤粉能顺利点燃，火焰明亮。给煤机给粉量增加，燃烧器喷口火焰温度始终保持在1200℃以上，喷口燃烧明亮，燃烧器长期运行壁温正常、不结焦。同时撤出微油枪时微油燃烧器作为主燃烧器运行时，锅炉一切参数正常。
⑶ 微油点火不仅可以用于锅炉的冷态启动，同时也适用于锅炉的低负荷稳燃。
论文作者:张天封
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/7
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