少油點火與生物質燃燒機相結合在鍋爐上的應用
摘要：介紹了為減少煤粉鍋爐啟動用油，將少油點火與百葉窗水平濃淡煤粉生物質燃燒機結合，并且應用在一臺600MW的鍋爐上的設計、試驗和應用情況。點火小油槍的布置位置沒有按照傳統作法布置在下一次風口內，而是將其放置在緊鄰下一次風口的二次風口中，以避免其因磨損而失效。利用水平濃淡燃燒的特點，將小油槍火焰盡量沖向濃側煤粉氣流，以便盡可能充分混合。試驗表明，這種技術能夠可靠地點燃煤粉并穩定燃燒，取得了顯著的節油效果。此外，由于每支小油槍都配有專門的火焰檢測器，而且并入了FSSS系統使設備運行安全可靠。
1前言
  對于燃煤電站鋦爐四角布置的切圓生物質燃燒機，煤粉的著火是靠油槍來實現的。按照常規的設計，點火油槍布置在每個生物質燃燒機的二次風口當中，用來點燃煤粉。鍋爐啟動時首先點燃油槍，油槍運行一段時間后，爐膛內生物質燃燒機區的溫度達到煤粉的著火溫度，將含有煤粉的一次風送入爐內，煤粉著火后，再與油槍共同運行一段時間，直到煤粉燃燒和爐內運行工況穩定后，油槍退出運行，煤粉的點火過程結束。由于按照傳統方式，點火油槍布置在直流燃燒器的二次風口中，油槍與煤粉噴口的距離比較遠，而且這兩股氣流又互相平行，因此在點火時，燃油產生的熱量直接用于加熱煤粉的部分比較少，熱量利用率低，使得鍋爐點火日寸，燃油的消耗量很犬”。-臺600MW鍋爐冷態啟動正常狀態需要消耗燃油約200t左右[2]，而與煤的價格相比，燃油的價格要高出許多。為了降低機組的運行成本，提高經濟效益，人們研究開發出了各種無油和少油點火技術。
  少油點火又稱“小油槍點火’。這種點火方式設備投資和運行、維護費用比較低，是目前在我國電廠中應用比較多的一種點火和穩燃方式。它的主要特點是將油槍放置在一次風噴口內，由于這樣使得燃油產生的熱量能夠大部分直接用于加熱煤粉，使得燃油的點火熱量利用率大大提高，從面可以顯著地降低所需油槍負荷，以達到節油的效果。實踐證明，采用小油槍點火和助燃，確實可以明顯的減少鍋爐啟停和低負荷運行時的燃油耗量，降低運行成本，因此正逐步越來越受到電廠的關注。
2少油點火與水平濃淡生物質燃燒機相結合在一臺600MW鍋爐上的應用
  為了減少鍋爐啟動點火和低負荷穩燃時的燃油耗量，并且提高鍋爐最低不投油穩燃的能力，哈爾濱第三發電廠與哈爾濱工業大學合作，采用小油槍與百葉窗水平濃淡生物質燃燒機相結合的方式，在4號鍋爐進行少油點火的應用。
  4號鍋爐額定出力為2008Uh。鍋爐為亞臨界參數、強制循環、固態排渣煤粉爐。所配生物質燃燒機是四角切圓、大風箱擺動式生物質燃燒機。每支生物質燃燒機有6層一次風室，3層油風室。鍋爐設計燃料為煙煤，煤質分析見表1。每臺鍋爐配6臺RP 1003中速磨煤機（一臺備用），每臺磨出力65.97kg/h，直吹式制粉系統，一臺磨帶一層共四個一次風口。
  按照該爐以往的點火程序，首先點燃下兩層共8支大油卡A，待熱風溫度達到177℃時，磨煤機可以投運。最下層一歡風口先投粉，再投入第二層粉，與油槍共同運行一段時間后，隨著粉量的逐漸增加，爐膛溫度提高，煤粉燃燒穩定，再逐步停用油卡A，完成點火過程。每次大修后，即使按正常的冷態點火過程計算，耗油量也達200t/h左右。
  此次生物質燃燒機改造的目的是減少鍋爐啟停和低負荷穩燃時的點火用油，并且提高鍋爐最低不投油負的穩燃能力。
2.1 最下層一次風口改為百葉窗水平濃淡式生物質燃燒機
  采用百葉窗煤粉濃縮器將煤粉沿水平方向分成濃淡兩股氣流，煤粉被濃縮后，降低了著火溫度，并提高了點火熱量的利用率。此外，對于切圓燃燒，濃煤粉側處于向火側，而淡煤粉側處于背火側，從而改善了煤粉的著火和燃燒的穩定性，并且具有明顯提高鍋爐低負荷不投油穩燃能力及燃燒效率等優點。并且，濃縮器內全部為工業耐磨陶瓷材料，從而保證了設備運行的可靠性和使用壽命。
2.2在緊鄰的輔助二次風口處設置小油槍
  在現有的少油點火的應用實例中，都是將小油槍放置在下層的一次風口內，這樣可以使煤粉氣流與燃油火焰充分混合，提高燃油熱量的利用率。但是，這樣做有如下問題需要考慮：①將油槍、點火器等布置在一次風口內，長期運行時客易造成磨損，特別是一次風采用了濃淡燃燒后，降低了煤的著火溫度，提高了熱量利用效率，但是磨損情況將加劇，不易滿足所要求的使用壽命，而大機組對設備的使用壽命要求是較高的。②這樣布置后小油槍的火檢信號和煤粉的火檢信號不易區分，新增加的油槍火檢不易并入FSSS系統，而這對安全可靠運行是十分重要的，特別是對大型機組。③油槍配風等問題也不易解決。
  因此，此次改造首次結合水平濃淡燃燒的特點和鍋爐生物質燃燒機的具體結構，將小油槍、相應的點火器和火焰檢測器、油配風器等布置在其下方鄰近的輔助二次風噴口當中，并斜向上方，使油槍槍頭方向指向濃側煤粉氣流（見圖1）。
  由于在下一次風中采用了百葉窗式水平濃淡燃燒裝置，從而解決了對于直吹式制粉系統在投粉初期粉量不大的問題，使得在投粉時一次風口濃側有較高煤粉濃度，降低了濃側煤粉氣流的著火溫度。
同時，小油槍噴出的火焰亦沖向濃側煤粉，火焰能夠和高濃度煤粉充分混合。在一次風口濃側安裝有鈍體可以卷吸油燃燒時產生的高溫煙氣，以加熱煤粉氣流，從而確保了投粉時煤粉的穩定著火燃燒。此外，爐內的水平濃淡切圓燃燒，也有利于煤粉的著火和穩燃。當然，與將小油槍布置在一次風口內相比，這種布置方式燃油熱呈利用率要稍差，因此油槍負
可能要稍高一些
  小油槍為伸縮式，即在油槍停用時退出工作位置，從而保護了油槍不被燒壞。油槍配置有配風器，以確保婁鎏油槍霧化良好，燃燒完全并且火焰穩定。油濃煤粉側槍配有專門的火焰檢 圖1 小油槍布置圖測器，火檢的位置和角度要確保既能檢測到油火焰的情況，又不受鄰近的煤粉噴口火焰的影響。將新增加燃油系統及設備并入FSSS系統，以確保設備運行的安全性及可靠性。
2.3生物質燃燒機改造后的點火試驗和應用
  結合4號鍋爐的大修，將改造后的生物質燃燒機安裝完成。于2003年1月份首次進行小油槍點火投粉，間黑龍江電力科學研究院和電廠進行了數次小油槍點火、最低不投油穩燃負荷的試驗。鍋爐燃用的煤質為鶴崗煙煤。鍋爐冷態啟動點火后，現場觀察此時每支小油槍實際出力為800～900k~ho投粉前，為了反映一次風口附近實際的溫度狀況，采用K型熱偶作為溫度測量熱偶，對最下層濃淡生物質燃燒機一次風口處的溫度場進行了測旦，這時爐內僅維持四支小油槍運行。測量結果顯示，此時距最下層一次風噴口500mm處的溫度分布為509～5720C，600mm處的溫度分布達613～718℃，而鍋爐燃用的煤質為Vdaf在30%～40%的煙煤，可烈點燃煤粉，具備投粉條件。按照電廠原運行規程，投粉時熱風溫度要達到177℃。采用小油槍后，由于燃油熱量集中在一次風口附近，對煤粉著火十分有利，因此將投粉時的熱風溫設定為120℃以節省點火用油。當熱風溫達到120℃時，準備投粉，此時爐膛出口煙溫為210℃．
  投粉后，在初始粉量為13.79t/h、用四支小油槍點火的工況下，現場觀察此時煤粉的著火穩定，火焰明亮。在此工況下對生物質燃燒機區的爐膛溫度場和濃淡生物質燃燒機噴口處的溫度場進行了測量，此時距噴口約600mm處的溫度為526～870℃之間，A、B層燃燒器之間的爐膛溫度為976～1136℃說明煤粉氣流在爐內可以穩定燃燒，在只投入4只小油槍時，可。426。以滿足煤粉著火的需要。而在一次風量保持不變、粉量分別在達到17.28t/h和20.63Uh的工況下，隨著煤粉濃度的提高，煤粉的著火明顯更加穩定，火焰明亮，一次風口區的溫度顯著提高，而且煤粉的著火點有所提前（見表2）。試驗時，由于No.1角的小油槍燃燒不好，因此其噴口的溫度場偏低。現場觀察和溫度場測量均表明，新增加的小油槍火焰明亮，并可以達到一次風口處。在鍋爐啟動、停爐過程中，FSSS沒有動作過，能夠可靠地點燃煤粉，并且帶粉穩定燃燒。啟動過程中，鍋爐的各項運行參數的變化情況符合點火升溫、升壓曲線的要求。
  運行表明，采用小油槍后，啟動時可以不投入原有的兩層共8支大油槍（每支油槍出力1800Kg/h），而直接用小油槍點火，并且將投粉時的熱風溫度由原設定的177℃降到120℃節約了點火用油。此外，在鍋爐低負荷投油運行時及停爐過程中，小油槍均可以帶一層粉穩定燃燒。從而明顯的減少鍋爐啟動點火和低負荷穩燃的耗油量，取得了顯著節油效果。機組運行后，對鍋爐的最低不投油穩燃負荷進行了考核。運行考核表明，鍋爐在電負荷為200MW的工況下，燃燒穩定。考慮到實際運行應有一定的安全袼度，將電負荷200MVV定為最低不投油穩燃負荷，即33.3%ECR。而且，實際運行表明，采用百葉窗濃縮器而使一次風增加的阻力不大，沒有影響制粉系統和鍋爐的運行。
  此后，根據4號鍋爐的運行情況對該方案做了進一步優化，并且應用在該廠的3號鍋爐（配600MW機組）上。運行表明，其點火效果得到了進一步改善。
3 結論
  (1)此項目為首次將百葉窗水平濃淡煤粉燃燒器與小油槍點火結合，并且應用在600MW的鍋爐上。點火小油槍的布置位置突破了一般布置在下一次風口內的傳統作法，將其放置在緊鄰下一次風口的二次風口中，從而避免了油點火裝置的磨損，保證了設備的可靠性和使用壽命。利用水平濃淡燃燒的特點，將油槍火焰盡量沖向濃側煤粉。實踐證明，取得了顯著的節油效果。此外，由于每支小油槍都配有專門的火焰檢測器，而且并入了FSSS系統，使設備運行安全可靠。
  (2)采用百葉窗水平濃淡煤粉生物質燃燒