锅炉微油燃烧及低负荷稳燃系统在富总厂的应用与经济性分析

摘要：介绍了微油点火燃烧技术的工作原理及结构组成，并结合该技术在富拉尔基发电厂200MW机组燃烧褐煤锅炉的应用情况以及将该技术应用前后的经济性进行对比，结果表明，微油点火技术对于锅炉启动、停止以及低负荷稳燃过程中，显示了其明显的经济效益与社会效益。

关键词：锅炉微油燃烧技术应用经济性分析

随着我国社会经济的日益发展，电力工业的发展更是迅速，而在电力工业的比例中火电及热电所占的比例大约在75%，这样，机组的启、停及低负荷稳燃就需要大量的石油资源，这势必对我国的能源安全造成严重的影响。本文介绍了微油技术的基本原理和系统构成，并针对该技术在富电厂200MW机组的应用情况，分析了其经济效益与社会效益。

1、锅炉设备及系统

(1)富拉尔基发电总厂位于齐齐哈尔富拉尔基区境内，燃烧制粉系统采用风扇磨直吹式系统。工程设计6×200MW燃煤汽轮发电机组，锅炉为HG-670/140-6型超高压、一次中间再热单汽包自然循环煤粉锅炉，由哈尔滨锅炉厂制造，制粉系统为风扇磨煤机直吹式制粉系统，共六套，燃烧器分六角三层布置，每套制粉系统各对应一角三层主燃烧器，一次风设计风速为14.4m/s，一次风风温为110℃～130℃。点火油枪布置在第一层和第二层主燃烧器之间，每角各一只，共计六只，用于锅炉启动、停止以及低负荷稳燃。

(2)锅炉运行方式：带基本负荷并能调峰。锅炉在燃用设计煤种时，不投油稳燃最低负荷55%B-MCR在锅炉冷态启动时，因预热器出口风温低无法正常启动磨煤机进行冷态制粉，也就不能实现用微油点火系统进行锅炉纯冷态直接点燃煤粉的点火启动。为了解决锅炉冷态点火启动过程中煤粉制备的问题，在锅炉磨入口水平热一次风道处采用加装风道燃油加热器的方法（在热风道内安装一只出力为200kg/h左右加热气化油枪，提高磨出口风温达到110-130℃，达到冷态启动磨煤机制粉的条件），来解决#2或5磨制粉干燥剂的来源问题，达到冷态提前制粉的目的。

2、微油点火技术基本原理

2.1微油点火及稳燃技术的工作原理

微油气化油枪与高强度油燃烧室配合，燃烧后形成温度梯度很大的高温油火焰。高温油火焰引入煤粉燃烧器一级燃烧区（浓度较高的煤粉区），当浓相煤粉通过气化燃烧的高温火核时，煤粉颗粒的温度急剧升高、破裂粉碎，释放出大量的挥发份，并迅速着火燃烧；已着火燃烧的浓相煤粉在二次燃烧区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。

2.2微油量气化燃烧直接点煤粉燃烧系统的组成

主要由微油点火系统、煤粉燃烧系统、热工控制与保护系统、辅助系统四部分组成。微油量点火系统由微油量气化油枪（带辅助气化油枪）、高强度油燃烧室、高能点火装置以及配套的燃油系统、压缩空气系统、高压油配风系统等组成；煤粉燃烧系统由煤粉浓缩装置、点火煤粉燃烧器、燃烧器周界冷却风系统、制粉系统和送粉系统等组成；控制保护系统由DCS系统和就地控制箱、火检保护系统及就地被控设备等组成，控制保护系统对点火系统、燃烧系统和制粉系统进行控制保护和过程参数监测，保证锅炉安全、稳定、可靠运行。辅助系统由燃烧器壁温监测系统和冷炉制粉干燥剂油加热系统组成。

3、系统设计

根据现场实际情况,锅炉采用的小油量点燃煤粉燃烧系统在#2、#5角三层主燃烧器位置进行改造，以适应风扇磨煤机直吹式制粉系统的送粉方式。改二组共计六只燃烧器，作为锅炉点火燃烧器和主燃烧器使用,可满足锅炉启、停或低负荷稳燃的要求。

微油气化直接点煤粉燃烧系统由微油点火系统、煤粉燃烧系统、控制系统、辅助系统、空气加热系统五部分组成。

4、逻辑保护与联锁和自动程序点火程序

微油点火控制系统由DCS和就地控制箱组成，主要通过CRT操作界面上按钮和就地控制箱按钮，完成对锅炉的微油点火系统控制和监视，就地控制控制箱和DCS之间硬接线进行通讯，以达到对锅炉的综合保护功能。

5、效益分析

5.1直接效益计算

(1)节油费用：燃油消耗：每台炉按年耗油350吨计（正常运行）

燃油价格：0.78万元/吨（市场价）

每角微油枪（主、辅油枪）出力为120kg/h，大油枪出力为1500kg/h，

节油率：(1-120/1500)×100%=92% （未计入油枪加热耗油量）

节省燃油量：350×92%＝322吨

节省燃油耗费：0.78×322＝251.16万元

(2)原煤耗费、耗电费用、油枪加热耗油费用合计：

56+0.2+11.6=67.8万元

(3)每年每台炉直接经济效益：

251.16－67.8=183.36万元

投资回收期一年

5.2 间接经济效益

锅炉在启动初期和停炉后期过程中，因为担心未燃烬的燃油在电除尘器电极上沉积，对电除尘产生破坏，故不能投用电除尘。采用微油技术后，由于燃油量非常微小且燃烬率极高，因此不存在未燃烬的燃油在电除尘电极上沉积的问题，故可提前投入电除尘。这大幅度减少了粉尘的排放，避免了环境污染，具有显著的社会效益和经济效益。

6、注意事项

(1)在微油气化小油枪运行过程中，要注意每角油压变化情况，如阀后油压低于1.0MPa，此时的油角过滤器已部分堵塞，需要切换到旁路，对停运的油过滤器进行清理或更换滤芯，处理后即刻投入。(2)在冷态启动过程中，达到退出微油运行条件时，要确认是否退出微油点火模式，再停止微油枪运行。防止在停止气化油枪时将磨跳掉。(3)在锅炉低负荷稳燃过程中，不需要投入微油点火保护。(4)在锅炉滑停过程中，一定要将磨煤机内的煤粉抽净后再停磨煤机和气化小油枪，气化微油枪停止运行。(5)在油阀开启后，油阀后压力和点火器正常，气化小油枪不着火，可能是油喷嘴堵塞，需要对油喷嘴进行清洗后方可正常投入运行。(6)运行人员应经常检查微油供油系统，特别注意检查是否漏油等现象。

7、结语

富拉尔基发电总厂采用微油量点火技术，锅炉可实现微油量的启、停及稳燃，节油率在85%以上，综合节能效益80%，锅炉启动一次耗油约不超过10t，投资回报期1年。另外，采用该技术可实现锅炉点炉初期和低负荷稳燃期间投入电除尘，有益于环保。

参考文献

[1]黑龙江电力科学研究院,《褐煤锅炉小油量气化燃烧直接点燃煤粉技术应用研究》,鉴定材料.