电站锅炉节油点火方式安装施工比较研究

电站锅炉节油点火方式安装施工比较研究

董清

宁夏电力建设工程公司宁夏银川750002

摘要：近些年火力发电厂不论是新建机组还是改造工程，都把节油点火作为一个重要的技术关键点。本文主要从安装方面对比分析了目前国内两种应用较多的节油技术—等离子点火和微油点火。

关键词：电站锅炉、点火方式、等离子点火、节油点火

前言

近年来，随着等离子点火技术和微油点火技术的发展和完善，不少新建电厂在锅炉上装设等离子点火装置或微油点火系统，在机组调试阶段节省了数量非常可观的燃油。国内众多电厂经过几年来的摸索实践，等离子点火装置和微油点火系统已可以用在锅炉低负荷时助燃。目前不少的电厂已经装设了等离子点火系统，运行使用情况良好，取得了较好的经济效益。随着等离子点火设备可靠性的不断提高，已有电厂取消锅炉点火助燃油系统，建成了无燃油系统电厂，如内蒙古东胜电厂（2×330MW）和辽宁康平电厂（2×600MW）。

1等离子点火技术

等离子点火技术的基本原理是以大功率电弧直接点燃煤粉。等离子体发生器为磁稳空气载体等离子体发生器，它由线圈、阴极、阳极等组成。其中阴极材料采用高导电率的金属材料制成。阳极由高导电率、高导热率及抗氧化的金属材料制成，它们均采用水冷方式，以承受电弧高温冲击。线圈在高温250℃情况下具有抗2000V的直流电压击穿能力，电源采用全波整流并具有恒流性能。其拉弧原理为：首先设定输出电流，当阴极前进同阳极接触后，整个系统具有抗短路的能力且电流恒定不变，当阴极缓缓离开阳极时，阴阳极间产生电弧，载体工质（空气）被电弧电离为高温等离子体，从阳极喷口喷出，其温度达到3000K以上，为点燃不同的煤种创造了良好的条件，这样就很大程度上减小引燃煤种所需要的能量。

2气化微油点火技术

气化微油点火技术有专门设计的油枪和燃油室。气化微油点火技术的基本原理是利用先利用压缩空气的高速射流将燃料油直接击碎，雾化成超细油滴进行燃烧，同时利用已燃烧的燃料所产生的热量对燃料进行初期加热，扩容。后期加热，使燃油在喷出油枪喷嘴时完全变为油气。这样可以在启炉过程中直接燃烧油气，达到迅速点燃煤粉的目的。

3等离子点火及微油点火的技术比较

3.1等离子点火

等离子点火装置的工作原理是利用阴、阳极间引发的高压电弧，使空气电离产生电子和等离子体。开始工作时，电源提供恒定的电流，并使阴极与阳极短暂接触，并且强制水冷防止过热。当电流达到额定值后，阴极和阳极缓慢分开拉出电弧，载体空气被电离成高温等离子体，由电磁场力或者压缩空气定向输送。

等离子体气流的温度极高，气流核心温度可以达到5000°C以上，与煤粉气流接触后可以使煤粉颗粒迅速破裂与析出挥发份并且被点燃，着火后的煤粉再逐级点燃周围的煤粉。连续稳定的输出等离子气体，可实现煤粉燃烧器点火或者低负荷稳燃的功能。

3.2微油点火

对锅炉本体而言，微油点火的原理基本与等离子点火装置类似，不同的是微油点火采用高温油火焰点燃部分煤粉，点燃煤粉后，煤粉燃烧过程则与等离子点火过程类似，在燃烧器内分级着火燃烧，最后在炉膛内燃烬。

4某工程推荐的节油点火技术

等离子点火和微油点火性能大致相近，等离子点火适用的煤种，微油点火也适用；微油点火适用的煤种，除了一些挥发性较低或者水分较高的煤种，大部分电离子点火也能适用。两种点火的经济性各有优缺点：等离子点火一次投资价格高，但是运行费用略低；微油点火投资低于等离子点火，但是运行费用略高。选择节油点火方式，首先要从煤种特性上考虑技术可行性。

4.1煤种稳燃与燃尽特性

从煤质资料可以判断，设计煤种与校核煤种较易着火也较易燃尽，适合采用等离子点火或微油点火；采用点火能量更大的微油点火可能燃尽率略好，但是不能从根本上降低飞灰含碳物。

4.2推荐等离子点火方式

从煤质上判断，本工程可以采用等离子点火方式，采用微油点火方式技术上也可行，从技术上比较，等离子点火和微油点火性能上并没有明显的区别，但是在煤价低、油价高的地区，等离子点火虽然一次投资较高，但是运行费用较低，等离子点火的综合经济效益可以与微油持平或者优于微油点火。

4.3无油电厂的可行性

燃油系统主要用于锅炉启停、启动初期升负荷、稳定燃烧工况。要取消燃油系统，则等离子点火装置必须承担起原来燃油系统的功能。装设了等离子装置后，在机组启动及升负荷时，用等离子直接点燃煤粉不投燃油的实践，已经在各个电厂获得大量的成功经验，这已经不需要再进行讨论和验证了，主要考虑等离子点火在机组运行时候是否能实现与燃油系统同样的功能。

如果不设燃油系统，为了满足中速磨轮换检修期间仍有一层等离子点火装置可用，每台锅炉需要设置2层等离子点火装置，互为备用。

按照锅炉厂的运行要求，低负荷运行时候，要投入与燃烧器一一对应的助燃油枪。如果不是每层（至少下两层）燃烧器都设有等离子装置，则不能满足运行要求。但是实际很多600MW发电厂只在一侧墙底层燃烧器装设了等离子点火装置，仍可以用等离子装置稳燃而不需要投入燃油。这说明只要炉膛温度足够高，并不需要每层燃烧器都投入辅助燃料稳燃。

等离子点火燃尽率低只发生在锅炉启停阶段，随着锅炉负荷的增加，未燃尽率便有所改善，而且机组启停时间较短，只要加强管理，风险可以控制。国内已经有一些无油电厂成功示范，运行情况较好，只要能克服以上存在问题，无油电厂是可以实施的。针对以上无油运行存在的问题，可以采取针对性的措施以保证运行安全。

综上所述，若只设置一套等离子点火装置或者小油枪微油点火系统，则必须保留常规油系统；若设置两套等离子点火装置，在满足一定条件下可以取消燃油系统。

5结论及建议

（1）对于油价高的工程，采用等离子点火经济效益更显著。

（2）设置2层等离子点火装置，电厂可以实现无油系统运行。

参考文献

[1]刘继禄.大型循环流化床锅炉起动点火节油技术研究与应用[J].热力发电，2010，（7）.

[2]GB50660-2011大中型火力发电厂设计规范[S].北京：中国计划出版社，2011.

[3]张孝勇，罗泽斌.等离子点火技术在艳梅锅炉上的应用[J].中国电力，2012，35.