火力發(fā)電廠(chǎng)鍋爐點(diǎn)火節能技術(shù)探討論文

　　摘要：無(wú)油點(diǎn)火可大幅改善火力發(fā)電廠(chǎng)鍋爐的節能性和高效性。通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，深入探討了火力發(fā)電廠(chǎng)鍋爐點(diǎn)火節能技術(shù)的原理和應用，如等離子點(diǎn)火等技術(shù)。由于目前鍋爐點(diǎn)火節能技術(shù)仍需借助煤油，不能真正實(shí)現無(wú)油點(diǎn)火，諸多問(wèn)題亟待解決。發(fā)電廠(chǎng)鍋爐點(diǎn)火需要使用節能技術(shù)，利用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)實(shí)現節能目標，對同行技術(shù)改進(jìn)有參考作用。

　　關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠(chǎng)；鍋爐；點(diǎn)火節能技術(shù)；應用；無(wú)油點(diǎn)火

　　現階段，大多火力發(fā)電廠(chǎng)仍主要采用大油槍進(jìn)行鍋爐點(diǎn)火。據大量數據分析研究顯示:每年電力系統用于鍋爐調試、啟動(dòng)、助燃方面的用油量達到千萬(wàn)噸以上，在我國的總耗油量比例中超過(guò)15%。在浪費大量燃油資源的同時(shí)，也加大了發(fā)電成本。節約煤炭資源，保護環(huán)境任務(wù)艱巨，燃煤發(fā)電作為主要能源供給模式，近年來(lái)不會(huì )發(fā)生太大改變，所以降低發(fā)電成本，減少能源浪費是當前亟待解決的首要問(wèn)題。對于各火力發(fā)電廠(chǎng)大力推廣并采用的點(diǎn)火節能技術(shù)，本文重點(diǎn)對其進(jìn)行了研究。

　　1點(diǎn)火節能技術(shù)原理及分類(lèi)

　　1.1基本原理

　　發(fā)電廠(chǎng)鍋爐點(diǎn)火一般通過(guò)大油槍來(lái)啟動(dòng)，其工作原理是：首先，將爐膛加熱到一定溫度，使噴入的煤粉能夠被直接點(diǎn)燃；其次，待各項機組參數都能夠達到既定要求時(shí)，將煤粉投入到鍋爐內進(jìn)行燃燒。目前火力發(fā)電廠(chǎng)主要采用節油點(diǎn)火器來(lái)點(diǎn)火，其中包括油燃燒器、等離子炬等，通過(guò)這些工具，可將送入燃燒器的氣流加熱到煤粉能夠燃燒的溫度，使煤粉和焦炭同時(shí)燃燒。當燃燒器噴口形成穩定燃燒的高溫火核時(shí)，再添加煤粉，使鍋爐能夠按照規定曲線(xiàn)標準啟動(dòng)，實(shí)現正常發(fā)電運行[1]。在鍋爐啟動(dòng)初期，主要采用煤粉代替油進(jìn)行點(diǎn)火。

　　1.2節油點(diǎn)火技術(shù)的分類(lèi)

　　1.2.1微油氣化點(diǎn)火技術(shù)

　　微油氣化點(diǎn)火技術(shù)通過(guò)高能氣化油槍?zhuān)瑢⒖諝鈮嚎s到一定階段后對燃油進(jìn)行霧化，然后將其點(diǎn)燃。其中，大部分燃油將被氣化，在此狀態(tài)下進(jìn)行燃燒，形成穩定的高溫火核。煤粉通過(guò)該高溫火核時(shí)，溫度迅速升高，著(zhù)火燃燒導致點(diǎn)燃更多的煤粉，實(shí)現分級燃燒，逐級放大，最終達到點(diǎn)燃爐膛內煤粉的目的。微油氣化點(diǎn)火技術(shù)結構簡(jiǎn)單、操作方便、投資成本低。目前該技術(shù)在發(fā)電廠(chǎng)，尤其是在鍋爐改造過(guò)程中被大規模采用。

　　1.2.2等離子點(diǎn)火技術(shù)

　　等離子點(diǎn)火技術(shù)最大的特點(diǎn)就是不需要利用油來(lái)進(jìn)行點(diǎn)火。煤粉燃燒器的點(diǎn)火源就是高溫等離子體，其工作原理是首先將一級燃燒筒內的氣流進(jìn)行壓縮、點(diǎn)燃，然后再點(diǎn)燃二級、三級風(fēng)粉混合物[2]。這一原理與微油氣化點(diǎn)火技術(shù)相類(lèi)似，但是它們之間有一個(gè)明顯區別：等離子點(diǎn)火技術(shù)啟動(dòng)鍋爐可做到無(wú)油直接投粉，進(jìn)而大大節省了燃油耗用量。

　　1.2.3小油槍點(diǎn)火技術(shù)

　　小油槍點(diǎn)火技術(shù)最大的特點(diǎn)是將小油槍安置在煤粉燃燒器的噴口處，利用其燃燒能量來(lái)點(diǎn)燃煤粉，從而完成油煤的混合燃燒。但是，由于小油槍出力不足，所以在臨近位置需要大油槍完成助燃工作。

　　1.2.4少油點(diǎn)火技術(shù)

　　少油點(diǎn)火技術(shù)將油燃燒器通向煤粉燃燒器的中心，但需要與噴口保持一段距離。點(diǎn)火后，將煤粉燃燒器的一次風(fēng)粉經(jīng)過(guò)燃燒的油火焰，達到其最低著(zhù)火溫度，使其瞬間開(kāi)始燃燒，同時(shí)散發(fā)出大量熱量，然而在此基礎上仍需對其進(jìn)行持續加熱，直至達到某一煤種的著(zhù)火溫度，使得煤炭?jì)鹊念w粒能夠燃燒起來(lái)，進(jìn)而啟動(dòng)鍋爐。這種油燃燒器通常與航空發(fā)動(dòng)機采用同一配置，是一種低壓強制配風(fēng)油燃燒器。其主要工作原理是對配風(fēng)進(jìn)行分級，致使其發(fā)出火焰，火焰溫度通常在1520℃左右，而中心溫度會(huì )更高一些，油的燃盡率可達99%以上[3]。

　　1.2.5高溫空氣無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)

　　常溫空氣經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)機的加熱器進(jìn)行加熱，將溫度上升至1000℃左右。正是由于高溫的影響，加熱后的空氣分散出很多氧離子，這些離子足夠微小，能夠與煤粉氣流進(jìn)行換熱，使其能夠以多相燃燒的.方式快速著(zhù)火。點(diǎn)火后的高溫能夠提供大量熱量和氧氣，使得燃燒器正常工作。這項技術(shù)是在多級點(diǎn)火技術(shù)的基礎上衍生而來(lái)的，是實(shí)現煤粉大量燃燒的一個(gè)主要途徑。

　　2微油點(diǎn)火與等離子點(diǎn)火技術(shù)比較

　　微油點(diǎn)火與等離子點(diǎn)火，是目前應用最多的兩項鍋爐點(diǎn)火節能技術(shù)。從投資效益的角度來(lái)看，等離子無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)更勝一籌。一般情況下，如果采用其他點(diǎn)火技術(shù)，如通過(guò)普通油槍完成點(diǎn)火，那么基建期的耗油量大約在1200t，按照市場(chǎng)油價(jià)5000元/t來(lái)估算，燃油費的總支出預計達到600萬(wàn)元左右。而若采用等離子無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)，則節省了1200t的油量，大幅降低了基建期成本。對于一些有基建期的發(fā)電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，在這個(gè)時(shí)期內即可收回成本。同時(shí)，等離子無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)通常適用于新建的電廠(chǎng)，投資回收期短[4]。該技術(shù)對煤質(zhì)要求較高，耗電較大，陰極頭壽命短，但點(diǎn)火初期就可投運電除塵，有利于環(huán)境保護。相比較而言，微油點(diǎn)火燃燒技術(shù)雖然系統結構簡(jiǎn)單，投資少，且比較適用于現有機組的技術(shù)更新，可以實(shí)現收益最大化，但點(diǎn)火初期對除塵器電極有污染。

　　3點(diǎn)火節能技術(shù)的應用與發(fā)展

　　3.1等離子點(diǎn)火技術(shù)

　　隨著(zhù)電力需求越來(lái)越大，以大量的基建機組還在建設在所有點(diǎn)火技術(shù)中，等離子點(diǎn)火技術(shù)的發(fā)展前景相對而言比較明朗。然而，目前暫無(wú)法實(shí)現冷爐冷粉點(diǎn)火的目標，必須要在風(fēng)道口安裝一個(gè)暖風(fēng)器，先將風(fēng)進(jìn)行加熱，使溫度要達到170℃左右，進(jìn)而啟動(dòng)點(diǎn)火磨煤機。在點(diǎn)火前，要用油槍對鍋爐進(jìn)行預熱。受限于這一不足，還不能做到真正的無(wú)油點(diǎn)火，傳統的燃油系統還未真正實(shí)現改頭換面。當前，各大火力發(fā)電廠(chǎng)提高競爭力的主要方式是不斷降低成本、減少原油使用，而等離子點(diǎn)火技術(shù)成為了這些發(fā)電廠(chǎng)的最中意選項，這也造成了等離子市場(chǎng)的不斷擴大。許多專(zhuān)家對當前的等離子點(diǎn)火技術(shù)開(kāi)展了很多研究，也提出了許多彌補其不足的措施。其中，最主要的一個(gè)措施是無(wú)論啟動(dòng)是在冷態(tài)，還是溫態(tài)下，都要在達到最佳的一次風(fēng)速時(shí)增加二次風(fēng)量，使得燃燒器不會(huì )結焦，從而加強燃燒穩定性。當前，許多企業(yè)了解并應用這項技術(shù)，包括巨化公司熱電廠(chǎng)、廣州恒運熱電廠(chǎng)等。巨化公司熱電廠(chǎng)是通過(guò)增大燃燒器的風(fēng)筒截面積（增加比控制在33%左右），使燃燒器達到一定冷卻效果，同時(shí)碰口和風(fēng)筒的溫度也會(huì )隨之下降。為了進(jìn)一步避免燃燒室出現結焦渣情況，需割除中隔板，并在風(fēng)筒下部安裝排渣器，自動(dòng)排出焦渣，增強點(diǎn)火成功概率。廣州恒運熱電廠(chǎng)采用一級氣膜冷卻技術(shù)，它雖是點(diǎn)火技能中的一項小技術(shù)，但不僅可以緩解燃燒器的燒蝕現象，而且煤粉貼壁流動(dòng)、掛焦的現象也將很少出現。在國際市場(chǎng)上，等離子點(diǎn)火技術(shù)也蘊藏著(zhù)巨大發(fā)展潛力。許多油量不多的國家，如南非、印度、加拿大等，都對這項技術(shù)有很大興趣，但由于技術(shù)發(fā)展不夠成熟，導致市場(chǎng)份額不高[5]。在真正實(shí)現無(wú)油點(diǎn)火后，其在發(fā)電市場(chǎng)上將有一片更好的前景。

　　3.2高溫無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)

　　高溫無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)作為一項新型點(diǎn)火技術(shù)在許多領(lǐng)域中有所發(fā)展，但主要是在煉鋼及化工領(lǐng)域有很好的應用。該技術(shù)在以化石燃料為主的發(fā)電站鍋爐中還處于試驗階段，只有少數電站鍋爐采用這種技術(shù)進(jìn)行點(diǎn)火。為了能夠更好地應用無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)，需要對當前的點(diǎn)火技術(shù)進(jìn)行改造，其原理是對最下層的煤粉燃燒器和二次風(fēng)噴口的構造進(jìn)行重新調整，將原來(lái)全部擺動(dòng)的整組燃燒器改成部分擺動(dòng)，燃燒器也要替換為高溫空氣無(wú)油類(lèi)型的，該技術(shù)要與PRP燃燒裝置相互結合使用，改裝后的裝置可以對一次風(fēng)進(jìn)行預熱，加強火焰穩定性，實(shí)現煤的穩定燃燒。高溫點(diǎn)火技術(shù)在應用過(guò)程中尚存在許多未解決的問(wèn)題和一些制約因素，其中包括：（1）煤粉在鍋爐內燃燒的結焦問(wèn)題；（2）電熱管材料的壽命問(wèn)題。它們都在一定程度上制約了高溫點(diǎn)火技術(shù)的應用。所以相關(guān)人員還需加大研究力度，不斷改進(jìn)這項技術(shù)。大量研究表明，環(huán)流風(fēng)能可以對煤粉著(zhù)火過(guò)程的內壁結焦現象起到抑制作用。除此之外，煤粉只有在一定煤粉濃度范圍內才會(huì )穩定著(zhù)火，如果濃度過(guò)高，會(huì )將著(zhù)火的距離不斷拉大，使火勢不穩定[6]，因此參數設定也是十分重要的，并不是所有鍋爐參數都是相同的，而是與許多因素有關(guān)，需根據具體情況進(jìn)行調整�，F在國內已經(jīng)研發(fā)出循環(huán)高溫點(diǎn)火技術(shù)，其結構設計比較獨特，在電磁感應下可以將空氣加熱到800~900℃以上，以實(shí)現循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火。

　　3.3微油點(diǎn)火燃燒技術(shù)

　　我國當前對微油點(diǎn)火燃燒技術(shù)的應用還是比較廣泛的，但總體來(lái)說(shuō)還是存在許多缺點(diǎn)，主要包括：（1）點(diǎn)火源是在一次風(fēng)管的內部，在燃燒的過(guò)程中不能實(shí)現有效控制，初期點(diǎn)火能量不足，需要借助大油槍?zhuān)唬?）在冷態(tài)下啟動(dòng)，煤粉不能實(shí)現完全燃燒，殘留物中含碳量比較高；（3）噴口處易發(fā)生結焦情況；（4）油槍的油壓、空氣壓縮的壓力很難掌控在一個(gè)精確的范圍內。值得一提的是，昆明第二發(fā)電廠(chǎng)在使用這項技術(shù)時(shí)，針對當前技術(shù)的不足，并結合自身具體情況，對油槍系統進(jìn)行了改造：（1）將一次風(fēng)量提高至120m3/s左右，煤粉的著(zhù)火時(shí)間可以往后推移，從而減弱燃燒器附近的負荷；（2）在供油量方面，可將燃油壓力降低至1.2MPa，但是還要保持有一只主油槍?zhuān)唬?）空氣的壓縮量也要進(jìn)行適當控制，壓縮空氣的壓力保持在0.4MPa左右。（4）為了能夠使得火焰達到最合適的著(zhù)火距離，以改善結焦問(wèn)題，可利用暖風(fēng)機保證出口風(fēng)溫的穩定。安慶皖江發(fā)電廠(chǎng)采取的方式則不盡相同：如通過(guò)引入熱風(fēng)的方式進(jìn)行制粉，減少對油量的使用[6]。在點(diǎn)火過(guò)程中，給煤量要控制在一個(gè)適宜范圍內，以對氣流溫度的維持起到一定幫助作用。同時(shí)，可以采用二級過(guò)濾的方式解決燃油系統中的雜質(zhì)對油槍槍口的堵塞。

　　4結束語(yǔ)

　　綜全文所述，當前火力發(fā)電廠(chǎng)在點(diǎn)火技術(shù)方面，最主要的目標是實(shí)現節能最大化。由于該技術(shù)的局限性，雖已取得良好效果，但仍有較大提升空間�，F在市場(chǎng)上的無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)還不甚成熟，需加強許多細節層面上的處理。因此，為了能夠早日研發(fā)出無(wú)油點(diǎn)火節能技術(shù)，相關(guān)技術(shù)人員要加大研究力度，逐步解決相關(guān)問(wèn)題，使點(diǎn)火技術(shù)朝著(zhù)更加節能、安全的方向發(fā)展，實(shí)現節約燃油資源，保障人民安全，推動(dòng)電力行業(yè)的長(cháng)遠發(fā)展。

　　作者:趙有飛 單位:中國華電科工集團有限公司