摘要：锅炉点火是启动过程中一项非常重要的操作，锅炉的点火正常与否，直接影响到锅炉的安全运行以及运行的经济效益，着力控制锅炉点火运行中各参数在正常范围内，保证锅炉点火的安全、可靠、经济、稳定运行；调整优化后，提高了机组效率，节能降耗效果显著。
关键词：锅炉点火系统；燃烧优化
1.锅炉点火系统燃烧优化的提出
某自备电厂是高压、自然循环炉膛四角切圆悬浮燃烧汽包炉。汽水系统包括省煤器、汽包、蒸发受热面和过热器。经过加热的给水进入位于尾部竖井的省煤器，吸热后进入汽包。锅炉水循环采用集中供水，分散引入、引出的方式。给水引入汽包水空间，并通过集中下降管和下水连接管进入水冷壁和水冷蒸发屏进口集箱。锅水在向上流经炉膛水冷壁、水冷蒸发屏的过程中被加热成为汽水混合物，经各自的上部出口集箱通过汽水引出管引入汽包进行汽水分离。被分离出来的水重新进入汽包水空间，并进行再循环，被分离出来的合格的饱和蒸汽从汽包顶部的蒸汽连接管引出。因为属于自备电厂、机组负荷的变化随着外界所需用汽量的的波动而要进行经常调整，因此提出锅炉点火系统的优化，不仅缩短了机组的发电时间，并且在锅炉低负荷运行时可以随时投入，节省大量的柴油用量，对生产成本核算及经济效益十分显著。
2.锅炉点火系统燃烧优化理论解析
电厂锅炉燃烧是个复杂的物理化学过程，涉及到燃烧学、流体力学、热力学、传热传质学等学科领域。任何与燃烧相关参数的检测、与燃烧相关设备的改造，都可以称为燃烧优化，包括DCS控制逻辑的优化、控制模型的设计。从锅炉燃烧优化技术角度看，锅炉燃烧优化技术可以分为三类：第一类通过在线检测锅炉燃烧的重要参数，指导运行人员调节锅炉燃烧，这类燃烧优化技术目前在国内占据着主导地位。第二类燃烧优化技术是在DCS的基础上，作为锅炉运行的监督控制系统，通过采用先进的控制逻辑、控制算法或人工智能技术，实现锅炉的燃烧优化。随着先进控制和人工智能技术的逐步成熟和在工业上成功的应用，这类燃烧优化技术发展迅猛。第三类燃烧优化技术在设备层面，通过对燃烧器、受热面等的改造实现锅炉的燃烧优化调整。上述三类技术在实际中各有优点和应用，但其中第二类技术不需要对锅炉设备进行任何改造，能够充分利用锅炉的运行数据，在DCS控制的基础上，通过先进建模、优化、控制技术的应用，直接提高锅炉运行效率，降低NOx排放，具有投资少、风险小、效果明显的优点，因而成为很多电厂首选的燃烧优化技术。
为了降低锅炉启动及低负荷助燃用油，锅炉A层制粉系统使用了某公司开发研制的锅炉微油燃烧装置，锅炉微油燃烧装置是在不使用助燃油的状态下通过A磨煤机热一次风道上的烟道加热器加热一次风进行制粉，然后由安装在A层燃烧器上的气化小油枪点火装置点燃煤粉，替代原油枪，在燃烧器中直接点燃煤粉，用于锅炉启动，停止及任意低负荷稳燃，实现以煤代油，从而达到节油的目的。
气化小油枪燃烧器的工作原理是：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，同时用燃烧产生的热量对燃料进行初期加热、扩容及后期加热，在极短的时间内完成油滴的蒸发气化，使油枪在正常燃烧过程中直接燃烧气体燃料，从而大大提高燃烧效率及火焰温度。气化燃烧后的火焰刚性极强、其传播速度极快、火焰呈完全透明状，火焰中心温度高达1500～2000℃，可作为高温火合在煤粉燃烧器内进行直接点燃煤粉，从而实现电站锅炉启动、停止以及低负荷稳燃。压缩空气主要用于点火时实现燃油雾化、正常燃烧时加速燃油气化及补充前期燃烧需要的氧量；高压风主要用于补充后期加速燃烧所需的氧量。
气化小油枪直接点燃煤粉工作原理：气化小油枪喷出的燃油燃烧形成的高温火焰，使进入一次室的浓相煤粉颗粒温度急剧升高、破裂粉碎，并释放出大量的挥发分迅速着火燃烧，然后由已着火燃烧的浓相煤粉在二次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。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。
3.锅炉启动点火的节油优化操作
3.1.锅炉气化小油枪油系统启动前的准备
3.1.1启动规定及要求
3.1.1.1设备检查
3.1.1.1.1锅炉A层燃烧器结构完整、外部保温齐全、无漏风漏粉现象、周围无杂物。3.1.1.1.2点火小油枪燃烧筒与燃烧器连接牢固、结构完整，高压风、压缩空气、燃油、高能点火器等连接完整牢固，火焰监测器和接入的冷却风完整牢固。
3.1.1.1.3隔节阀、调压阀、安全阀完整，开关正常无漏油漏气现象。电磁阀、气动阀接线和管线连接完整，动作正常。
3.1.1.1.4小油枪点火控制柜结构完整、开关和指示灯指示正确、开关标示牌齐全完整，温度表指示正确。
3.1.1.1.5高能点火枪高压线必须连接良好，高能点火器发火正常。控制室小油枪点火监视屏幕正常。
3.1.1.2系统检查
3.1.1.2.1油系统完整、滤网清洁、进油正常、无堵油及漏油现象。
3.1.1.2.2压缩空气系统完整、进气正常、无堵气漏气现象。
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3.1.1.2.3小油枪点火控制系统正常，控制柜清洁、周围无杂物。
3.1.1.3启动前的准备
3.1.1.3.1小油枪点火压缩空气系统，总隔绝阀全开，调整和维持压缩空气压力。
3.1.1.3.2小油枪点火油系统，总隔绝阀全开，小油罐进油（主燃油系统已打循环），待油位正常后小油罐进油总气动伐自动关闭。
3.1.1.3.3小油枪点火系统的高压风总风门开启，调整A#1—A#4燃烧器高压风门，维持风压1Kpa左右。
3.1.1.3.4点火前30分小时左右投入A磨烟道加热器运行，进行充分暖磨。
3.1.1.3.5将安装小油枪燃烧器的周界风门，风门开5%位置。
3.2冷态启动锅炉投用锅炉气化小油枪油系统操作
当锅炉在冷状态下进行点火时，按注意事项要求锅炉将先采用原大油枪进行点火启动。随后即可投入气化小油枪及启磨抽入煤粉燃烧器运行，炉膛着火稳定，随锅炉负荷的增大可逐渐减少大油枪的投运数量。直至全部关停大油枪，以小油枪助燃至完全停油。
3.2.1锅炉启动前各项检查工作结束，汽包水位进至-50mm后加强换水尽量提高水温。
3.2.2启动空预器，启动引、送风机及一次风机，进行全炉膛吹扫和一次风管吹扫，后调整风量维持炉膛压力-50pa至-100pa。
3.2.3接点火命令，点燃1只大油枪。
3.2.4开启小油枪进油、进气总门、气动调解阀维持压力0.5Mpa；储能罐进油。
3.2.5开启气化小油枪高压风管路总门维持风压不低于3Kpa。
3.2.6开启气化小油枪高压风#1、2、3、4分路风门，维持风压。
3.2.7对角投入四只气化小油枪运行，气化小油枪着火正常，调节周界风风门开度，维持燃烧器壁温不超温。
3.2.8当炉膛烟温风温合适，开启A磨煤机入口热风门进行暖磨。当磨煤机出口风温合适，开启磨煤机、启动给煤机，投入磨煤机运行。观察炉膛煤粉着火情况，根据煤粉着火情况逐渐增大磨煤机出力。
3.2.9燃烧器带粉运行后及时调整周界风风门，维持燃烧器壁温不超温。根据炉膛氧量及时调整总风量和二次风门开度，提高炉膛煤粉后期的燃烬率。
3.2.10炉膛煤粉着火稳定、热负荷逐渐升高后可根据燃烧情况逐步退出大油枪运行。
3.2.11当A磨煤机出力达到80％负荷时，可启动相邻的B磨煤机运行。
3.2.12随炉组负荷增长的需求，根据运行规程要求逐渐增大运行磨的出力和增开其它磨煤机运行。
3.2.13当机组负荷增至停油负荷时，炉膛燃烧稳定逐支退出气化小油枪运行，直至全部退出。
4.效益计算
锅炉燃烧系统优化后，锅炉的点火时间缩短近两个小时，锅炉点火平均计算前后对比：优化前：4 油枪 ×2（油量）×5h=30t，优化后：4 油枪 ×1.5（油量）×4h=24t，可以节约柴油6t，按目前的市场价每次点火可以节约 4 万元，如果加上发电负荷的恢复时间和化工区生产的恢复时间，经济效益更加显著。
因属于自备电厂，锅炉在运行时，随外界用汽量的需求，锅炉负荷的变化随着外界所需用汽量的的波动而要进行经常性调整，当运行负荷低于60%的额定负荷时，为了保证锅炉的安全运行，就必须投油助燃，就投大油枪助燃，油枪单只出力在500-600kg/h，油煤混烧时间长，耗油量太大，生产成本核算大幅度增加。锅炉点火系统改造后，既解决了锅炉不能满足在低负荷运行时的不投油稳燃能力的要求，同时也解决了锅炉在小于60%负荷时的油耗过高设计状况。
5.结束语
锅炉采用点火系统的优化，可缩短开机时间，节省锅炉开机油耗。锅炉实验后运行人员调整难度小，可操作性强。此技术额外投资小，安全可靠、可操作性强，对于某有限公司自备电厂来说，经济效益更加显著。
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论文作者:李芳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/24
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