(广东珠三角电力工程技术有限公司 广东台山 529228)
摘要：火电厂在启停过程和低负荷过程中要消耗大量的燃油，降低电厂的燃油消耗具有重大的经济价值。本文从设备设计原理、施工方案、经济技术上探讨了神华国华台山电厂#4号锅炉微油点火改造后的可靠性，并提供了改造施工方案，同时对设备改造后进行了技术经济性综合分析，进一步论证了此技术改造的可行性。
关键词: 微油点火；改造；施工；技术经济性
1、设备概述
神华国华台山发电厂#4炉为SG—2026/17.5—M905锅炉，亚临界压力一次中间再热控制循环汽包炉。锅炉采用摆动燃烧器调温，四角布置、切向燃烧，正压直吹式制粉系统、单炉膛、Π型露天布置、运转层以下采用紧身封闭、固态排渣、全钢架结构、平衡通风。
锅炉燃烧器采用直流浓淡型喷燃器，采用正压直吹式制粉系统，配有6台HP983型中速磨煤机，布置在炉前。5台磨煤机可带MCR负荷，1台备用。每台磨煤机出口由4根煤粉管接至一层煤粉喷嘴。每角喷燃器风箱中设有3层启动及助燃油枪。24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈切圆方式燃烧。
2、改造系统的组成
神华国华台山发电厂#4机组的具体情况，将F层4只煤粉燃烧器(F1～F4)改造成气化微油点火煤粉燃烧器，微油燃烧器不参与摆动，在实现锅炉气化微油冷炉启动和低负荷稳燃的前提下，确保原主燃烧器的动量不变、炉内空气动力场基本不变以及基本性能不变，同时兼具主燃烧器的功能。
对于直吹式制粉系统，存在冷态启动时由于热风温度不够，不能干燥制粉的问题，为此在一次风风箱增加蒸汽暖风器加热的方式来实现。
需要改造的系统由气化微油点火系统、一次风加热系统和控制系统三大部分组成。气化微油点火系统由燃油系统、点火装置、压缩空气系统、燃烧器、助燃风、壁温监测、火检系统等组成，一次风加热系统由暖风器、风门、支吊架等组成。
3、气化微油冷炉点火系统的工作原理
3.1 气化微油枪工作原理
通过特殊设计的油枪和油燃烧室，使燃油在喷出油嘴的时候扩容完全气化成油气，同时利用压缩空气的高速射流加强补充前期燃烧的氧气，使油枪在正常燃烧过程中直接燃烧油气，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，火焰中心温度可高达1800℃以上。
3.2 气化微油燃烧器工作基本原理
将一次风粉分级送入，并采用煤粉浓缩等技术。利用气化后的微量燃油燃烧形成的高温火核先引燃一部分煤粉，然后利用煤粉燃烧自身发出的热量再去点燃更多的煤粉，如此能量逐级放大，达到微油冷炉启动大型电站锅炉的目的，节省启动和助燃用油。
图1 气化微油燃烧器示意图
3.3气化微油点火系统
气化小油点火及稳燃燃烧器系统由点火系统、送粉系统和控制系统三大部分组成。点火系统由燃烧器、压缩空气、燃油系统、电气及控制、壁温监测、火检系统、二次风等组成；送粉系统由原一次风风粉管道、风门及控制、管道补偿装置、支吊架及风速监测系统等组成；控制系统对点火系统和送粉系统进行控制，保证锅炉安全、稳定、可靠运行。
4、施工技术方案
4.１首先将4台气化小油枪煤粉燃烧器(以下称燃烧器)吊至F层平台，固定手拉葫芦的悬挂点；要求悬挂点有利于燃烧器的安装并且足够牢固。然后在每个角用钢丝绳悬挂3个2吨的手拉葫芦，注意钢丝绳的安全性(所用钢丝绳直径不小于17.5mm)。拆除送粉管道及插板门，利用1T倒链吊住燃烧器油抢套管，取出燃烧器油抢，在F层燃烧器内外护板侧面开合适尺寸的孔，用于安装点火油抢及火焰监测系统。
4.2用钢丝绳把燃烧器喷挂在手拉葫芦上，通过拉动手拉葫芦调整将燃烧器推进F层二次风箱内。燃烧器初次定位根据燃烧器后端法兰面与二次风箱外壁之间的距离尺寸确认。
4.3四个角燃烧器经初次定位后，找正燃烧器的喷最角度，用钢丝进行准确找正，并在燃烧器口上加以钢筋进行固定，横纵向进行固定，在固定过程中预留1㎜间隙，以便燃烧器的回装及测量工作。
4.4将燃烧器法兰与一次风管法兰联结在一起，特别要注意做好法兰间的密封。
4.5根据现场情况确定稳压蓄能装置的位置，稳压蓄能装置应布置在燃烧器F层平台的适当位置，以利于检修、不阻碍通行和保证稳压蓄能装置的安全为原则。位置确定后才能进行相应的支架焊接固定及下一步的安装工作。
4.6在主要设备气化小油枪煤粉燃烧器和稳压蓄能装置就位后，进行助燃风管道、压缩空气管道和燃油管道的安装。助燃风环形管道的安装可与燃烧器的安装同步进行。在B侧#4号角安装操作平台，并布置油管及压缩空气管道，中途按图纸安装流量计、截止阀、球阀等，并与母管连接。
4.7安装气化燃烧筒、摄像机、火检冷却风管道、就地控制柜、点火器及点火枪。应准确按照图纸施工，管道布置合理，预留膨胀间隙。沿途接入四角燃烧器。
4.8安装“蒸汽加热器”及系统。先将暖风器尺寸进行准确测量，并在F磨的一次风道中安装暖风器，并准确割除风道合适的尺寸，取用25T吊车进行吊装，采取满焊焊接。在暖风器的辅汽管道安装中，由管道炉前走向汽机辅汽母管，合理布置辅汽走向及管道支架，并隔断辅汽，去除保温，连接辅汽母管。在暖风器蔬水安装中，采取由暖风器的蔬水口引出，并由管路由A侧引入B侧的定排扩容器中，沿途安装管道支架及截止阀，管道预留蔬水坡度2/1000，引接扩容器排气管中，并焊接。
4.9敷设电缆，设备、控制柜及ＤＣＳ机柜接线。在电缆敷设中，严格合理安排电缆走向，电缆紧密，工艺美观，并进行电缆封堵。
4.10油管路采用全氩弧焊焊接。管路焊接前应打坡口，整套压缩空气及油管路焊接完毕要进行百分百射线检验，结束后用压缩空气吹扫管路。
4.11在安装燃油系统管道、压缩空气管道、助燃风管道、火检冷却风管道、暖风器管道时，布置整齐、美观、走向简捷，管道应统筹规划，布局合理，走线短捷，有疏水坡度(符合图纸)工艺美观，不影响通道，支吊架布局合理，受力均匀，结构牢靠，不影响管系的膨胀。并严格按照图纸施工，符合各项规范要求。
4.12燃烧器定位准确，固定牢靠，安装完毕后与二次风箱焊接严密不漏风。气化燃烧筒支撑管与气化小油枪燃烧器焊接严密不漏风。
4.13燃烧器装置安装时，应注意保持原设计尺寸。使喷燃器与水冷壁管的间隙不妨碍膨胀，火嘴喷出的煤粉不得冲刷周围水冷壁管子，其安装位置允许偏差一般如下：
a) 燃烧器喷口标高 ±5mm
b) 各燃烧器间的距离 ±5mm
4.14喷口与一次风道间隙不大于5～8mm
4.15喷口与一次风道肋板间间隙不大于10～15mm；
4.16一次风口水平度允许偏差(当设计水平时)不大于2mm；
4.17对口要内壁平齐，错口不超过10%，且不大于1mm。
4.18法兰连接时，应保持法兰间的平行且与管子轴线相垂直，平焊法兰内侧焊缝不得漏焊，且焊前、焊后应清除氧化物及药皮等杂物，所有垫片应采用耐油纸泊垫或缠绕垫片。紧固螺栓时应均匀对称，松紧适度。
4.19暂时不进行焊接的管道应进行封堵。(采用封条或薄铁板点焊封堵)
4.20阀门安装前应清理干净，对阀门(按DL5031-94的规定)进行解体检查并打压合格后方可使用，保持关闭状态,且不得随意转动手轮，截止阀、止回阀及节流阀应按照设计规范的管道系统介质流向保证方向正确。
4.21管道阀门应安装牢固，安装位置应符合设计，便于操作和检修。
4.22管子、管件、管道附件及阀门在使用前，应进行外观检查，其表面应光滑，无尖锐划痕、裂纹缩孔、夹渣、重皮等缺陷，凹陷深度不得超过1.5mm，凹陷最大尺寸不应大于管子周长5%。，管子及阀门内部应无尘土、锈皮、积水、金属余屑等杂物，
4.23管子对接焊缝间距，焊缝位置距弯管起点不得小于管子外径且不小于100mm：管子两对接焊缝间距不宜小于管子外径，且不小于150mm。
4.24支吊架安装前，根据不同管路、管径并结合现场实际情况合理选择支吊架型式，确定吊点及生根点位置。同一段管子上的支吊架间距应相等，小径管支吊架间距可适当近些(疏水、排空管采用U型管夹固定)。
4.25管道施工质量标准
5改造后的特点
实施“气化小油枪点火及稳燃燃烧技术”改造后，大幅度减少机组锅炉点火启动和助燃用油，降低发电成本，冷炉升炉节油率(以煤代油)可达90％以上，用微量油即可实现超低负荷稳燃，同时在锅炉点火初期煤粉燃尽率高，可达80%以上，能有效的控制冷炉点火初期冒黑烟的现象。在锅炉启停阶段，即可投入电除尘器，满足环保的要求。
1)微油点火燃烧器在机组正常运行时，可作为主燃烧器使用且不影响炉内的稳定燃烧和机组的满负荷运行。
2)采用高规格的耐温、耐磨材料，使用气膜冷却技术，保证了燃烧器燃烧期间很少出现烧损、结焦现象，不影响锅炉整体的安全稳定运行。
3)微油点火燃烧器投运后，能满足锅炉运行时低负荷稳燃。
4)微油燃烧器点火一次成功，容易引燃煤粉，煤粉着火后火焰明亮，燃烧稳定。
5)微油改造后不影响机组原大油枪的正常投运。
6)整个系统稳定可靠，全部控制可以在DCS上实现，操作自动化程度高。
7)在不投大油枪的情况下，可以顺利实现大修后锅炉升温升压、汽机冲转、并网带负荷整个冷态启动过程。
5.1 技术经济性分析
5.5.1 投资估算：
改造前的投资估算见表3。
5.5.2.节约燃油费用
神华国华台山电厂4号锅炉采用二级点火方式，由高能电火花点燃轻油(0号轻柴油)，然后轻油点燃煤粉，油枪出力为2000kg/h，如果按照机组大修，机组冷态启动耗油大约500吨，按5500元/吨计算，需燃油费275万元。若采用“气化小油枪点火及稳燃燃烧器”技术，按节约用油90%计算，每次启动需燃油费27.5万元，启动期间多用燃煤约950吨(从启动到并网后撤出油枪大约需60小时：前2小时因控制升温升压速度所需煤量较少，按每小时12吨计算，后面按每小时按16吨算可满足机组试验条件，即12×2+16×58＝952吨)，按600元/吨计算(原煤价格)，需燃煤费57.12万元，两项费用总计84.62万元。
如果按照机组小修，机组冷态启动用油定额200吨计算，燃油5500元/吨，需燃油费110万元。采用微油点火技术后，按节约用油90%计算，每次启动需燃油费11万元，
启动期间多用燃煤约312吨(从启动到并网后撤出油枪大约需20小时：前2小时因控制升温升压速度所需煤量较少，按每小时12吨计算，后面按每小时按16吨算可满足机组试验条件，即12×2+16×18＝312吨)，按600元/吨计算(原煤价格)，需燃煤费15.6万元，两项费用总计29.72万元。大小修启动锅炉燃料费用见表4
5.5.3. 煤制粉耗用电计算
按4号锅炉F磨煤机实际电耗9.11Kw.h/t计算，大修后锅炉启动多用煤952吨，小修为312吨，每度电按0.3元的价格进行计算，微油点火改造后磨煤机的多耗电费用大修为：952×9.11×0.3=2601.816元；小修为：312×9.11×0.3=1029.6元.
5.5.3 节约费用
忽略其它费用的消耗。点火改造后经过大小修后锅炉启动比改造前节约的费用见表5。
6、结论
6.1从实践技术改造来说：#4号锅炉微油点火技术改造施工工艺符合规程要求，没有出现质检点验收不合格问题。改造后投入运行一次性成功，运行非常非常可靠。说明该微油点火安装技术是可靠。
6.2对改造后技术经济性分析可得出：只要经过两到三次的启动，就可收回成本。具有很高的经济收益。
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作者简介
彭凤春，男，1972年2月14日出生于黑龙江省肇源县。1993年7月毕业于长春工程学院，本科学历，现任广东珠三角电力工程技术有限公司安生部经理。通信地址：广东珠三角电力工程技术有限公司，邮编529228，联系电话13929066637。
论文作者:彭凤春
论文发表刊物:《电力设备》2016年第13期
论文发表时间:2016/10/10
标签：燃烧器论文; 锅炉论文; 管道论文; 系统论文; 燃油论文; 机组论文; 万元论文; 《电力设备》2016年第13期论文;