微油点火系统及运行注意事项

微油点火系统及运行注意事项

唐伟民

一、微油点火技术基本原理

1.1微油气化燃烧原理

微油气化燃烧的工作原理是: 先利用一定的油压进行一级简单机械雾化，将燃料油挤压、撕裂、破碎，形成微小油滴，再利用压缩空气的高速射流将燃料油微小油滴二次直接击碎，雾化成超细油滴进行燃烧，产生超细油滴后通过高能点火器引燃，同时巧妙地利用燃烧产生的热量对燃油进行加热、扩容，使燃油在极短的时间内蒸发气化。由于燃油是在气化状态下燃烧，可以大大提高燃油火焰温度，并急剧缩短燃烧时间。气化燃烧后的火焰（图1）传播速度快、火焰呈蓝色，中心温度高达1500～2000℃，可作为高温火核在煤粉燃烧器内直接点燃一级煤粉，从而实现电站锅炉启动、停止以及低负荷稳燃。

1.2微油点火燃烧器工作原理

冷炉微油点火燃烧器的工作原理是：微油气化油枪与高强度油燃烧室配合，燃烧后形成温度很高的油火焰。高温油火焰引入煤粉燃烧器一级燃烧区，当浓相煤粉通过气化燃烧高温火核时，煤粉温度急剧升高、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（图2），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。气膜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。

图1 微油气化燃烧火焰状况图2 煤粉燃烧火焰状况

1.3 微油点火的主要技术参数

燃油压力：0.8～2.0MPa；

主油枪出力：20～40kg/h；辅助油枪出力20~100kg/h；

压缩空气压力：0.3～0.6MPa；

压缩空气流量：0.9Nm3/min左右（单支）；

油枪高压风压力：5000Pa左右；

油枪高压风流量：500m3/h左右（单支）；

气化油枪燃烧火焰中心温度：1500～2000℃；

火焰颜色：蓝色透明；

送粉及燃烧系统：一次风风速：20～30m/s；

可点燃煤粉量：2～10t/h；

燃油：0号轻柴油

二、系统设计

根据现场实际情况,将4套微油点火及稳燃燃烧器替换原锅炉下层A磨对应的四只喷燃器，取代原有的等离子燃烧器，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、控制系统三部分组成。

微油点火系统：由微油气化油枪和辅助油枪、高能点火装置、油火检装置、燃

油系统、压缩空气系统、高压助燃风系统等组成。

煤粉燃烧系统：由点火煤粉燃烧器、煤粉浓缩装置、周界风冷却风系统和送粉

系统（原有系统不变）等组成；

控制系统：由DCS系统和就地控制箱、保护系统和运行参数监测等组成，对微油点火系统和燃烧系统进行控制，保证锅炉安全、稳定、可靠运行；

2.1微油点火系统设计

2.1.1气化小油枪

主油枪：由进油管、喷嘴、进气管及高能点火装置组成，油压：0.8～2.0Mpa；出力：20～40kg/h。

辅助油枪：由进油管、喷嘴、进气管组成，油压：0.8～2.0Mpa；出力：20～100kg/h。

2.1.2 燃油系统

利用原有的燃油系统平台，在邻近微油点火燃烧器附近由四角来油管道出分别引出一根φ22×3的不锈钢管，安装燃油手动球阀（DN10、PN10）及气动球阀（DN10、PN10），通过高压燃油软管和气化主、辅油枪连接，完成整个燃油系统 (见燃油系统图)。

2.1.3 压缩空气系统

利用原压缩空气系统，接一根钢管送至锅炉改造层各燃烧器附近作为压缩空气母管，并在压缩空气母管上安装总门，同时由母管向点火燃烧器处引分支管φ22×3钢管，在每个的分支管道上安装气动球阀、气动球阀入口手动球阀（DN15、PN4.0），最后通过高压空气软管和气化主、辅油枪连接，完成整个压缩空气系统（见压缩空气系统图）。

2.1.4高压风系统

气化油枪在运行和备用期间，需要有一风压为5000Pa、出力4000m3/h的助燃吹扫风, 该路风取自一次风机出口管道用钢管引出，从两侧用钢管连至炉前平台形成高压风母管，再由母管分别向4个点火燃烧器处引分支管φ89×3钢管，分两路通过高压风软

管和气化主、辅油枪连接，完成整个高压风系统 (见高压风系统图)。

2.2煤粉燃烧系统设计

2.2.1煤粉燃烧器结构

拆除该炉A磨下层原4个等离子燃烧器部件，整套点火微油枪从燃烧器45°方向

插入，改造成微油点火燃烧器。保留原燃烧器的燃烧功能，喷口出口净面积与低氮燃

烧器改造喷口相比无变化，喷口一次风速维持改造设计值。

微油煤粉燃烧器为两级煤粉浓缩\两级燃烧放大方式，当煤粉被安装在燃烧器前部

流线型浓淡分离装置浓缩后，浓相煤粉通过1级燃烧室，煤粉受到高温油火焰的冲击

加热，挥发分快速析出，并被迅速引燃。第1级引燃的煤粉再引燃第第2级煤粉，达

到在冷炉状态下，用微油点燃煤粉的目的，冷却方式采用淡煤粉气流冷却一次室、二

次风冷却二次室（结构见附图）。

微油点火燃烧器不仅可以作为点火以及低负荷稳燃燃烧器，而且在正常运行时可

以作为主燃烧器使用。煤粉燃烧器改造后具有以下特性：

1)喷口面积与煤粉燃烧器一致，一次风风管内的风速仍选用煤粉燃烧器设计风

速。

2)喷口具有周界内二次风，防止喷口烧坏和锅炉结焦。

3)改造后对炉内空气动力场基本无影响，从而不会对锅炉结渣、飞灰可燃物、汽

温、NOx排放产生影响

4)微油煤粉燃烧器可从燃烧器后部拆除，方便检修和维护。

5)微油煤粉燃烧器采用耐磨、耐高温的材料（浓缩器及燃烧器入口镶嵌10mm陶

瓷；一、二次室采用ZG35Cr24Ni7SiMnN材料制作，长期耐温1200℃），并由

分级的气膜冷却风保护，保证喷口的使用寿命。

6)每个微油煤粉燃烧器均设置1个可更换温度监测点，监测燃烧室壁温。

表3 微油点火燃烧器主要设计参数

2.2.2煤粉浓缩器

煤粉浓缩分配器的作用是将一次风气流进行风粉分离，形成浓、稀两股煤粉气流分别导出。由于高浓度煤粉具有着火温度、着火热降低易被点燃的特点，因此微油煤粉燃烧器设计成多级燃烧能量逐级放大结构，将浓侧煤粉流引入燃烧器的一次室，被高温气化燃烧油火焰点燃，稀相侧煤粉被引入二次室被浓相煤粉火焰点燃，稀侧煤粉流兼有冷却一次室壁面，防止一次室结焦或烧损及补充的作用。

根据电厂锅炉下层燃烧器特点，本次改造浓缩器设计采用环向浓缩结构，浓稀比可达4～6倍，在来粉燃烧器入口安装浓缩装置，完成煤粉的浓、稀相分离，浓煤粉流向中心浓缩，淡煤粉位于环向外侧。

2.2.5气膜风冷却系统

气化微油点火及稳燃燃烧器气膜冷却风有两部分组成，一部分由油枪套筒的油配风做为高强度油燃烧室冷却风，原一次风作为一次燃烧室的冷却，另一部分由内旋流

二次风改为二次室冷却风。改造保留原有风门，风道等部件。

2.2.6送粉系统