提高火力发电厂锅炉煤炭使用效率与锅炉点火技术选择之我见

提高火力发电厂锅炉煤炭使用效率与锅炉点火技术选择之我见

刘洋

刘洋辽宁电力勘测设计院110179

摘要火力发电厂是我国电能生产的最主要力量，提供了我国总电能的80%。然而火力发电也占用我我国大量的煤炭资源，尤其是锅炉，消耗了发电厂绝大部分的能源，当今社会，倡导节能减排，因此，如何降低锅炉的能源消耗，实现电厂利益最大化，是电厂发展的重要课题。本文主要探讨了火力发电厂煤炭资源在使用中存在的一些问题及相应的解决对策，以及锅炉点火技术选择的相关问题，以供参考。

关键词火力发电厂锅炉节能减排

“畅想生活，低碳未来”已经成为了我国现代化建设的重要课题，我国也有条不紊的落实保护环境、节能减排的各项政策。能源是国家的命脉，是国家可持续发展的重要保障，火力发电厂为我国提供了大量的电能，同时也消耗了国家大量的资源，尤其是锅炉，是电厂耗能最多的环节，如何降低锅炉的煤炭和燃油消耗，提高电厂的能源使用效率，对于促进环境保护，提高发电厂经济效率，配合国家实施“保护环境、节能减排”政策，都有着重要的意义。

一、火力发电厂锅炉煤炭使用中存在的一些问题及解决对策

（一）火力发电厂锅炉煤炭使用中存在的一些问题

1.煤炭劣质导致锅炉耗能过大

锅炉是发电厂耗煤量最大的设备，劣质煤炭不仅降低了煤炭使用效率，还会造成众多的危害：（1）煤质灰份过大。煤质灰份过大会导致制粉系统缺乏动力，锅炉粉往往只能到粉位线，并且，锅炉粉低于粉位低会导致下粉不均、给粉自流，引起锅炉熄灭或火力不足，只能用油来阻燃，又会加剧锅炉掉焦、结焦现象。（2）煤质挥发份过低会导致煤粉着火点推迟，火焰中心温度上升，降低燃料抗干扰性，极易出现灭火现象。（3）煤热值不高，产热量过低，要达到设定的热量就只有加料，不仅浪费了能源，又易倒是煤粉位不宜现象。

2.煤粉粗细不宜

煤粉较粗，虽然可以降低制粉能量消耗，但是也会是煤粉燃烧不充分，导致耗煤量增加，也容易覆盖在粗粉分离器挡板上，影响煤粉的输送。

3.送风不宜

风量大小要和煤粉的量保持一定体积比例，如果比例不宜就会导致点燃后产生爆炸现象，如果风量过低，就会导致煤粉燃烧不充分。并且送风的速度也是有讲究的，送风的过多，回粉量增加，燃烧不足，送风过低，又会导致熄灭现象。

4.锅炉自身设备问题

锅炉自身的问题也会导致煤炭浪费，比如喷燃器变形、卫燃带脱落、下两排浓淡式喷燃器浓缩栅严重磨损、粗粉分离器损坏等等都会导致煤炭的使用效率降低，因此，加强锅炉维护也是提高煤炭使用效率的重要因素。

（二）提高煤炭使用效率的对策

1.提供管理人员的职业素养

加强运行人员的业务知识与技能培训，尤其是现场技术培训，提高了运行人员对异常信号分析、对比分析、检查判断分析的能力。在运行分析注重对人的因素的分析，从解决人的问题入手，做好故障防范工作，保证机组的安全、稳定、经济运行。

2.选择优质煤

煤炭质量是最重要考虑的因素，考充分考虑到煤炭的煤质灰份含量、挥发效果、热力值大小等等一系列的因素，保证煤炭制粉方便制粉，制粉后能充分燃烧，提供较大的热力值，一方面可以提高煤炭的经济效率，另一方面也可以降低设备耗损。

3.确保煤粉的粗细度适宜

煤粉的粗细度直接关系到煤粉的燃烧效率与是否会产生灭火现象，较细的煤粉可以缩短到达燃点的时间，燃尽速度也更快，可以提高煤粉的着火品质。煤粉过粗会导致燃烧不充分，容易引起灭火和烟道二次燃烧现象。一般来说，煤粉颗粒的大小一般要在R90左右，这个数值与没的挥发分数值相近。

4.合理送风

合理送风的要求比较复杂，需要对送风的所有环节进行优化：（1）采用燃烧空气分级输入方式，根据燃烧进程，分阶段进行送风，等一次送风燃尽后，在进行第二次送风，这样就可以提高燃烧的效率，介绍煤粉消耗；（2）采用合适的一次风速与风量，风速过高会推迟煤粉着火时间，过低会烧坏喷燃器，并形成风管煤粉积淀，风量过高会推迟煤粉的燃点时间，过低又会导致燃烧不充分，因此，要掌握合适的一次风速与风量，做到尽可能保持低的一次风速，并按最优化的比例输送风量；（3）保证二次风压的充足，确保风粉充分混合；（4）减少三次送风，三次风的水分比较大，温度会较低，影响燃烧的效果。

5.要有良好的燃烧器

良好的燃烧器是保证煤粉稳定燃烧的前提条件。要经常维护，确保乙角、丁角下排燃烧器完好，减少投油次数。减少火焰贴墙，提高炉膛温度，确保燃烧较稳定。

6.火焰中心的位置合理

火焰中心位置过高屏过壁温易超温。火焰中心过低，冷灰斗易结渣。在运行中，开大下二次风门，火焰中心上移，开大上二次风门，火焰中心下移。当燃用劣质煤冷灰斗温度过低时，下二次风门可适当关小，并降低总风压。调整各角的风煤配比，避免某一角温度过高或过低，力求各角温度一致。

二、火力发电厂锅炉点火技术问题探讨

（一）几种点火技术介绍

1.气化小油枪点火技术

气化小油枪小油枪点火技术是用小油枪（出力：300～500kg/h）插入煤粉燃烧器喷口处点火，它的工作原理是：把空气压缩后高速射出，将燃料油雾化成超细化小油滴，而后进行点燃，在燃烧过程中又将燃料进行加热扩容，将油滴气化，使得点燃油枪的过程中直接燃烧气体燃料，有效的提升了然绕效率，火焰中心能够达到1500～2000℃的高温，可以实现高温火核在煤粉燃烧器内进行直接点燃煤粉。

该技术的主要特点是将小油枪（出力：300～500kg/h）插入煤粉燃烧器喷口处，点火时依靠小油枪从煤粉燃烧器中心点燃煤粉，油煤混烧，同时需要大油枪从临近的位置助燃，

2.等离子点火技术

等离子点火技术是利用直流电电流在介质气压条件下接触引弧，并在强磁场下获得稳定功率的直流空气等离子体，这种空气等离子体能够在燃烧器中形成T>5000k的极大局部高温，当煤粉通过这个高温区时，就会因为高温的作用，迅速气化燃烧，从而达到引燃效果。等离子点火技术首先是要在一级燃烧筒中点燃煤粉超微粒，而后逐级点燃二级、三级风粉混合物。

3.少油点火技术

少油点火技术是将油燃烧器安装在靠近煤粉燃烧器中心的位置，燃烧器中的高温火焰在接触到一次风粉的过程中，通过高速碰撞，将风粉气化析出，在高温中燃烧，燃烧产生的热量又弥补了消耗的热量，从而达到支持风粉持续燃烧的目的，这种点燃技术的油燃尽率可以达到99%以上，中心温度不低于1800℃，表面温度一般是1520℃。可以充分达到节油节能的目的。

4.高温空气无油点火技术

高温空气无油点火技术的基本原理是将常温气体引入到加热器中加热，使其温度迅速达到1000℃以上，从而其在燃烧其中迅速释放大量的氧离子，这些氧离子会与风粉进行热量交换，从而使得风粉迅速达到燃点，并以多相燃烧方式燃烧。点燃后的高温空气可以为风粉燃烧提供初期的热量与氧气，使大量的风粉能够在燃烧器中持续稳定的燃烧提供高温，保证燃烧器稳定高效运行。

5.激光点火技术

激光点火技术的研究起步的比较晚，然而由于这种点火技术能够使燃料在低温条件下实现爆震燃烧，迅速点燃燃料，实现不需要预热条件下点燃风粉，不需要用油，因此得到了西方发达国家的重视，目前这种技术仍然处于研究当中。

（二）几种点火技术的应用特点

1.气化小油枪点火技术的应用特点

气化小油枪点火技术只需要微量的油(25～60kg/h)就可以，但是他需要专门的燃烧器。它可以一次性点燃大量的风粉(2～10t/h)，实现低负荷、超低负荷以及冷炉微油点火的目的，节油率高达90%以上，它是在百余台小油枪煤粉直燃式燃烧器成功应用的基础上开发的新型燃烧技术，已在300MW及以下机组的燃煤锅炉上得到应用。外燃型提前投粉燃烧，节约燃油20%～30%，投资较小。存在油煤抢风问题，煤粉燃尽率低，适用煤种范围窄，节油效果差，油煤混烧无法投用电除尘，而且有时会出现一次油枪喷嘴因堵塞，无法点火现象。投资、运行成本、维护工作量都很小。

2.等离子点火技术的应用特点

内燃型分级送粉煤粉燃烧器，燃油消耗较少（或零耗），可以点燃优质烟煤，由临近机组提供热风的情况下可以实现无油点火；初期可以投用电除尘。但是点火能量小（小于100kW）只能点燃优质煤种；电极寿命短；厂用电消耗量大；系统复杂，而且，等离子点火技术在点火初期风粉的往往无法彻底燃烧，容易在输烟管中形成二次燃烧现象，可能造成部件受热损坏，也降低了点燃初期风粉浪费现象，此外，等离子点设备初期投资费用大，运行成本较高，维护费用大。

3.少油点火技术的应用特点

内燃型一级送粉气膜冷却煤粉燃烧器，投资少、结构简单、可靠性高，维护量少，对抗煤质变化适应能力强；点火能量较大（200～5500kW），煤粉燃尽度非常高；燃烧器及其附属设备易改造，锅炉启动速度快，初期可以投用电除尘。但是目前600MW以上大机组运行经验少，大容量机组设计经验不足。而且有时会出现一次油枪喷嘴因堵塞，无法点火现象。投资、运行成本、维护工作量都很小。

4.高温空气无油点火技术的应用特点

高温空气无油点火技术采用了内燃型分级送粉煤粉燃烧器，无需应用燃油，点火方式很简便，整个点火装置结构简单，安全可靠。但是初期投资较大，运行和维护成本都很高。

（三）几种点火技术的选择

1.少油点火技术与等离子点火技术目前应用较为广泛，技术也较为成熟，但是这两种技术适用于不同的煤种、炉型、燃烧器和制粉系统，因此，在点火技术选择是靠充分考虑到这些因素，尤其是煤质问题。气化小油枪点火技术火力较小，适合功力小的燃煤锅炉。

2.要充分考虑到长期的经济效益问题，气化小油枪点火技术投资、运行成本、维护工作量都很小；等离子点设备初期投资费用大，运行成本较高，维护费用大；少油点火技术初期投资、运行成本、维护工作量都很小；高温空气无油点火技术初期投资较大，运行和维护成本都很高。因此，火电厂就应该充分考虑这些因素，权衡长期的利益，作出合理的选择。

总之，火力发电为我国提供了大量的电能，是我国电流资源的重要保障，然而能源的消耗也很大，尤其是支持锅炉燃烧的煤炭和点火技术中的燃油消耗巨大，在提倡节能减排的今天，降低锅炉煤炭和燃油消耗量，对于提高电厂的经济效率有着重要的作用。除了上述的问题外，还有很多细节的问题需要大家进一步的研究，以进一步降低电厂能源消耗，提高发电厂的经济效率。

参考文献

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