摘要：介绍了火电机组常用的两种节油点火技术，论述了两种技术的适用范围、节油效果及在应用时需要注意的事项。并以某工程为例比较两种点火技术的技术经济性。
关键词：节油点火；等离子点火；微油点火
作者简介：王君（1980-），女，内蒙古包头人，内蒙古电力勘测设计院，工程师；严志勇（1979-），男，江西新余人，内蒙古电力勘测设计院，工程师。（内蒙古 呼和浩特 010020）
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）05-0227-02
火电机组是电力行业的用油大户，燃煤机组锅炉点火及稳燃用油是上网电价的重要组成部分。降低发电机组油耗不仅能降低发电成本、提高发电企业经济效益，同时对我国能源安全战略具有重要意义。目前大中型火力发电厂常用的节油点火方法主要有等离子点火技术、微油气化点火技术两种。
一、节油点火技术的煤质适应性
1.等离子点火技术适用范围
锅炉燃料的燃烧特性是等离子煤粉点火装置适用性的基本依据，等离子点火装置适于Vdaf≥16%的贫煤、烟煤和褐煤（只限于中速磨）；可适用四角切圆直流燃烧器或前后墙对冲旋流燃烧器。锅炉采用等离子点火技术，无需设置燃油系统。为保证机组正常启动，需从燃用煤质的着火、燃烬和结焦三个方面对其进行分析和评价后确定。
2.微油气化小油枪点火技术适用范围
相对而言，小油枪点火技术对煤种的适应性要比等离子点火技术宽得多，可广泛适用于贫煤、烟煤、褐煤及优质的无烟煤，可适用四角切圆、对冲燃烧方式及中间储藏式、直吹式制粉系统。但小油枪点火技术由于起步较晚，在大型火电项目上应用不及等离子点火技术广泛。
3.本工程煤质特点
某工程燃用徐矿集团俄霍布拉克煤矿供应的烟煤。煤质分析如下：设计煤种Car60.97%，Har4.14%，Oar8.77%，Nar0.91%，St，ar0.62%，Mtar7.5%，Aar17.09%，Vdaf42.37%，Mad2.44%，Qnet，ar23560 kJ/kg。校核煤种Car58.8%，Har3.76%，Oar8.23%，Nar0.82%，St，ar0.55%，Mtar9.1%，Aar18.74%，Vdaf42.76%，Mad3.1%，Qnet，ar22510 kJ/kg
（1）燃料着火特性。燃料着火特性可根据着火稳燃特性判别指标Pd判别，Pd>638属于极难稳定区，613 从判别指标可以看出本工程设计煤种（稳燃指数570）属于极易着火、极易稳定燃烧的煤质，校核煤种（稳燃指数567）中属于极易着火、易稳定燃烧的煤质，采用等离子点火方式和微油点火方式均可。 （2）燃料燃尽特性。燃料燃尽特性可根据Fz傅张指数判别，Fz≤0.5属于极难燃尽，0.5 从判别指标可以看出，本工程设计煤种（傅张指数5.986）和校核煤种（傅张指数5.704）均属极易燃尽煤种，采用等离子点火方式和微油点火方式均可。 二、节油效果及系统分析 1.等离子点火系统 采用等离子点火装置可取消常规燃油系统（包括油罐、油泵设备、锅炉点火油枪、油系统管道、油系统控制、油系统消防及相关建筑）。 2.微油气化点火系统 采用微油气化点火装置，可达95%的节油率。根据机组启动、调试及运行要求，本工程2×350MW机组需设置2座200m3油罐及相应油泵设备及管道系统等。 三、经济效益分析 1.试运期间的经济效益 根据中国电力企业联合会发布的中电联技经[2007]7号文件《关于调整和修改火力发电厂工程基建阶段燃油和蒸汽用量标准及其计算公式的通知》，单台300MW机组整套启动试运行期间消耗的燃油量约为2118t，空负荷试运、吹管燃油使用量约为711t，锅炉本体各项实验、酸洗燃油使用量约28t，合计约2857t。 针对本工程，分别对采用等离子点火技术及微油气化点火技术的节油效果及辅助系统投资作如下简单的计算（按两台机组计）： （1）等离子点火装置。 1）按常规点火装置，试运所需燃油耗费计算（耗电费用未计），燃油耗费3714.1万元。 2）采用等离子点火装置进行试运所需费用的计算。燃油耗费：燃油消耗0t；原煤耗费：两台机组按发热量相等的原则所需的原煤费用为221.52万元；耗电费用：设计煤种发热量23560kJ/kg，原煤消耗2×2857×41840/23560 = 10147.4t，耗电费用10147.4×40×0.2=8.1万元；等离子点火装置设备费约1120万元；等离子点火装置一次热风加热器消耗蒸汽费用11.4万元。 3）节省燃油系统设备、管道、电控装置、消防系统及建筑等投资费。按采用常规点火方式，根据本工程机组容量，需设置2座1000m3油罐、燃油泵设备及相关建筑，总投资约400万元。采用等离子点火技术，可取消燃油系统，无油系统设备及建筑，可节约投资约400万元。 4）小计。按以上计算可知，在两台机组试运期间投用等离子点火装置可为电厂节约启动调试费用约3473.08万元。 （2）微油气化点火装置。按常规点火方式，单台机组试运期间用油量按前述约2857t；若采用微油气化点火方式，节油量至少在95%以上，单台锅炉燃油消耗量将控制在143t以内。
（1）按常规试运所需燃油耗费计算（耗电费用未计）。燃油耗费3714.1万元。
（2）机组采用微油气化点火装置进行试运所需费用计算。燃油耗费：185.9万元；原煤耗费：210.26万元；耗电费用：3.86万元；微油气化点火装置设备费约2×160万元；微油气化点火装置一次热风加热器消耗蒸汽费用10.9万元。
（3）节省燃油系统设备及建筑等投资费。按采用常规点火方式，根据本工程机组容量，需设置2座1000m3油罐、燃油泵设备及相关建筑，总投资约400万元。采用微油气化点火技术，设置2座200m3油罐即可，并配置相应的燃油泵设备、建筑等，可节约投资约90万元。
（4）小计。按以上计算可知，在两台机组试运期间投用微油气化点火装置可为电厂节约启动调试费用3303.18万元。
2.长期经济效益
机组正常运行后，非调峰机组全年启停次数不多于6次，正常启动一次耗油量约为100t，按30年的服役期考虑，常规2×300MW等级机组服役期内需耗油18000t油，采用节油点火技术后的节油效果更加显著。
（1）等离子点火装置。等离子点火装置燃油节约费用11700万元，原煤耗费697.28万元，耗电费用25.5万元，蒸汽费用35.9万元，采用等离子点火装置共可节约费用10941.32万元，30年服役期两台机组每年节约费用729.42万元。微油气化点火装置燃油节约费用11115万元，原煤耗费662.41万元，耗电费用12.15万元，蒸汽费用34.3万元，采用微油气化点火装置共可节约费用10406万元，30年服役期两台机组每年节约费用693.73万元。
3.两种节油点火装置技术经济性比较
等离子点火方案技术很成熟，微油气化点火方案技术成熟；采用等离子点火不需要设置燃油系统，微油气化点火方案需要设置油系统；采用等离子点火第一年后每年节约运行费729.42万元，采用微油点火693.73万元；采用等离子点火方案社会效益和环境效益很显著，采用微油气化点火方案同样显著。从第一年调试至第15年采用等离子点火方案比采用微油气化点火方案还完贷款总收益少58.4万元，从第一年调试至第30年服役期采用等离子点火方案较采用微油气化点火方案还完贷款总收益多476.95万元（贷款年利率按6.14%、15年等额还本付息计算）。
四、需要注意的问题
无论是采用等离子点火技术还是微油气化点火技术，均要求点火系统具有较高的安全稳定性。虽然两种点火方式均为技术成熟、运行可靠的节油点火技术，均具有较多成功的运行案例，但其仍存在一定程度的风险性。
1.等离子点火装置
采用等离子点火技术，需注意以下问题：
（1）对于等离子点火技术，煤质情况无疑是决定其能否正常运行的关键因素。若实际燃烧煤质较设计煤质偏差较大，将有可能造成等离子装置运行的不稳定性。因采用等离子点火技术将取消燃油系统，无其他备用点火方式，等离子点火装置运行的可靠性直接影响锅炉启动的可靠性。设计时需设置两层点火燃烧器，一层运行，一层备用。运行过程中加强进厂燃料的监控，尽可能控制电厂来煤与设计煤种的偏差。
（2）等离子点火燃烧器在正常运行中有电弧熄火的隐患，导致未燃煤粉直接喷入炉膛，威胁炉膛安全。设计时可通过热工保护，避免上述现象的发生，即设置等离子发生器发生断弧、着火不稳时保护联关磨煤机相应出口门。
（3）压缩空气品质要求较高。如等离子发生器所使用的压缩空气含油量、含水量较大，则在使用过程中，尤其是等离子点火装置连续投运时间较长的情况下，容易造成等离子发生器阳极污染，从而影响等离子点火装置的可靠性。在运行过程中要监测压缩空气品质，以保证等离子点火装置用的压缩空气品质良好。
（4）阴极寿命不确定。等离子点火装置阴极属耗材，实际使用中阴极的使用寿命约为50小时左右，更换较为频繁，增加了运行成本。且运行中，无阴极耗损提示，阴极达到使用寿命时等离子发生器会发生突然断弧现象，从而影响炉膛的安全稳定。在运行中应注意每个阴极的使用时间，在即将到达寿命期时更换，以保证等离子点火装置随时可投入使用。
（5）点火采用在燃烧器内分级燃烧、逐级放大的方式，燃烧器内易造成超温和结渣。为防止此现象的发生，等离子技术放弃了最早采用的径向点火拉弧方式（此方式在早期使用的多家电厂中均出现了燃烧器内结渣），改为轴向点火的方式，可以在一定程度上避免结渣的发生。但当设计不当或煤质条件差时仍可能存在燃烧器内结渣现象。
2.微油气化点火装置
采用微油点火技术，需注意以下问题：
（1）微油气化点火技术最常见的故障就是小油枪堵塞造成灭火。对于烟煤由于油枪出力低，雾化装置孔径较小，油管路稍有杂物即造成堵塞，造成燃烧器灭火，威胁点火的安全。运行时需注意燃油品质。
（2）微油气化点火系统输入的热量大于等离子点火系统输入的热量，燃油在点火过程中需要大量的氧气，若配置不合理，则存在着燃油向煤粉抢氧的现象；点火用风通过助燃风系统送入，风压1.5～3kPa，且因燃烧器的有限空间内着火气流整体温度很高，体积剧烈膨胀等都会导致燃烧器喷口的气流速度非常高，大于火焰传播速度时会造成火焰燃烧不稳定、燃烧效率大幅度降低，同时也会导致燃烧器阻力增大。
（3）同等离子点火相同，微油气化点火采用在燃烧器内分级燃烧、逐级放大的方式，燃烧器内易造成超温和结渣。微油气化点火技术目前切向和轴向点火方式均采用，当设计不当或煤质条件差时仍可能存在燃烧器内结渣现象。
五、结论
针对本工程煤质情况，采用等离子点火方式或采用微油气化点火方式均可满足系统启动、调试、运行要求。根据以上对节油点火技术的分析，两种节油措施均可达到降低运行成本、控制造价的目的。但等离子点火装置受锅炉燃煤情况影响较大，故其运行的可靠性以工程燃煤的稳定性为基础，微油点火装置对煤质的适应性较为广泛，受煤质变化的影响较小。
若采用等离子点火技术且取消油系统，可由等离子设备厂家根据本工程煤质特点及将来可能变化的情况对取消油系统进行风险分析，并提出保证锅炉启动、安全稳定运行的有效措施。
本工程燃煤属高挥发分、高热值、低水分、低灰分烟煤，煤粉易燃、易爆。该种煤质很适合采用等离子点火技术无油点火。采用该种点火技术，取消油系统（包括油罐、油泵设备、锅炉点火油枪、油系统管道、油系统控制、油系统消防及相关建筑），可以减少厂区安全隐患，提高电厂的安全性，减少厂区占地，经济效益和社会效益显著。综合技术、经济方面考虑，并借鉴内蒙古电力勘测设计院设计且成功运行的国电东胜热电厂无油点火经验，本工程推荐采用等离子点火技术，并取消油系统，等离子点火燃烧器设置两层，一层运行，一层备用。
（责任编辑：王祝萍）