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送粉系统由于将微油点火燃烧器改在最下层4只主燃烧器处，作为点火兼有主燃烧器的功能，因此送粉系统可以完全利用原有4只送粉管道，包括一次风给粉管道，无需增加新的设备和管道。
2.3控制系统设计微油点火的控制与监测系统就是用于微油直接点煤粉过程中，实现微油点火装置启停状态控制与过程参数（压力、温度等）的采集与监测，以及锅炉安全保护与联锁。
本系统由DCS、FSSS控制系统和操作员站组成，对应前墙下层燃烧器所配套的4个就地控制箱(就近安装在各微油枪平台)，及高能点火器，智能火焰检测装置，燃油气动球阀、压缩空气气动球阀等被控设备，以及相应电缆和就地指示压力表组成。
2.3.1微油点火主要逻辑㈠启动逻辑控制室启动允许条件：⑴燃油母管压力正常（大于0.4Mpa）；⑵压缩空气母管压力正常（大于0.2Mpa），空气阀关闭；⑶锅炉允许点火，MFT复归；⑷角在远控位.⑸高压风风压为5000Pa、出力4000m3/h程控启动微油点火满足启动允许条件，往DCS发出“程控启动#1角微油”指令，就地控制柜接到启动指令后接通高能点火器点火，同时自动开启燃油阀，油枪燃烧稳定3秒后（火检有火证实），自动开启压缩空气阀，完成启动过程。
高能点火器启动后25秒后自动停止。
手动启动微油点火满足启动允许条件，集控画面手动操作启动点火器，同时开启燃油阀，油枪燃烧稳定3秒后（火检有火证实），开启压缩空气阀，完成启动过程。
关闭点火器㈡灭火保护⑴当MFT，OFT发生时，DCS向就地控制柜发出停止指令，控制关闭所有角的燃油阀、并禁止微油枪启动；⑵当启动点火30秒内，油阀在开位且仍然无火，控制系统自动关闭对应燃油阀，本次点火失败。
⑶在点火燃烧过程中由火检检测到灭火时（燃油阀在开位且油枪火检持续3秒以上无火），控制系统自动关闭对应燃油阀，同时关闭对应送粉管道的磨煤机出口关断门（即PC门）。
详细逻辑需与电厂研究，根据具体情况确定DCS最终组态。
㈢停止逻辑⑴火检灭火后，自动关燃油阀，此时不关压缩空气阀；⑵操作员在控制面板上操作“停止”按钮；⑶就地操作停止。
⑷MFT动作停止。
在微油枪停止时，一般应在燃油阀关闭后，保持压缩空气阀继续延迟3秒关闭，以达到冷却和吹扫微油枪的效果。
㈣给煤机启动气化点火油枪火焰证实（作为点火启动时启动条件）着火稳定后或锅炉点火能量满足（作为主燃烧器使用时），可启动给煤机给煤。
㈤锅炉FSSS/BMS逻辑的修改为保证机组的安全及微油枪点火系统的正常运行，结合本工程300MW机组FSSS/BMS 的设计特点，需对FSSS/BMS逻辑进行以下修改：1)在FSSS中设计A磨煤机“正常运行模式”与“微油运点火模式”两种运行模式，并可相互切换，从而实现A磨煤机BMS逻辑切换功能。
其他磨煤机的逻辑功能不变。
2)“正常运行模式”运行时，磨煤机维持原有的FSSS/BMS逻辑。
3)“微油点火模式”运行时，A磨煤机BMS启动条件中增加由微油枪装置送来的4台微油枪中任意两台启动允许条件满足，略去原油燃烧器着火的条件。
4)在主控室声光报警系统中增加“微油枪点火装置故障”信号，任一台微油枪点火装置异常，DCS送信号至声光报警系统发出报警（此信号由微油枪运行正常信号处理所得）。
5)A磨煤机以“微油点火模式”运行时，任一个微油枪装置灭火或故障，DCS自动关闭A磨煤机出口一次风插板门（PC门）；达到三个微油枪装置工作灭火或故障时，给煤机跳闸，关闭A磨煤机出口全部一次风插板门，同时跳A磨。
6)A磨煤机运行，且机组电负荷大于30%时，操作人员可将微油枪运行方式转入“正常运行方式”或当上层燃烧器对应的磨煤机投入，煤火检满足逻辑条件，操作人员可将微油枪运行方式转入“正常运行方式”。
7)在“微油点火模式”下的其它燃料层火嘴、“正常运行模式”下的所有层按照FSSS正常保护进行控制。
8)锅炉MFT时，按FSSS方式保护动作，同时微油枪跳闸，并禁启。
具体逻辑组态见附图。
2.3.2系统主要设备及原理㈠就地控制箱就地操作控制箱上装有按钮和指示灯（具有点火器点火启停、压缩空气阀开启和关闭、燃油球阀开启和关闭，和对应状态指示），可实现所对应微油枪点火的就地控制，并显示火焰和就地位状态，就地操作控制箱还可接受DCS和/或FSSS的远方启停控制。
