【摘要】： 从长三角的“电荒”到涉及东北、华东、华南、西南等地区的“煤荒”与“缺油”，节能降耗是目前我国在能源问题的重要议程。目前随着电力行业的不断扩大，石油的需求量也逐年递增，然而电力行业中的用油里很大一部分用于火力发电厂机组的启动和低负荷稳定燃烧，如何在使用能源中做到“节能降耗”是目前摆在我们工作中的头等大事。

　　火电行业是我国重要的能源行业，同时也是耗油行业，每年锅炉点火和稳燃要耗费大量的燃油。电站锅炉等离子点火系统的核心技术，是用煤粉替代燃油用于发电厂锅炉启动前的预热和用电低谷时的稳燃。此技术节省燃油资源，大大节省运行费用，具有巨大的经济效益。另外，等离子燃烧器中煤粉的充分燃烧，大大减少了有害废弃物，具有极其优异的环境效益。

　　本文结合大唐安徽分公司淮南洛能发电有限公司三期2×600MW的等离子点火和二期2×300MW机组微油点火(气化小油枪)技术的应用成果，阐述等离子和微油点火技术带来的突破和效益，给电厂在机组新建和机组改造过程中对点火系统的选取提供一些参考。

　　　【关键词】：节油技术、等离子点火、微油点火

　　当今世界能源资源日益紧张, 国内外均积极开展火力发电企业燃煤锅炉节油技术的研究,我国也先后开发了“节省燃用油、推广劣质煤燃烧技术、以煤代油”等技术。这些技术的应用对火力发电企业节油起到了明显的作用,但火力发电厂燃煤机组节油降耗仍具有很大的空间。等离子点火技术的突破性进展以及微油点火技术的出现,使我国的电站节油技术又迈向了新阶段。在短短几年时间内,等离子点火技术和微油点火(气化小油枪)技术已成为现代大型机组锅炉点火和稳燃过程中的主流节油技术，并广泛应用于现运行的机组中，效果非常显着。

　　一、等离子点火技术

　　等离子点火技术采用特殊合金的阴、阳极，实现以空气作为等离子载体，不需专供惰性气体保护电极，既简化了系统，又大幅度地降低了运行费用。克服投油点火不能投电除尘的环保问题，消除因燃油系统造成的安全隐患。

　　等离子现场安装图

　　图1

　　1、 等离子点火系统构成等离子点火系统主要有以下几部分构成

　　等离子发生器：等离子燃烧器;电源柜及供电系统;辅助系统(包括冷却水系统、压缩空气系统,图像火检系统)：控制系统以及风粉系统等。

　　2、等离子点火系统工作原理

　　2.1、等离子发生器工作原理

　　DLZ-200型等离子发生器为磁稳、空气载体等离子发生器，它由线圈、阴极、阳极等组成。其中阴、阳极材料采用具有高导电率、高导热、耐氧化的金属材料制成，它们均采用水冷方式冷却，以承受电弧高温冲击。线圈在高温250℃情况下具有抗2000V的直流电压击穿能力，电源采用全波整流并具有恒流性能。其工作原理见图2-1。在冷却水及空气压力条件满足后，首先设定电源(6)的工作输出电流(300～400A)，当阴极(2)在直线电机(5)的推动下，与阳极(1)接触后，电源(6)按设定的工作电流工作，当输出电流达到工作电流后，直线电机(5)推动阴极(2)向后移动，当阴极离开阳极的瞬间，电弧建立起来，当阴极达到规定的放电间距后，在空气动力和磁场的作用下，装置产生稳定的电弧放电，生成等离子体。

　　等离子发生器工作原理图

　　图2

　　等离子系统图

　　图3

　　2.2、等离子燃烧器煤粉点火原理

　　直流电流在一定介质气压的条件下引弧,并在强磁场控制下获得稳定功率的定向流动空气等离子体,该等离子体在点火燃烧器中形成T>4000K的梯度极大的局部高温火核,煤粉颗粒通过该等离子“火核”时,迅速释放出挥发物、再造挥发份,并使煤粉颗粒破裂粉碎,从而迅速燃烧,达到点火并加速煤粉燃烧的目的。等离子体内含有大量的化学化活性粒子,如原子(C、H、O)、离子(O2-、H+、OH-)和电子等,它们可加速热化学转换,促进燃料完全燃烧。

　　二、微油点火技术

　　微油点火(气化小油枪)系统是微油冷炉点火技术和超低负荷稳燃技术的完美结合，该技术首次成功地将微量的油(30kg/h以下)在特殊设计的燃烧室内经过高强度雾化燃烧，产生高温火焰直接点燃煤粉，并采用逐级放大的原理，达到最终点燃大量煤粉、实现冷炉助燃煤粉启动的目的。该技术属高效节能技术，可大幅度降低火力发电厂点火和助燃用油，实现以煤代油，节省大量助燃用油，为企业创造显着的经济效益。

　　图4

　　1、 微油点火(气化小油枪)系统构成：

　　微油点火系统主要以下几部分构成:强化燃烧微油(气化小油枪)小油枪;煤粉燃烧器及浓缩装置;辅助系统(包括油系统、压缩空气系统、助燃风系统);检测与控制系统以及制粉系统等。

　　2、微油点火工作原理

　　2.1、微油点火工作原理

　　微油点火(气化小油枪)小油枪，是利用压缩空气产生机械雾化将燃料油挤压、撕裂、破碎，产生超细油滴后通过高能点火器燃烧,同时用燃烧产生的热量对燃料进行初期加热、扩容、后期加热,在极短的时间内完成油滴的蒸发气化。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。气化燃烧后的火焰刚性极强,其传播速度超过声速,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煤粉,从而实现电站锅炉启动、停止以及低负荷稳燃中以煤代油的目的。

　　图5

　　图6

　　2.2、燃烧器直接点燃煤粉工作原理

　　微油气化油枪燃烧形成的高温火焰,使进入一次室的浓相煤粉颗粒温度急剧升高、破裂粉碎,并释放出大量的挥发分迅速着火燃烧,然后由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,实现煤粉的分级燃烧,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的引燃能量,并满足锅炉启、停及低负荷稳燃的需求。

　　三、等离子点火与微油点火应用情况

　　目前，等离子点火及稳燃技术已应用的煤种：挥发粉﹥20%烟煤;机组容量等级：50MW、100MW、125MW、300MW;燃烧方式：切向燃烧直流燃烧器、墙式燃烧旋流燃烧器;制粉系统类型：钢球磨中储式、双进双出钢球磨直吹式、中速磨直吹式和风扇磨直吹式制粉系统。已应用机组数量70余台锅炉(如云南宣威电厂、江西丰城电厂等)，总装机容量近30000MW。

　　微油(气化小油枪)点火及稳燃技术已成功应用的煤种：贫煤、劣质烟煤、烟煤和褐煤;同时株州电厂无烟煤试验台试烧成功，机组容量等级：50MW、100MW、125MW、200MW、300MW和500MW;燃烧方式：切向燃烧直流燃烧器、墙式燃烧旋流燃烧器;制粉系统类型：钢球磨中储式、双进双出钢球磨直吹式、中速磨直吹式和风扇磨直吹式制粉系统;已应用机组数量20余台锅炉(如中电投贵溪电厂、大唐田家庵电厂等)，采用微油点火，在基建调试阶段可以节约大量的燃油，经济效益非常可观。

　　四、等离子与微油点火(气化小油枪)的对比

　　1、等离子点火技术的优点:

　　1)、可实现电厂的完全无燃油运行,节油率100%,提高电厂运行的经济性;

　　2)、可完全简化了燃油系统,提高电厂运行的安全性;

　　3)、避免了燃油点火期间无法采用电除尘器而造成的冒黑烟的问题,降低了有害物质的排放量,提高了环保效益。

　　目前在大唐安徽分公司淮南洛能发电有限公司三期2×600MW机组上以完全实现无燃油运行,节油率100%。

　　2、等离子点火技术的缺点:

　　1)、一次性投资大,系统设备较为复杂;

　　2)、由于受发生器功率的限制,等离子点火技术无法点燃挥发份低的劣质煤,针对一些燃煤煤质不好的电厂,需要另外调用优质煤或是加油助燃;

　　3)、等离子发生器的阴阳极寿命短,更换工作量大,费用高;

　　4)、等离子采用的气源是压缩空气，压缩空气内含有水和油，容易产生等离子拉不起弧或枪管内部打火。

　　3、微油点火(气化小油枪)技术的优点：

　　1)、一次性投资少，系统结构简单，维护操作方便，燃烧器及其附属设备易改造;

　　2)、适用煤种宽，同时是适用劣质贫、贫煤、烟煤和褐煤等;

　　3)启停期间可投入除尘设备，环保效益明显;

　　4)、节油效果显着。

　　目前在大唐安徽分公司淮南洛能发电有限公司二期2×300MW机组运行中，节油率上可达60%以上。

　　4、微油点火(气化小油枪)技术的缺点：

　　1)、微油点火技术是最近几年新出现的技术，与等离子点火技术相比，在大型机组上运行经验少，尚未有在1000MW机组上运行的案例;

　　2)、在点火和稳燃的过程中仍需要少量燃油。

　　五、采用等离子和微油点火(气化小油枪)技术后“节能降耗”的效益

　　大唐安徽分公司淮南洛能发电有限公司在二期2×300MW机组采用微油点火技术分别是2008年12月和2009年的3月安装，三期2×600MW机组等离子点火技术是随机组基建安装，其投入时间为2007年10月和12月，在这期间，机组共启动按停炉如下表：

　　2008年2009年2010年2011年

　　机组停炉次数机组停炉次数机组停炉次数机组停炉次数

　　54#31#34#30

　　#47#42#45

　　60#56#53#53

　　#62#62#64

　　1、成本计算：

　　目前点火使用0#柴油，其价位约在8000元/吨以上，二期如按以前正常点火一次要30—40吨柴油，要投入资金300000元左右，二期使用微油点火后节省60%，一次点火节约资金180000元左右。三期一次点火使用柴油约40吨左右，要投入资金300000元左右，等离子使用后属于零油点火，一次点火节省300000元以上。

　　2、效益计算

　　按照上述表格可以计算如下：

　　2008

　　炉号启动次数节油资金(元)共计(元)合计(元)

　　5430000012000001200000

　　603000000

　　2009年

　　311800001800001440000

　　471800001260000

　　5630000018000002400000

　　62300000600000

　　2010年

　　341800007200001080000

　　42180000360000

　　533000009000001500000

　　62300000600000

　　2011年

　　301800000900000

　　45180000900000

　　5330000012000002400000

　　643000001200000

　　通过上述表格得出从2009年1月至2011年12月，二期采用微油点火共计节约资金342万元，2008年1月至2011年12月，三期采用等离子无油点火共计节约资金600万元。采用等离子和微油点火(气化小油枪)即节约了资金，又降低了使用能源，效果非常明显。一期2×320MW机组准备在近期大修中全面进行微油点火技术改造。

　　六、 结论

　　随着经济社会快速发展对原油的消耗的增加，国际市场的动荡和不稳定，石油资源更加紧缺，油价飞速上涨，为了降低电厂运行成本，燃煤电厂选用等离子点火或是微油点火等节油点火技术在火力发电企业是势在必行。等离子点火技术与微油点火(气化小油枪)技术在应用上各有优劣，电厂在选择采用时必须综合考虑电厂自身的实际情况，对于进厂煤种不确定，原来已经有轻油系统的机组，选择微油点火(气化小油枪)技术比较经济可靠。对于有可靠煤源，煤质稳定，而且是烟煤等挥发份较高易于燃烧的煤种的机组，可以选用等离子点火技术。随着等离子点火和微油点火(气化小油枪)技术水平的不断发展和日趋成熟，对火力发电企业“节能降耗”上来说也是迎接未来挑战的一种突破，适用上述两种点火技术，对缓解目前石油资源更加短缺，油价上涨和降低电厂运行成本是至关重要的，也是势在必行的。