锅炉启动点火灵活性和可靠性技术改造可行性研究

2国内外调研

2.1业内情况

微油点火技术发展迅速，目前该技术已成功应用于贫煤、劣质烟煤、烟煤、褐煤和无烟煤等煤种;机组容量等级：50MW、100MW、125MW、200MW、300MW、500MW、600MW及1000MW;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。

微油点火的节油效果针对煤种的不同及制粉系统方式的不同而有所区别，与传统的点火与稳燃方式相比，贫煤机组节油率在50%以上，烟煤机组可达90%甚至更高。该技术目前正以前所未有的速度得到推广应用，应用规模不断扩大。

2.2国际情况

如果将目光转向国际上的新能源典范，不难发现风电光伏的成就背后离不开包括煤电机组在内的调峰电源的支撑：德国已经成为欧洲新能源标杆之一，但其对煤电厂的需求反而比从前更加旺盛;丹麦因2015年风电发电量占总用电量的42%，一度引发业界的高度关注，但这一成就的背后是欧洲电网强大跨国电力交换能力。

准确的说，是其邻国水火调峰电源的保障。可以说在目前的技术条件下，离开传统电源谈新能源，就如同在沙地上盖楼一样不甚可靠。因此对中国而言，在其他调峰电源供不应求的情况下，对现有煤电进行灵活性改造，是目前支撑新能源发电最有效的策略之一。

2.3国内情况

事实上，煤电的灵活性改造与我国新能源发展不无关系。与新能源等电源相比，煤电具有较好的调峰性能。当煤电的规模被控制在一定范围内时，煤电和新能源之间可形成协作关系，但当煤电规模超过一定阈值时，两者之间就会发展成为竞争关系。

这是由于，当新能源在电网中的比例逐渐扩大时，对调峰电源的需求也逐渐升高，而对于以煤炭为主要一次能源的国家而言，高调节性的煤电厂就成为了最为现实的可行选择，而这也是为什么中国最近热衷于煤电灵活性改造的原因。当煤电规模超过临界值时，新能源的扩张不可避免地会带来煤电发电小时数的下降，例如西北地区2015年的新能源装机比例与火电发电小时数同比下降均超过了全国平均水平。

然而，如同能源富余而清洁的能源不足一样，中国目前煤电富余而灵活的煤电不足。一般来讲，煤电的运行灵活性包括调峰能力、爬坡速度、启停时间等三个主要部分。与德国和丹麦两大模范生相比，中国在这三个方面技术指标相对较低。例如在最缺乏的调峰能力上，丹麦煤电机组的冬季供热期最小出力可以低至15%-20%，德国为25%-40%;中国则为60%-70%左右。未来存在很大的提升空间。

但是，对于长期担负基荷的中国煤电厂而言，让其从电量提供商转型为服务提供商并非易事，这不仅意味着约60-120元/千瓦的改造费用、以及频繁启停机组所造成的设备加速折旧，更标志着发电小时数的下降。

灵活性的改造固然可以借助行政手段，让账面数据像脱硝率一样在短时间内实现爆发式的增长，但调峰辅助服务市场的建设与完善，应该是更为有效的手段——在完善的电力市场中，煤电的调峰电价可以达到常规时的数倍，如果其所带来的收益可以抵消上述的一系列负面因素，很难想象会有企业拒绝这种程度的诱惑。

正如丹麦的火电利用小时数虽然从调峰前的5000小时下降到了调峰后的2500~3000小时，但调峰收入仍然确保了其可以获得合理的收益，这无疑是个水到渠成的过程，正如风电和太阳能在中国曾经的迅速起步一样。

3可行性研究

万州电厂拟将锅炉前墙B层的8只燃烧器更换为具有冷炉点火及低负荷稳燃功能的微油煤粉燃烧器，同时增加相应的辅助系统(与后墙F层一样)。锅炉F层、B层螺旋段水冷壁不属于同一管圈，可以避免F、B两层微油点火同时投运造成的热负荷偏聚。如图2所示，锅炉燃烧器前后墙对冲布置、中间层错层(B层较F层低)。

微油点火燃烧器利用压缩空气的高速射流将燃油直接击碎，雾化成超细油滴进行燃烧，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，使油枪在正常燃烧过程中直接燃烧气体燃料，提高了燃烧效率及火焰温度，从而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，燃烧能量逐级放大，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，大幅度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。

微油点火具有一定的稳燃能力，煤粉中的挥发分在较低的截面热负荷下易造成析出不稳定，使得着火初期发生脉动性燃烧，随时间的延续，燃烧恶化。小油枪的投入，为煤粉燃烧提供了较为稳定、充足的可燃气体，燃烧脉动就会消失。

在低负荷需要投油稳燃时，通过气化小油枪的燃烧热提供煤粉着火区所需的局部高温、高热源着火条件，并且遏制了煤粉着火随负荷降低而产生的波动，保证了煤粉出口的着火稳燃要求，形成一种稳定的热源，从而实现整个炉膛煤粉稳燃要求的良性燃烧循环。

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