文涛
摘 要：文章以1000MW燃煤机组为例，对等离子与微油两种点火方案进行分析对比，从两种点火方案的工作原理出发，对点火特性、可靠性、经济效益等方面进行了对比分析。
关键词：1000WM燃煤机组；等离子点火；微油点火
1 工作原理
1.1 等离子点火技术工作原理
等离子技术的工作原理是利用高压、高频触发起弧，通过磁场控制获取功率稳定的直流空气等离子体，通过在燃烧桶内燃烧等离子体释放出4500℃以上的高温，当煤粉颗粒通过该区域时，会在高温作用下瞬间粉碎释放出挥发物，并迅速燃烧。这一系列反应的过程都是在气相中发生的，混合物的成份和粒级被改变，对煤粉的燃烧起到了极大的推动作用，大幅度减少引燃能量。以很小的能量点燃煤粉，从而让燃烧进一步扩大到整个燃烧器，让等离子弧点火实现。
1.2 微油点火技术工作原理
微油点火技术的工作原理是先将空气进行压缩。压缩的空气会产生高速射流，从而将燃料油击碎发生雾化，进行燃烧，释放出的热量能够对燃料形成加热作用，油滴会在瞬间被蒸发，将液体燃料转化为气体燃料，燃烧效率和火焰的温度都得到了大幅度提高。气化燃烧的火焰中心温度能达到2000℃，且传播速度超过声速。在高温的作用下，进入一次室的浓相煤粉颗粒会迅速升温、破裂、粉碎，在很短的时间内实现燃烧，然后与二次室内的稀相煤粉混合并继续燃烧，以逐级燃烧的形式进行点火燃烧，大幅度降低引燃能量，锅炉启、停和低负荷稳燃的需求也能够满足。
2 等离子点火技术与微油点火技术的性能比较
2.1 煤种的适应性
由于煤质稳定性对点火能量要求的不同，等离子点火技术对煤质的稳定性要求较高，其点火输入功率通常为50kW-200kW，对电器设备有一定的要求，这也对输入功率提高造成了一定影响。
微油点火技术是采用气化油枪代替等离子发生器。由于油热值的关系，能够实现功率增加和调整的目的，也正因为此，微油点火技术对煤种的适应性要相对较好，然而，当油量快速提高时，在油枪风的影响下会导致无法点燃煤粉，虽然可通过油枪配风的方式进行解决，但这依然会由于流速大于火焰传播速度而无法实现点燃，同时还增加了燃烧器的阻力。
2.2 点火特性
（1）点火初期燃烧率。由于点火能量受到限制，等离子点火技术与微油点火技术的煤粉燃烧率也比较低。首先，煤粉初期的燃烧不会那么充分，其次，炉膛温度是燃烧率决定的主要因素，而在点火初期，大部分煤粉在后期混合燃烧，炉膛温度并不会很高。所以，在冷锅炉下点火，为了提高一次风温和炉膛温度，必须设置冷炉启动系统。由于气膜风会对点火初期的燃烧器喷口稳定性造成影响，因此在点火初期尽量少开或不开周界风[1]，待点燃稳定后，随着火焰的稳定逐步增加气膜风，能够有效改善等离子燃烧器的壁温。由于1000MW机组的过热器和再热器吸热较好，点火初期的升温率较快，但为了保证过热器氧化皮不发生脱落，在冷炉启动要控制点火升温率。（2）点火过程煤粉爆燃性。节油点火过程中炉膛内积存的煤粉十分容易爆燃，其产生的烟气会导致炉膛压力陡升。炉膛压力一般要控制在0.5KPa以内。煤粉质量浓度为0.1-0.2kg/m3是安全燃烧的浓度，而如果1000kW机组的煤粉在180秒内没有被点燃，炉膛内煤粉质量的浓度就可达到0.038kg/m3，当煤粉质量浓度在0.3kg/m3以上时，就非常容易发生爆燃。等离子点火技术和微油点火技术的快速点火和逐级燃烧能够有效避免点火过程中的煤粉燃爆。
2.3 媒粉燃尽度
由于点火初期炉膛内的温度較低，等离子点火的煤粉燃尽度较差，产生的飞灰可燃物容易导致尾部二次燃烧；而微油点火的燃烧器火焰温度比较高，能够让煤粉发生热化学反应，其燃尽度也相对较高。
2.4 点火可靠性
等离子点火技术的启动过程相对复杂且响应时间较长。在这种情况下，各种技术层面的故障也会相应增多，在运行过程中需要加强维护和监视，提高其可靠性。微油点火技术的启动响应较快，投运率也比较高，工况发生变化仍然不影响正常点火，运行过程的安全性和可靠性相对较高。
3 经济性比较
3.1 初期安装设备费用比较
以1000MW机组锅炉安装8个点火装置为例，一套等离子点火装置设备价格在约600万元，一套微油点火系统费用在约200万元。费用中包含了设计费、采购费及相应备件费用等。
3.2 投产后年运行费用分析
机组投产后的运行费用主要包括点火装置的运行费用、维护费用、更换费用，以及电费等。机组运行方式为每年冷态启动2次，18小时，热态启动6次，18小时。低负荷稳燃运行时间260小时，每度电的成本价按0.2元/kW·h计算。
（1）等离子点火装置的运行费用包含电耗及阴阳极更换费用，等离子点火装置功率200kW。
电耗费用：200kW×8只×（18h+18h+260h）×0.2元/kW·h=9.47（万元）
阴阳极消耗费用：每个阴极头1500元，寿命50h，每个阳极10000元，寿命500h。
（1500/50+10000/500）×8只×（18h+18h+260h）=11.84（万元）。
年运行总费用：11.84+9.47=21.31（万元）。
（2）微油点火系统的运行主要费用来源于燃油费，燃油价格按6000元/t，每只油枪平均出力50kg/h。
（18h+18h+260h）×8只×50kg/h×6元/kg=71.04（万元）。
按照电力行业常用的最小年费用法对比，固定费用率取代表值0.17。
等离子点火装置年费用：600万元×0.17+21.31万元=123.31（万元）。
微油点火系统年费用：200万元×0.17+71.04万元=105.04（万元）。
通过以上估算对比分析，等离子点火装置与微油点火系统经济性相当，因此设备费用、及燃油价格的变化都可以影响两者择优，建议电厂在选择哪种助燃方式时，通过实时的设备价格、燃油价格及两种助燃方种在其它方面的综合对比分析获得最优方案。
4 结束语
就目前而言，等离子点火技术和微油点火技术依旧是点火方式的主要选择，都能够在节油和稳定方面取得比较好的效果。技术层面，微油点火的可靠性比较高，对煤质的要求较低，系统简单，日常维护方便；而等离子点火技术虽然系统能够比较复杂，但其能够实现无油点火，在用油量方面的更加具有优势。经济效益方面，等离子点火初期投资较微油点火大，但在正式运行后，由于等离子点火更节油，其经济优势更加突出。随着油价的不断上涨和资源的日益紧缺，等离子点火技术的优势会越来越明显，在未来会成为点火的首选方式。
参考文献
[1]余长军.微油点火技术和等离子点火技术在火电厂燃煤锅炉上的应用[J].太原城市职业技术学院学报，2015，14（3）：194-196.
[2]张人超.等离子点火技术与微油点火技术在1000MW机组应用的技术性和经济性比较[J].广东电力，2013，26（3）：113-117.
