我国多数循环流化床锅炉点火系统采用传统机械雾化油枪，启动升温慢，点火时间长，热损失及油耗高，环境污染严重^{[1, 2, 3]}。对此神华神东热电有限责任公司上湾电厂（以下简称上湾电厂）对2×150MW机组循环流化床锅炉点火系统进行了技术改造，更换了机组1号、2号锅炉的8支点火油枪。改造后，大大缩短了锅炉点火时间，降低了电厂运营成本，减少了环境污染。

上湾电厂2×150 MW机组设计配置2台东方锅炉有限责任公司制造的DG520/13.7-ⅡⅠ型循环流化床锅炉，单锅筒自然循环，超高压中间再热。炉膛内布置屏式受热面：8片屏式过热器，4片屏式再热器。配风分一、二次风，分级配风；6台给煤机前墙给煤，4台滚筒冷渣器后墙排渣，2套风道燃烧器分别安装在两侧一次风道内。风道燃烧器（见图 1）由回油式机械雾化油枪（配备上、下油枪）、不锈钢配风器及稳燃罩、高能点火装置（点火枪）、气动推进装置、固定挡风板、可调节挡风板等组成。油枪主要由雾化片、分油盘、枪体等组成^[4]。锅炉主要设计参数如表 1所示，原风道燃烧器主要设计参数见如表 2所示。

图1(Figure 1)

图1 风道燃烧器结构简图

表1(Table 1)

表 1 锅炉主要设计参数（B-MCR）

表 1 锅炉主要设计参数（B-MCR）

表2(Table 2)

表 2 原风道燃烧器主要设计参数

表 2 原风道燃烧器主要设计参数

图 2为循环流化床锅炉采用机械雾化油枪点火相关参数曲线图，图中显示整个点火过程持续时间为9 h32 min，持续时间较长。

图2(Figure 2)

图2 采用机械雾化油枪点火相关参数曲线图

采用机械雾化油枪点火耗油量大，整个点火过程油耗为19.65 t。

由于机械雾化油枪雾化效果不佳，使得燃油燃烧不充分，烟囱大量冒黑烟，对环境造成了严重的污染。

由于燃油不能得到充分燃烧，为防止未燃尽的油污进入除尘器，只能在油枪全部退出后投运除尘器。点火过程中烟气中夹带大量烟尘，对环境造成了严重的粉尘污染。

由于所需供油压力较高，油压波动对油枪雾化燃烧极其敏感，常会导致点火风温剧烈波动，燃烧不稳^[5]。有时出现一侧入口风道温度高达1105 ℃（规定点火温度≤980 ℃^[6]），而另一侧温度仅为922 ℃的现象。点火风温的剧烈波动和偏差对相关设备的安全运行极为不利。

从床温曲线图可以看出，锅炉整个点火过程中平均床温波动较大，温升不均，可能导致炉膛内耐火耐磨材料开裂或脱落，金属受热面膨胀不均，从而产生过大的热应力而损坏。

根据伯努利方程机械能的转换与守恒原理^[7]，对1号、2号炉8支油枪进行技术改造。通过设备结构改造将压缩空气高压力转化为高流速，使燃油雾化粒度大幅度减小，改善雾化效果，燃油与空气充分均匀混合，从而使燃油充分燃烧。改造后油枪结构简图见图 3，油枪主要技术参数见表 3。

图3(Figure 3)

图3 改造后油枪结构简图

表3(Table 3)

表 3 改造后油枪主要设计参数

表 3 改造后油枪主要设计参数

改造后的油枪主要由回油管、进油管、进气管、内管、外管、膨胀器、扩压腔及增速喷口组成。改造后高压压缩空气由进气管经外管进入膨胀器，进行分流增速后进入扩压腔，燃油送至油枪头扩压腔内，被高速气流冲击破碎后雾化混合，油被充分雾化的同时，压力增大，带压油气混合气一起经枪头的高速喷口喷出后迅速燃烧，油枪回油通过在油枪头部设置的引流口进行回流。每支油枪改造费用为2.45万元，2台锅炉改造费用总共为19.6万元。

图 3为点火油枪技术改造后典型启动曲线图。从图中可以看出，油枪改造后锅炉整个点火过程持续时间为5 h41 min，较改造前缩短了40.38％。

图4(Figure 4)

图4 改造后点火启动过程相关参数曲线图

改造后，油枪良好的雾化使燃油得到了充分的燃烧，锅炉风道燃烧器内烟气温度场分布均匀，点火用油为10.17 t，较改造前减少了48.24％。

改造后，燃油得到了良好的雾化与充分的燃烧，消除了机械雾化油枪点火过程中烟囱冒黑烟的现象，减少了对环境的污染。

改造后，燃油得到充分的燃烧，烟气中不再含有未燃尽的油污，因此在锅炉点火启动前即可投运除尘器，解决了锅炉启动过程中因除尘器无法及时投运而造成烟气夹带大量烟尘，对环境造成的污染问题。同时，改造中对除尘器旁路通道进行了封堵，以避免因除尘器旁路挡板关闭不严漏粉尘，导致烟尘质量浓度超标的问题出现^[6]。

改造后油枪点火过程中所需供油压力较低，油压波动不会对点火风温造成较大影响。从图 3可以看出，炉膛A侧入口风道温度最高为807 ℃，另一侧入口风道温度最高为873 ℃（规定最高温度≤980 ℃）^[6]，风道燃烧器超温的现象得到控制。

从图 3可知，油枪改造后整个点火过程锅炉平均床温上升曲线平滑，温升均匀，无明显波动现象，有利于锅炉耐火材料预热及金属受热面膨胀。

点火油枪改造大大缩短了锅炉的启动点火时间，提前了机组接带负荷的时间点，增加了发电企业的发电量，从而提高了企业收益；锅炉启动油耗的大幅度降低，减少了发电企业点火启动运营成本；点火风温更易得到调节控制，使得锅炉启动床温均匀上升，避免了因锅炉启动导致的设备损坏，降低了设备的检修维护成本，提高了锅炉点火启动的安全性，降低了对环境的污染。