鍋爐熱態(tài)啟動及低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)分析

鍋爐熱態(tài)啟動及低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)分析

中國是一個能源消耗型國家?？紤]到國家大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、環(huán)境合作與節(jié)能社會戰(zhàn)略的要求，傳感器行業(yè)特別注意減少量。降低成本是提高競爭力和可持續(xù)發(fā)展的重要手段。某廠1#、2#鍋爐采用傳統(tǒng)的輕柴油點(diǎn)火和低負(fù)荷投油助燃方式,由于油價的不斷高漲,啟動點(diǎn)火和低負(fù)荷助燃的燃料成本極大地影響著發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益.另外,由于助燃不足,煤粉燃燼率也較低,因此有必要分析機(jī)組啟動及低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù),同時對點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行改造,尋求一種既可提高燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性,又可保持火電廠周邊生態(tài)環(huán)境的機(jī)組啟動及低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)及其點(diǎn)火系統(tǒng),以期滿足電力生產(chǎn)日益提高的節(jié)能、環(huán)保要求.同時,煤炭采購成本大幅提升,標(biāo)煤單價大幅上漲,分析建立鍋爐優(yōu)化燃燒及混煤摻燒管理體系,在保證燃燒穩(wěn)定的前提下,使燃料成本最低,提升發(fā)電企業(yè)的盈利能力.1旋流式燃燒系統(tǒng)某廠2×600MW超臨界機(jī)組鍋爐為東方鍋爐廠引進(jìn)國外技術(shù)制造的國產(chǎn)超臨界參數(shù)、變壓、直流、本生型鍋爐,型號為DG1900/25.4-Ⅱ1型.鍋爐采用正壓直吹式、前后墻對沖、旋流式燃燒系統(tǒng),風(fēng)、粉進(jìn)入爐膛后,各只燃燒器在爐膛內(nèi)形成1個獨(dú)立的火焰.前、后墻各布置3層HT-NR3燃燒器,每層4只;同時在前、后墻各布置1層燃燼風(fēng)噴口,其中每層2只側(cè)燃燼風(fēng)(SAP)噴口,4只燃燼風(fēng)(AAP)噴口.燃燒器的布置見圖1.每只煤粉燃燒器布置有1只250kg/h的小油槍,用于啟動油槍和煤粉燃燒器的點(diǎn)火及維持煤粉燃燒器的穩(wěn)燃;前墻中排、后墻中排每只燃燒器中心布置有啟動油槍,單只出力4700kg/h,共8只.各煤粉燃燒器及風(fēng)箱入口處均布置有風(fēng)門擋板,風(fēng)門擋板配有1個執(zhí)行器,用于調(diào)節(jié).燃燒器配風(fēng)見圖2.2低負(fù)荷穩(wěn)定技術(shù)的啟動和分析2.1煤粉點(diǎn)火試驗(yàn)2009年09月10日,1#機(jī)組極熱態(tài)啟動,投入底排A/F層及中排C/E層16支點(diǎn)火油槍及中排C/E層4支啟動槍油,燃油流量19t/h,主/再熱蒸汽壓力3.5MPa/0.5MPa,汽輪機(jī)3000rpm進(jìn)行試驗(yàn).為減少機(jī)組啟動耗油及機(jī)組啟動蒸汽流量不足的問題,進(jìn)行了投入底層制粉系統(tǒng)及全部退出啟動油槍的探索.空預(yù)器出口二次風(fēng)溫已達(dá)160℃,啟動一次風(fēng)機(jī),開始暖1#、6#磨煤機(jī),磨煤機(jī)出口溫度達(dá)80～100℃,當(dāng)空預(yù)器出口一次風(fēng)溫達(dá)180℃時,相繼啟動1#、6#磨煤機(jī)投入運(yùn)行.為改善煤粉著火條件,減少初期煤粉投入量,將1#、6#磨煤機(jī)各關(guān)閉2個粉管出口關(guān)斷門,保持對沖燃燒,同時加大底層及中間層二次風(fēng)量,減少上層B/D層二次風(fēng)量及燃燼風(fēng)量,保證二次風(fēng)壓力在0.8kPa左右.同時開啟1#、6#磨煤機(jī)旁路風(fēng),待磨煤機(jī)料位建立正常后逐步加大負(fù)荷風(fēng)門開度,關(guān)小旁路風(fēng),保持粉管風(fēng)速在22m/s左右,保證較好的煤粉細(xì)度及著火動力場.定期從看火孔觀察燃燒情況,及時調(diào)整配風(fēng),保證爐內(nèi)燃燒良好,煤粉著火充分.視汽溫、汽壓增加速率逐步增加制粉系統(tǒng)出力,退出啟動油槍運(yùn)行.逐步增加磨煤機(jī)出力至15～20t/h左右運(yùn)行,控制好鍋爐升溫升壓率在正常范圍內(nèi),逐步退出相應(yīng)油槍,直至啟動油槍全部退出運(yùn)行.保持底層A/F層8支及中間C/E層4支點(diǎn)火油槍運(yùn)行,燃油流量在6t/h左右,主汽壓力逐步上升至8.0MPa左右,主汽溫度499℃,高旁開度65%,再熱壓力1.1MPa,再熱汽溫度496℃,汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級金屬溫度440℃及中壓缸進(jìn)汽內(nèi)壁金屬溫度436℃,參數(shù)運(yùn)行穩(wěn)定,達(dá)到東方600MW超臨界汽輪機(jī)設(shè)計(jì)啟動參數(shù)及流量,有效解決了機(jī)組啟動蒸汽流量不足的問題.試驗(yàn)進(jìn)行12h,每小時節(jié)約燃油13t左右,共計(jì)156t,節(jié)油效果顯著.2.2微油點(diǎn)火油槍點(diǎn)火系統(tǒng)改造為進(jìn)一步減少機(jī)組啟動耗油,2010年該公司先后利用2#機(jī)組大修及1#機(jī)組小修時機(jī)分別進(jìn)行了鍋爐微油點(diǎn)火系統(tǒng)改造.針對該公司600MW機(jī)組的具體情況,鍋爐底層(A層燃燒器)改造成微油點(diǎn)火煤粉燃燒器.鍋爐后墻最下層A層4只煤粉燃燒器由東方鍋爐廠提供,每只燃燒器設(shè)計(jì)有1支出力為250kg/h的點(diǎn)火油槍及其附屬系統(tǒng).微油點(diǎn)火技術(shù)改造方案是將鍋爐后墻最下層A層4只煤粉燃燒器改成微油點(diǎn)火煤粉燃燒器,不改變其原有的點(diǎn)火油槍系統(tǒng)及其油、氣、汽等系統(tǒng).該微油點(diǎn)火燃燒器既可以作為點(diǎn)火以及低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器,又可以在高負(fù)荷時微油油槍退出運(yùn)行后,作為主燃燒器使用,以實(shí)現(xiàn)鍋爐微油冷爐啟動和低負(fù)荷穩(wěn)燃的前提下,確保原來主燃燒器的動量不變以及基本性能不變.這種改造方式完全利用原有燃燒器的一次風(fēng)的輸粉系統(tǒng),壓縮空氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)也盡可能利用原有的系統(tǒng)管路,改造方案較簡單,工作量小,成本也較低.微油點(diǎn)火油系統(tǒng)的單油槍出力為50kg/h,油槍工作壓力為1.08MPa,點(diǎn)火油系統(tǒng)壓力0.8～2.5MPa連續(xù)可調(diào),可以任意設(shè)定.改造后的系統(tǒng)由微油點(diǎn)火系統(tǒng)、一次風(fēng)加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)3大部分組成.微油點(diǎn)火系統(tǒng)由燃油、壓縮空氣、燃燒器、助燃風(fēng)、壁溫監(jiān)測、火檢系統(tǒng)等組成;一次風(fēng)加熱系統(tǒng)由暖風(fēng)器、風(fēng)門、支吊架等組成;控制系統(tǒng)對點(diǎn)火系統(tǒng)和制粉系統(tǒng)進(jìn)行控制,保證鍋爐安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行.2.2.1由微油燃燒燃燒系統(tǒng)組成2.2.1.微油點(diǎn)火燃燒按照改造總體方案,將后墻A層4只燃燒器改造為微油點(diǎn)火燃燒器.微油點(diǎn)火燃燒器結(jié)構(gòu)如圖3所示.點(diǎn)火燃燒器原有燃燒器外觀結(jié)構(gòu)保留,增加燃燒管、穩(wěn)焰器和油槍套管等.點(diǎn)火小油槍及油燃燒器軸向安裝在微油點(diǎn)火燃燒器上,燃燒管的設(shè)置、形成一級、二級燃燒室,可以實(shí)現(xiàn)微量油槍點(diǎn)燃濃煤粉、分級燃燒、分級送風(fēng),以少量燃油引燃大量煤粉完成冷態(tài)點(diǎn)火啟動,達(dá)到節(jié)約燃油的目的.該型燃燒器在基本保持原燃燒器結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)的前提下,實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的濃相著火燃燒、淡相預(yù)熱冷卻后續(xù)補(bǔ)氧的理想燃燒狀況,可以在保持原燃燒特性基本不變的情況下達(dá)到極好的節(jié)油效果.在一次風(fēng)噴口出口外設(shè)置測溫?zé)崤?根據(jù)測溫?zé)崤贾甘菊{(diào)節(jié)二次風(fēng)量、油槍出力大小以及燃燒調(diào)節(jié)風(fēng)量,從而可以適應(yīng)煤質(zhì)、負(fù)荷變化,確保燃燒器噴口處于安全溫度范圍.2.2.1.2.點(diǎn)火油燃燒油燃燒器由油燃燒管、小油槍、油火檢、高能點(diǎn)火器及推進(jìn)裝置、金屬軟管組成.2.2.2應(yīng)使用的問題2.2.2.微油系統(tǒng)要穩(wěn)定燃燒要保證煤粉著火良好,首先要保證微油油槍著火良好而穩(wěn)定,微油油槍回油閥要保證有一定的開度,使供油壓力調(diào)節(jié)閥開度適宜,調(diào)節(jié)特性良好,保證供油壓力的穩(wěn)定,防止油壓波動使微油油槍著火惡化.同時要保證中心壓縮空氣冷卻風(fēng)壓力在0.15MPa左右,壓力太高火焰剛性不強(qiáng),火焰短,飄移不穩(wěn),壓力太低使冷卻效果不好,甚至出現(xiàn)反煙現(xiàn)象.其次要保證合理的助燃風(fēng),壓力設(shè)定在2.5kPa左右,二次風(fēng)壓力在0.7kPa左右,保證油燃燒初期不缺風(fēng),但風(fēng)量過大會使著火不穩(wěn).通過對微油系統(tǒng)進(jìn)行燃燒油壓、風(fēng)壓、風(fēng)量等工況調(diào)試后,微油油槍著火火焰剛性強(qiáng),無尾部冒黑煙現(xiàn)象,燃燒穩(wěn)定,效果非常理想.2.2.2.提高煤粉使用要求微油點(diǎn)火油槍燃燒器投粉后煤粉著火不佳,煤粉著火和燃燒不穩(wěn)、產(chǎn)生脈動,煤粉火檢檢測信號弱,火檢丟失嚴(yán)重,磨煤機(jī)經(jīng)常火檢丟失跳閘.為改善微油點(diǎn)火油槍燃燒器投粉后煤粉著火不佳問題,采取以下措施:①點(diǎn)火用煤使用高揮發(fā)份、高熱值的煤種,降低煤粉著火條件;②適當(dāng)提高微油點(diǎn)火油槍調(diào)節(jié)的壓力至2.0MPa,增加單支微油點(diǎn)火油槍出力;③盡量減少投粉初期進(jìn)入爐內(nèi)煤粉量,在保證不堵粉管的情況下盡量降低一次風(fēng)速;④提高煤粉細(xì)度,在磨煤機(jī)建立料位前,負(fù)荷風(fēng)門保持關(guān)閉,通過旁路風(fēng)保證干燥出力及風(fēng)速;⑤助燃風(fēng)量不能低或太高,二次風(fēng)壓力維持在0.7kPa左右.通過對以上穩(wěn)燃措施,煤粉在爐內(nèi)點(diǎn)燃后,磨煤機(jī)火檢正常,穩(wěn)定運(yùn)行10～15min后,燃燒器出口煙溫迅速上升,從投運(yùn)燃燒器側(cè)面火孔觀察,煤粉被充分點(diǎn)燃,爐內(nèi)煤粉火焰呈金黃色,著火良好,此時要限制投粉速度使升溫升壓速度符合起動要求.2.2.2.微油點(diǎn)火系統(tǒng)的應(yīng)用,解決了機(jī)組啟動前火炬的運(yùn)行難題該廠1#、2#鍋爐微油改造是對國產(chǎn)600WM超臨界機(jī)組前后墻對沖、旋流燃燒方式采用微油點(diǎn)火技術(shù)的探索,此次微油點(diǎn)火技術(shù)在該廠前后墻對沖燃燒鍋爐改造獲得圓滿成功,在安全可靠性、節(jié)油降耗、設(shè)備易維護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益等方面均取得良好效果,在國內(nèi)的各大火電設(shè)備制造廠、火力發(fā)電廠內(nèi)引起巨大的反響,成功的為國內(nèi)的眾多電廠樹立了一個標(biāo)桿,為我國電力行業(yè)的節(jié)能降耗、清潔環(huán)保做出了自己的貢獻(xiàn).1)成功應(yīng)用微油點(diǎn)火技術(shù)取代了原有的大油槍啟動方式,實(shí)現(xiàn)了機(jī)組大修完成后的鍋爐點(diǎn)火啟動、升溫升壓、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)等冷態(tài)啟動過程,并順利完成了機(jī)組整組啟動.鍋爐使用微油點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行全微油啟、停及低負(fù)荷穩(wěn)燃,同時能夠避免發(fā)生爐膛爆燃、尾部煙道二次燃燒、燃燒器結(jié)渣等事故.2)利用A層微油燃燒器啟爐,投煤后煤粉能順利點(diǎn)燃,火焰明亮,燃燒器噴口火焰溫度始終保持在較高溫度(>800℃),燃燒器壁溫<300℃,燃燒器長期運(yùn)行壁溫正常、不結(jié)焦.在7#磨煤機(jī)煤量高于40t/h后,未投點(diǎn)火油槍和啟動油槍的情況下,投入12#磨煤機(jī)運(yùn)行,12#磨煤機(jī)對應(yīng)F層煤粉燃燒器煤粉能迅速被引燃,著火距離適中,燃燒穩(wěn)定.3)節(jié)油效果明顯,經(jīng)濟(jì)效益巨大.微油系統(tǒng)的使用可大幅度降低鍋爐冷爐點(diǎn)火啟動、鍋爐停運(yùn)及低負(fù)荷穩(wěn)燃時的用油量.在鍋爐燃燒不穩(wěn)定和煤種變化較大的情況下,通過投入微油系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大油槍(其中8支單支出力為4.7t/h的啟動油槍)實(shí)現(xiàn)鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃,從而提高鍋爐的安全性和穩(wěn)定性,節(jié)省了大量的燃油.2#機(jī)組大修后的整套啟動耗時19h,約耗油3.8t.根據(jù)以往冷態(tài)開機(jī)經(jīng)驗(yàn),耗時10h約需耗油110t,現(xiàn)在僅需2t左右,經(jīng)濟(jì)效益顯著.2.3實(shí)施分倉配煤、燃料調(diào)煤、燃燒調(diào)整與燃燒調(diào)整互相協(xié)調(diào)解決燃燒穩(wěn)定性和提高經(jīng)濟(jì)效益,在運(yùn)行管理方面應(yīng)采取不同煤種分倉配煤,指導(dǎo)培訓(xùn)值班員精心調(diào)整,保持鍋爐燃燒穩(wěn)定.分區(qū)堆煤、分倉配煤會使運(yùn)行人員勞動強(qiáng)度增大、責(zé)任重,技術(shù)要求高,略有失誤將造成鍋爐燃燒不穩(wěn)甚至滅火,必須要以高度的責(zé)任感努力完成任務(wù).加大對多煤種摻煤的研究力度,細(xì)化分倉配煤,根據(jù)來煤在途情況提前調(diào)整煤場結(jié)構(gòu),做好安全穩(wěn)定運(yùn)行,為多發(fā)電、發(fā)好電作出貢獻(xiàn).分倉配煤及燃燒調(diào)整要與煤炭調(diào)運(yùn)互相協(xié)調(diào),燃料調(diào)煤又要根據(jù)燃燒試驗(yàn)調(diào)整進(jìn)煤礦點(diǎn)開群與布局,而進(jìn)煤礦點(diǎn)開群與布局及煤炭調(diào)運(yùn)要與分區(qū)堆煤、分倉配煤、燃燒調(diào)整互相協(xié)調(diào),運(yùn)行燃燒調(diào)整要不斷摸索燒低價煤的措施,燃料調(diào)煤又要根據(jù)燃燒試驗(yàn)調(diào)整進(jìn)煤礦點(diǎn)開群與布局,最終解決燃燒穩(wěn)定性,又保證燃料成本最