火電廠鍋爐后墻分層燃燒改造

火電廠鍋爐后墻分層燃燒改造

燃料處理廠的鍋爐通常使用燃料槍和啟動(dòng)油槍。油槍出力較大,點(diǎn)火油槍為0.2～0.3t/h,啟動(dòng)油槍為2～3t/h。機(jī)組每一次啟動(dòng)或低負(fù)荷穩(wěn)燃均需要大量的燃油,燃煤火力發(fā)電廠每年使用的點(diǎn)火、穩(wěn)燃用油約上萬噸。針對(duì)目前國際原油價(jià)格不斷上漲的現(xiàn)狀,節(jié)約點(diǎn)火用油意義重大。微油點(diǎn)火和低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)是用微量的油(0.02～0.06t/h)通過啟動(dòng)專門設(shè)計(jì)的氣化微油槍,點(diǎn)燃大量的煤粉(10～20t/h),從而達(dá)到鍋爐微油點(diǎn)火、低負(fù)荷和超低負(fù)荷穩(wěn)燃的目的,可大量節(jié)省啟動(dòng)、穩(wěn)燃用油,降低燃料成本,經(jīng)濟(jì)效益可觀。為此,廣東紅海灣發(fā)電有限公司決定對(duì)2號(hào)爐進(jìn)行改造。1鍋爐點(diǎn)火及啟動(dòng)油槍的布置廣東紅海灣發(fā)電有限公司2號(hào)爐為東方鍋爐廠設(shè)計(jì)制造的型號(hào)為DG1900/25.4-Ⅱ3,Π形布置、單爐膛、一次中間再熱、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、前后墻對(duì)沖燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、正壓冷一次風(fēng)機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)、超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐。鍋爐點(diǎn)火及啟動(dòng)油槍燃用0號(hào)輕柴油,18支啟動(dòng)油槍(單支油槍的出力為2.2t/h)分別布置在前墻第一、第二層和后墻第二層,36支點(diǎn)火油槍(單支油槍的出力為0.25t/h)分別布置在每個(gè)煤粉燃燒器側(cè)。鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)過程中首次投粉條件是啟動(dòng)油槍12支以上運(yùn)行,同時(shí)對(duì)應(yīng)噴燃器的6支點(diǎn)火油槍運(yùn)行。2燃燒煤粉的3個(gè)月內(nèi)燃劑系統(tǒng)改造方案微油點(diǎn)火穩(wěn)燃燃燒器是用專門設(shè)計(jì)的高能氣化油槍點(diǎn)燃第一級(jí)少量的煤粉,再用第一級(jí)已點(diǎn)燃的煤粉,逐級(jí)點(diǎn)燃合理配置的第二級(jí)、第三級(jí)煤粉,達(dá)到用少量油點(diǎn)燃煤粉的目的。微油燃燒器由彎頭、油燃燒室、煤粉一級(jí)燃燒室、煤粉二級(jí)燃燒室、煤粉三級(jí)燃燒室等組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。煤粉一級(jí)燃燒室引入高濃度的含粉氣流,高溫油氣火焰與煤粉在此發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng),煤粉裂解同時(shí)產(chǎn)生大量揮發(fā)分并被點(diǎn)燃;在一級(jí)燃燒室內(nèi)被點(diǎn)燃的揮發(fā)分及部分煤粉繼續(xù)燃燒,進(jìn)入二級(jí)燃燒室將后續(xù)引入的煤粉點(diǎn)燃,如此實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒和能量逐級(jí)放大的效果,最終引燃絕大多數(shù)煤粉,在燃燒器出口產(chǎn)生約1200℃的煤粉火焰。紅海灣發(fā)電有限公司2號(hào)爐改造方案是將后墻下層燃燒器(A1—A6)改造成氣化微油點(diǎn)火煤粉燃燒器。微油點(diǎn)火燃燒器既作為冷爐點(diǎn)火燃燒器,又作為主燃燒器使用。改造后的系統(tǒng)由氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)、一次風(fēng)加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分組成。氣化微油點(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(duì)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。2.1燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)氣化微油點(diǎn)火油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)為:最低工作油壓0.5MPa;最高工作油壓2.5MPa;消耗量(單支油槍)0.04～0.06t/h。燃油系統(tǒng)由油過濾器、若干截止閥及氣動(dòng)球閥、管道、現(xiàn)場壓力表、連接用高壓耐油軟管、油燃燒器等組成。氣化微油系統(tǒng)的油管路使用?22mm×3mm不銹鋼管從啟動(dòng)供油母管快關(guān)閥后引出,新增一個(gè)圍繞鍋爐的油環(huán),然后在每一個(gè)氣化微油點(diǎn)火平臺(tái)位置用?14mm×2mm不銹鋼管接出,在油管路上安裝不銹鋼截止閥、氣動(dòng)球閥等,再通過軟管引入氣化微油槍,燃油在噴出油槍后達(dá)到氣化效果,點(diǎn)燃后能產(chǎn)生1800℃以上的高溫火焰。2.1.1系統(tǒng)及管道吹掃介質(zhì)設(shè)計(jì)壓縮空氣作為氣化微油槍前期供氧的主燃風(fēng)以及燃油管道的吹掃介質(zhì),對(duì)氣化微油系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)為:工作壓力小于0.5MPa;壓縮空氣用量0.2～1m3/min。2.1.2焦?fàn)t爐面溫度檢測輔助系統(tǒng)包括助燃風(fēng)系統(tǒng),燃燒器壁溫監(jiān)測系統(tǒng),微油火檢系統(tǒng)三個(gè)部分。助燃風(fēng)系統(tǒng)用來為氣化微油槍提供后期充分燃燒的氧量,為氣化微油槍及油燃燒室提供冷卻,以及在氣化微油系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)保持油燃燒室的清潔,防止管道內(nèi)煤粉進(jìn)入,污染油槍及火檢。為防止發(fā)生燃燒器壁面超溫?fù)p毀,在每支燃燒器壁面上均安裝2個(gè)壁溫測點(diǎn),溫度信號(hào)接入分散控制系統(tǒng)(DCS),實(shí)時(shí)監(jiān)測燃燒器壁面溫度。氣化微油燃燒器改造后需要單獨(dú)設(shè)置檢測微油槍燃燒狀況的火檢裝置,接入DCS作為機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的火檢信號(hào)并參與滅火保護(hù)等功能。2.2鍋爐冷態(tài)設(shè)計(jì)采用暖風(fēng)器加熱,暖風(fēng)器安裝在磨煤機(jī)入口熱一次風(fēng)管道上,以輔助蒸汽為熱源自制熱風(fēng),保證鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí),磨煤機(jī)入口風(fēng)溫滿足磨煤機(jī)干燥出力。一次風(fēng)暖風(fēng)器投運(yùn)時(shí)間約2h,等空氣預(yù)熱器出口一次風(fēng)溫大于160℃時(shí)即可停用該暖風(fēng)器。2.3增加氣化微油控制畫面根據(jù)實(shí)際情況,熱工控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)遵循以下原則:a)保證微油點(diǎn)火系統(tǒng)和鍋爐設(shè)備的安全;b)所有信號(hào)納入DCS,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和控制箱就地操作;c)在原有的DCS中增加單獨(dú)的氣化微油控制畫面,點(diǎn)火過程完全程控;d)不對(duì)正常運(yùn)行的鍋爐燃燒管理系統(tǒng)(FSSS)帶來影響。氣化微油點(diǎn)火的監(jiān)測與控制利用原有DCS,增加氣化微油控制畫面,用于實(shí)現(xiàn)啟?？刂婆c過程參數(shù)(壓力、溫度等)的采集與監(jiān)測以及安全保護(hù)與聯(lián)鎖,確保系統(tǒng)安全,并能夠記錄過程參數(shù)歷史數(shù)據(jù),便于分析和研究系統(tǒng)的運(yùn)行情況。微油控制系統(tǒng)進(jìn)入機(jī)組的主保護(hù),通過“微油模式”按鈕完成微油啟動(dòng)方式邏輯保護(hù)和正常啟動(dòng)方式邏輯保護(hù)的切換,使機(jī)組在兩種方式下均能安全有效運(yùn)行。3可實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷時(shí)煤粉啟動(dòng)的節(jié)能價(jià)值廣東紅海灣發(fā)電有限公司2號(hào)爐在鍋爐沖管期間成功投用該微油點(diǎn)火系統(tǒng),收到了較好的成效。使用微油點(diǎn)火方式啟動(dòng)與傳統(tǒng)啟動(dòng)方式比較,節(jié)油率高達(dá)90%以上,節(jié)油效果非常顯著。采用氣化微油點(diǎn)火方式啟動(dòng)鍋爐,啟動(dòng)初期煤粉燃盡率高,能有效控制鍋爐冷爐點(diǎn)火初期冒黑煙的現(xiàn)象,另外,由于油槍油量小且氣化燃燒完全,啟動(dòng)初期即可投入電除塵,徹底解決了燃煤機(jī)組啟動(dòng)初期的污染物排放問題,具有相當(dāng)高的環(huán)保價(jià)值。2號(hào)爐設(shè)計(jì)煤種為神府東勝煙煤,氣化微油點(diǎn)火技術(shù)改造期間鍋爐吹管燃用煤與設(shè)計(jì)煤種的各項(xiàng)指標(biāo)見表1。3.1飛灰點(diǎn)火及燃燒2007年3月28日,首次點(diǎn)火,鍋爐微油槍點(diǎn)火成功后,油槍燃燒情況良好,為了保險(xiǎn)起見,同時(shí)試投中層7支點(diǎn)火油槍,投入A磨入口暖風(fēng)器,投入磨煤機(jī)通風(fēng)暖磨;待A磨出口風(fēng)溫75℃時(shí),投入A制粉系統(tǒng)運(yùn)行;給煤機(jī)初始給煤量23t/h,煤粉著火良好,水冷壁出口溫度在30min內(nèi)由65℃上升至123℃,升溫率約1.95℃/min,此后升溫平緩。過程檢查發(fā)現(xiàn)爐本體膨脹受力均勻,因此退出所有點(diǎn)火油槍,燃燒穩(wěn)定。取飛灰樣檢測,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.19%。3月29日1:30,檢測2號(hào)鍋爐,一次風(fēng)溫達(dá)到180℃,退出暖風(fēng)器,測碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.53%。停爐后對(duì)干灰?guī)?、除塵器灰斗、渣倉檢查無異常積灰、積渣。3月29日23:00第二次點(diǎn)火,微油點(diǎn)火成功。次日0:24在只有6支微油槍投入的情況下,投入A制粉系統(tǒng)運(yùn)行,火焰電視、熱工火檢信號(hào)及就地火焰均表明煤粉著火正常,檢測飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.5%。在A制粉系統(tǒng)出力40t/h、爐膛出口煙溫約550℃時(shí),微油方式下直接投入對(duì)層的C制粉系統(tǒng),通過A層燃燒器尾部火焰引燃C層燃燒器尾部火焰,直至C層煤粉燃燒正常,檢測飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.96%。微油槍實(shí)際運(yùn)行照片如圖2所示。3.2d層指標(biāo)的實(shí)際耗費(fèi)表2為1號(hào)、2號(hào)爐吹管實(shí)際用燃料量及按照油、煤購買價(jià)計(jì)算的費(fèi)用對(duì)比。另外,第一次穩(wěn)壓吹管期間,由于F制粉系統(tǒng)不能及時(shí)投入,實(shí)際投入了D層的4支啟動(dòng)油槍和4支點(diǎn)火油槍,維持吹管參數(shù),實(shí)際用油量23t,如果無此因素影響實(shí)際總費(fèi)用應(yīng)為(280t-23t)×0.5454萬元/t+(1835t+46t)×0.0475萬元/t=229.5153萬元,可以節(jié)省610.4347萬元(其中實(shí)際用煤量46t由實(shí)際用油量估算而得)。3.3優(yōu)惠待遇和對(duì)策3.3.1次燃燒明顯a)點(diǎn)火過程比較順利,微油槍一點(diǎn)就著,燃燒火焰穩(wěn)定性較好。b)投煤粉后燃燒狀況良好,爐內(nèi)火焰明亮、熾白,燃燒劇烈,鍋爐未發(fā)生超溫和尾部二次燃燒現(xiàn)象。c)煤粉燃盡率高,達(dá)93%以上。通過化驗(yàn)分析不同燃燒階段不同位置的飛灰,測得飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高24.5%,最低13.96%。d)節(jié)油效果非常明顯,吹管期間微油系統(tǒng)用油約20t,耗煤約1835t,與1號(hào)機(jī)組總耗油1500t相比,節(jié)油量較大。e)系統(tǒng)簡單,維護(hù)量少,操作方便,縮短了吹管時(shí)間,與1號(hào)機(jī)組吹管相比,節(jié)省了調(diào)試時(shí)間。3.3.2次風(fēng)壓不能控制油槍退火a)磨煤機(jī)出力高(大于45t/h)時(shí)個(gè)別微油槍出現(xiàn)滅火現(xiàn)象。初步認(rèn)為是助燃風(fēng)壓力低引起的。由于送風(fēng)機(jī)壓力低(送風(fēng)機(jī)出口1kPa時(shí),助燃風(fēng)300Pa),造成煤粉倒入油槍噴頭上,油槍噴口堵塞,影響油槍著火。解決方案:將助燃風(fēng)改用一次風(fēng)接出,并有一定的調(diào)節(jié)余地。實(shí)際改造后解決了這一問題。b)磨煤機(jī)進(jìn)口一次風(fēng)壓低壓保護(hù)的定值為6.2kPa,在啟動(dòng)階段風(fēng)量偏大,也影響油槍著火和降低暖風(fēng)器的出口風(fēng)溫。解決方案:適當(dāng)降低一次風(fēng)壓,在啟動(dòng)階段風(fēng)速以20m/s為宜。c)微油母管管徑偏小,在投停油槍時(shí)容易造成油壓波動(dòng)。d)燃燒過程中A磨煤機(jī)出力低時(shí)振動(dòng)過大的問題,由安裝公司進(jìn)行檢查調(diào)整。3.3.2.2.熱控技術(shù)的問題單只微油槍初次點(diǎn)火不成功,可能是油槍內(nèi)部存在空氣所致,應(yīng)增加打火槍打火時(shí)間和火檢延時(shí)各5s。邏輯修改后解決