鍋爐微油點火技術的應用

鍋爐微油點火技術的應用

0微油點火技術改造隨著對標管理的深入和汽油價格的不斷上漲，減少汽油價格不僅是對標管理，也是公司生存和發(fā)展的一項緊迫任務。針對揚州發(fā)電有限公司(簡稱揚州電廠)機組啟停用油量大的特點,選擇對一層燃燒器進行微油點火技術改造。微油點火技術是用微量的油,通過專門設計的燃燒器點燃大量煤粉的技術。作為等離子點火技術的一個替代品,由于初投資相對低廉且維護量小,從2000年起,該項技術逐步在一些小容量鍋爐上開始試用、推廣,并取得了較滿意的效果。迄今為止,該項技術在1000t/h容量以上的鍋爐,尤其是燃用貧煤、直吹式制粉系統(tǒng)的大型鍋爐上的應用上,成功的案例還不多。本文以揚州電廠#6爐為例,對該類型鍋爐的微油點火技術的應用做簡要分析和探討。1燃燒火炬的燃燒過程微油點火技術的基本原理是以高溫的柴油火焰直接點燃煤粉。該點火裝置利用壓縮空氣的高速射流將燃料油直接擊碎,霧化成超細油滴進行燃燒,同時用燃燒產生的熱量對燃料進行初期加熱、擴容、后期加熱,在極短的時間內完成油滴的蒸發(fā)氣化,使油槍在正常燃燒過程中直接燃燒氣體燃料,燃油火焰的外焰溫度可達1500～2000℃。一次風粉送入微油點火煤粉燃燒器經濃淡分離后,使?jié)庀嗝悍圻M入燃油火焰區(qū),在約0.1s內迅速著火,并為淡相煤粉提供高溫熱源,使淡相煤粉也迅速著火,最終形成穩(wěn)定的燃燒火炬。燃燒器壁面采用氣膜冷卻技術,可冷卻燃燒器壁面,防燒損、防結渣,用除鹽水對電極及線圈進行冷卻。等離子點火器本體部分工作原理如圖1所示。2u3000地面送粉系統(tǒng)揚州電廠#6爐為東方鍋爐廠生產的DG-1036/18.2-114型煤粉爐。該爐燃燒器采用四角布置切圓燃燒,制粉系統(tǒng)采用中速磨正壓直吹式送粉系統(tǒng),單爐膛∏型布置、平衡通風、固態(tài)排渣,燃燒以貧煤為主的混煤。該鍋爐共有點火油槍12支,使用#0輕柴油,單支油槍出力1500kg/h。該鍋爐于2005年4月投產,2006年5月安裝了微油點火系統(tǒng)(未裝暖風器),首次點火節(jié)油率49%,后經過運行方案的調整于2006年9月18日機組調停后啟動,投用效果良好,節(jié)油率達80%。2.1燃料特征揚州電廠燃油為#0輕柴油,燃煤特性見表1。2.2bmcr火炬研磨煤機爐前布置5臺HP-843型中速磨煤機,采用正壓直吹式制粉系統(tǒng),每臺磨煤機出口4根煤粉管道接一層燃燒器,4臺磨煤機就可滿足BMCR負荷,1臺備用。磨煤機參數為:型號,HP-843;形式,碗式中速磨煤機;最大出力,49t/h(HGI=74,R90=16%);最小出力,6t/h;煤粉細度,R90=12%～16%;制造廠家,上海重型機器廠。3微油點火燃料要提高煤粉的燃燒特性(1)將最下層一次風噴口改為微油點火燃燒器。其理由是:1)由于煤的燃燒行程較燃油要長,對鍋爐汽溫的影響比較大,所以從控制升爐啟動的升溫速度考慮,將微油點火燃燒器放置在最下層的位置;2)由于點火初期煤粉的燃燼率較低,放置在最下層可以增加煤粉在爐膛內的停留時間,提高煤粉的燃盡率,同時盡量降低鍋爐尾部再燃燒的可能性;3)由于微油點火燃燒器設計機理的限制,不可避免地改變了原噴口的燃燒特性,在一定程度上降低了該噴口不投油時的燃燒穩(wěn)定性?？煽紤]將其放置在最下層,這樣可減小對爐膛動力場和燃燒特性的影響,盡量維持鍋爐的穩(wěn)燃特性。同時,要求該燃燒器與原噴口的風阻應盡量保持一致,以保證各煤層的出粉均勻。(2)由于揚州電廠#6爐大修的工期較緊,未能安裝一次風加熱系統(tǒng),所以該系統(tǒng)主要由燃油系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、高壓風系統(tǒng)、火檢系統(tǒng)、壁溫檢測及熱工控制系統(tǒng)組成。(3)根據微油點火燃燒器在實際升爐的應用過程,對原鍋爐DCS系統(tǒng)的煤層點火邏輯進行修改,以適應新的機組啟動。(4)針對揚州電廠的實際煤種(應用基揮發(fā)分14%左右),采用了三級能級放大,主、輔氣化油槍(設計為90kg/h)的燃燒方式,以強化在燃燒器內的燃燒強度,提高煤粉的燃盡率。4調試計劃4.1大油槍投用量#61磨煤機未裝暖風器,原規(guī)定啟動制粉系統(tǒng)需將一次風溫加熱至150℃,如此則需投用3支1.5t/h的大油槍約3h才能達到規(guī)定溫度,約需耗油13.5t/h。討論決定,在油槍投用后,爐膛溫度達到280℃后投用氣化油槍,啟動#61磨煤機,直接投粉。4.2爐稈溫度鑒于機組上次點火時,在轉向室溫度為340℃時爐膛溫度難以再提高,為了減少爐膛熱損失,將總風量控制在3×105m3/h以內并將除一、二層外的二次風擋板全部關閉。4.3次風壓隨機及一次風壓此次點火計劃在升爐全過程(除早期暖爐)不使用大油槍助燃,同時啟動2臺一次風機便于啟動#62、#63磨煤機時一次風壓的平穩(wěn)控制,有利于爐膛燃燒的穩(wěn)定。4.4降低爐稈溫度機組并網后,汽輪機調門往往連續(xù)開大以迅速達到初負荷暖機。但此時鍋爐的蒸發(fā)量相對機組沖轉時的蒸發(fā)量要大出許多,同時爐膛水冷壁和其他受熱面的吸熱量也急劇增加,從而降低了爐膛溫度,使爐內的著火環(huán)境惡化。鑒于以上分析,決定在并網后及時增加下煤量的同時,放慢開汽機調門升負荷的速率,待爐膛溫度回升,煤份燃盡率恢復到較高程度后再以正常速度升負荷。5降低鍋爐發(fā)電油槍點火揚州電廠#6機組于2006年9月18日凌晨第9期趙涵,等:利用微油點火技術降低鍋爐發(fā)電油耗·15·2:33鍋爐點火,全程投入微油點火燃燒器(點火初期使用大油槍暖爐近1h),全面檢查運行良好,能滿足鍋爐升溫升壓要求。9:17機組負荷190MW,停用所有氣化油槍。全程(包括啟動前校油槍)共用油10t。6煤粉燃燒性能測試(1)#61磨煤機于2006年9月18日3:14啟動,其出口溫度從45℃一直穩(wěn)步上升,至5:00左右達到60℃。實踐證明,提前在較低一次風溫(57℃)的情況下啟動磨煤機,并下少量的煤保持出口溫度在45℃以上是可行的。通過計算,單此項措施就比原方案節(jié)油9.72t。(2)鍋爐啟動初期升溫升壓速率。相對于大油槍而言,采用微油點火技術對鍋爐啟動初期升溫升壓速率較難控制。但根據現場實際,適當調整下煤量是可以滿足啟動要求的。此次升溫升壓速率為:主汽壓升壓速度,0.025MPa/min;主汽溫升溫速度,1.65℃/min;再熱汽溫升溫速度,1.57℃/min。以上速率均符合規(guī)程規(guī)定。(3)在爐膛冷態(tài)的啟動初期,對煤粉燃盡率進行分析。對用油數據進行分析,計算出氣化油槍單支出力為105kg/h。#61磨煤機下煤量10～14t/h時的升溫升壓速度與往日的升爐曲線相近。平時#6爐啟動初期用油約5t/h,柴油的低位發(fā)熱量為43MJ/kg左右,正好為燃用煤發(fā)熱量的2倍。按柴油的燃盡率為98%、氣化油槍燃盡率為100%、入爐煤量平均12t/h計算,折算此刻煤粉的燃盡率η。5000×43×0.98=12000×21.61×η+840×43,η=67.3%。此次點火初期煤粉燃盡率為67%左右,基本達到預期目標。(4)燃燒器出口火焰溫度對燃燒的影響。此次啟動初期燃燒器出口火焰溫度較高,火焰皆呈明亮的白色,在不同工況下共測量了3次,數據見表2。從表2可以看出,當煤粉在磨煤機下煤量18t/h左右時噴口火焰溫度最高,達到燃燒器的最佳工況;當下煤量達到28t/h時,噴口火焰的溫度明顯下降。7降低了80t的煤(1)揚州電廠330MW機組汽機溫態(tài)、鍋爐冷態(tài)時的啟動用油標桿值為50t。此次用油10t,對比以前的標桿值,降低了40t。(2)升爐節(jié)油率(未使用暖風器)為80%。(3)此次比正常啟動多用煤約120t,以450元/t計,燃油以6000元/t計,此次啟動約節(jié)約19萬元。(4)如能使用暖風器則可免去大油槍暖爐過程。大油槍暖爐共用油4.21t,如用氣化油槍代替則僅用0.84t,可再節(jié)約3.37t,節(jié)油率可達87%以上。8微油點火燃燒投運過程中可能出現的問題燃油成本是生產發(fā)電成本的重要組成部分,且節(jié)能潛力巨大。通過此次技改,大幅度刷新了揚州電廠啟動燃油的標桿值,使其330MW機組的啟動用油水平達到了同類型機組的先進水平,同時也為今后的機組啟動積累了經驗,樹立了新的標桿?？偟膩碚f,此次微油點火燃燒器的投用取得了較理想的效果,但在使用中仍存在著一些問題和有待改進的地方。(1)由于燃燒器出口溫度達到1200℃,當燃用灰熔點在1200℃以下的煤種時,易出現噴口結焦的現象。如在此次鍋爐啟動過程中,#2角曾在噴口結渣,后被運行人員及時清除。所以在氣化油槍投運過程中,運行人員應加強燃燒器噴口