雙熱風(fēng)煤粉點(diǎn)火技術(shù)在超臨界w形鍋爐上的應(yīng)用

雙熱風(fēng)煤粉點(diǎn)火技術(shù)在超臨界w形鍋爐上的應(yīng)用

傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠鍋爐具有良好的燃料齊動器、中斷和低負(fù)荷連續(xù)燃料的能耗，尤其是具有低負(fù)荷燃燒和低負(fù)荷峰值燃燒的機(jī)組和必須定期參與峰值調(diào)節(jié)的機(jī)組。你的油耗更高。而微油點(diǎn)火技術(shù)則用相對較少的油點(diǎn)燃煤粉,實(shí)現(xiàn)冷爐狀態(tài)直接投粉啟動,并在低負(fù)荷時(shí)用微量的油穩(wěn)定鍋爐燃燒,節(jié)油效果非常顯著。1帶共帶煤粉燃料的燃燒方案四川華電珙縣電廠一期工程的600MW超臨界W形火焰鍋爐,采用單爐膛露天島式布置,燃用無煙煤,一次再熱,平衡通風(fēng),固態(tài)排渣,全鋼架結(jié)構(gòu)。鍋爐配備24只雙旋風(fēng)煤粉燃燒器,每臺磨煤機(jī)帶4只煤粉燃燒器。雙旋風(fēng)煤粉燃燒器布置在下爐膛的前后墻爐拱上,前、后墻各12只,水冷壁上還布置14只燃盡風(fēng)調(diào)風(fēng)器,前、后墻各7只。燃燒器的具體排列布置見圖1。旋風(fēng)筒煤粉燃燒器的示意圖見圖2。從煤粉管道來的煤粉氣流經(jīng)過煤粉進(jìn)口管及均分器,切向進(jìn)入燃燒器,分別進(jìn)入兩個(gè)旋風(fēng)筒。在離心力的作用下,煤粉顆粒被甩向外周,一部分含粉較少的一次風(fēng)(這里稱乏氣)在燃燒器中心部分被引出后,通過乏氣管,在拱上的靠近爐膛中心的部位送入爐內(nèi)高溫區(qū)域。從燃燒器噴口下射的主煤粉氣流由于風(fēng)量的減少,風(fēng)粉比就降低,提高了燃燒器主噴口煤粉質(zhì)量濃度。2燃燒微油槍點(diǎn)火傳統(tǒng)的鍋爐啟動點(diǎn)火方式為先點(diǎn)燃大油槍暖爐,直到主汽參數(shù)達(dá)到一定的溫度、壓力后,再投入煤粉。而微油點(diǎn)火燃燒器的工作原理是:先利用壓縮空氣的高速射流將微油槍出口的燃油直接擊碎,霧化成超細(xì)油滴進(jìn)行燃燒,同時(shí)用燃燒產(chǎn)生的熱量對燃料進(jìn)行初期加熱、擴(kuò)容,后期加熱,在極短的時(shí)間內(nèi)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,從而大大提高燃燒效率及火焰溫度。點(diǎn)燃微油槍以后,會形成溫度很高的油火焰,再將高溫油火焰引入煤粉燃燒器一級燃燒區(qū),當(dāng)濃相煤粉通過氣化燃燒的高溫火焰時(shí),煤粉溫度急劇升高、破裂粉碎,釋放出大量的揮發(fā)分,并迅速著火燃燒。已著火燃燒的濃相煤粉在二次燃燒區(qū)內(nèi)與剩余的稀相煤粉混合并點(diǎn)燃稀相煤粉,實(shí)現(xiàn)了煤粉分級燃燒(見圖3),燃燒能量逐級放大,達(dá)到點(diǎn)火并加速煤粉燃燒的目的,大大減少煤粉燃燒所需引燃能量,滿足了鍋爐啟、停及低負(fù)荷穩(wěn)燃的需求,并最終在燃燒器噴口形成穩(wěn)定的煤粉火焰,達(dá)到點(diǎn)火和穩(wěn)燃的目的。整個(gè)過程就是先點(diǎn)燃霧化燃油,再點(diǎn)燃一級燃燒室內(nèi)的煤粉,最后點(diǎn)燃二級燃燒室內(nèi)剩余的煤粉。東方鍋爐控制有限公司對四川華電珙縣電廠2號爐進(jìn)行了微油槍點(diǎn)火燃燒器的改造:將燃燒器加高,相應(yīng)一次風(fēng)接口位置也升高;取消可活動的消旋桿,代之以固定的消旋葉片。除此之外,其余均同原燃燒器布置相同,保持了原大油槍的位置不變,保持原噴口的位置和大小不變,并保持原有的風(fēng)量配比和風(fēng)速,基本保持了爐內(nèi)總體流場分布和燃燒組織配風(fēng)不變。這次改造的是B1~B4、E1~E4共8臺燃燒器。3火炬孔直接插入為了直觀地了解燃燒的狀況,在鍋爐冷態(tài)的時(shí)候,將長熱電偶從B3燃燒器的看火孔直接插入到B3燃燒器出口,以掌握不同運(yùn)行方式下燃燒器出口的溫度。熱電偶插入的位置見圖4。鍋爐在冷態(tài)直接投粉啟動過程中,分別對一次風(fēng)速、燃燒器周界風(fēng)、微油助燃風(fēng)壓、磨煤機(jī)運(yùn)行方式以及總風(fēng)量等幾個(gè)方面進(jìn)行了優(yōu)化。3.1燃燒出口溫度的變化在不帶粉的情況下,投入B磨煤機(jī)的所有微油槍。在微油投入初期,一次風(fēng)速控制在22m/s,B3燃燒器的出口溫度約為900℃,然后不斷降低一次風(fēng)速,觀察燃燒器出口的溫度。當(dāng)風(fēng)速在20m/s,出口溫度為950℃;當(dāng)風(fēng)速在17m/s,出口溫度約1030℃。可以發(fā)現(xiàn),隨著一次風(fēng)速不斷降低,燃燒器出口的溫度不斷升高,見圖5。一次風(fēng)速與燃燒器出口溫度反相關(guān),這主要是因?yàn)橐淮物L(fēng)量超過理論燃燒空氣量,較多的一次風(fēng)會冷卻燃燒器出口,并降低爐膛的溫度;但考慮到實(shí)際帶粉時(shí),一次風(fēng)速太低會引起一次風(fēng)管堵塞,因此一次風(fēng)速也不宜太低,控制在14~15m/s較為合適。3.2燃燒出口溫度對煤粉點(diǎn)火的影響燃燒器的周界風(fēng)由B擋板控制,設(shè)定一次風(fēng)速為14m/s,開始啟動B磨煤機(jī)并投粉,B擋板的初始開度為80%,此時(shí),燃燒器出口的溫度約700℃,說明煤粉著火條件相對較差,被點(diǎn)燃的煤粉比例相對較少。當(dāng)B擋板關(guān)至30%時(shí),燃燒器出口溫度升至840℃;當(dāng)B擋板進(jìn)一步關(guān)至20%時(shí),燃燒器出口溫度升至960℃,再穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間以后,燃燒器出口溫度升至1000℃以上,這時(shí)煤粉的著火條件顯著改善,大部分煤粉已經(jīng)被點(diǎn)燃。整個(gè)過程見圖6。為防止燃燒器噴口被燒壞,沒有進(jìn)行B擋板更小開度的試驗(yàn)。3.3次風(fēng)速調(diào)整在微油槍投入運(yùn)行時(shí)需要保證有足夠的風(fēng)量來滿足燃燒過程和燃燒器冷卻的要求,所以在微油槍點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有一路引自冷一次風(fēng)的助燃風(fēng),根據(jù)廠方要求啟動過程中該助燃風(fēng)風(fēng)壓需要大于2.0kPa,一般控制在3.0kPa左右。點(diǎn)火初期磨煤機(jī)通風(fēng)量較小,一次風(fēng)速在14~15m/s。通過一次風(fēng)速優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)可知,隨著一次風(fēng)速的升高,燃燒器出口溫度逐漸降低。在啟動過程中,隨著磨煤機(jī)給煤量的增加,一次風(fēng)速逐漸提高。為了保持燃燒器出口風(fēng)速穩(wěn)定,需要根據(jù)一次風(fēng)速的變化逐步調(diào)整助燃風(fēng)壓力,一次風(fēng)速升高,助燃風(fēng)壓力降低?，F(xiàn)場試驗(yàn)調(diào)整中,在一次風(fēng)速達(dá)到18m/s時(shí),助燃風(fēng)母管壓力從3kPa逐漸降至2.7kPa,燃燒明顯改善;再降至2.4kPa,燃燒器出口火焰進(jìn)一步縮短,說明燃燒提前,火焰亮度也較先前有所增加;繼續(xù)降低助燃風(fēng)壓力時(shí),燃燒狀態(tài)無明顯改善。3.4煤粉細(xì)度的影響在投煤粉之前,為縮短煤粉著火時(shí)間,磨煤機(jī)的動態(tài)分離器調(diào)節(jié)到最大轉(zhuǎn)速,以保證較細(xì)的煤粉細(xì)度,并手動操作單臺給煤機(jī),以最小的給煤量運(yùn)行,這時(shí)磨煤機(jī)的料位不作為監(jiān)控參數(shù)。采用最小給煤量、高細(xì)度運(yùn)行方式是冷態(tài)啟動中保證煤粉可靠著火的重要條件。伴隨著爐膛溫度升高,逐漸提高給煤量,磨煤機(jī)的運(yùn)行方式投入自動,磨煤機(jī)出口煤粉細(xì)度也相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整。3.5降壓機(jī)及燃燒在微油槍點(diǎn)火初期,總風(fēng)量對燃燒的影響很大,當(dāng)總風(fēng)量在1800km3/h以上時(shí),燃燒較差,火焰電視幾乎看不到火焰。通過調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)的動葉開度,將總風(fēng)量降至1500km3/h時(shí),燃燒有所改善;再將總風(fēng)量降至1200km3/h時(shí),煤粉能夠迅速點(diǎn)燃,火焰電視圖像清晰可見。啟動過程中鍋爐的燃燒放熱量較小,即使采用鍋爐最小允許通風(fēng)量(一般為鍋爐最大通風(fēng)量的30%~40%)也會造成爐內(nèi)熱量的大量散失。采用適當(dāng)小的風(fēng)量,一方面有利于減少爐內(nèi)熱量散失,提高升溫速度;另一方面隨著風(fēng)量的減小,燃燒器出口風(fēng)速也隨之減小,對煤粉的著火起到促進(jìn)作用。在采用微油槍直接投煤粉啟動過程中,合理的風(fēng)量控制是優(yōu)化的關(guān)鍵條件之一。4鍋爐啟動優(yōu)化結(jié)果通過上述優(yōu)化試驗(yàn)后,于2011年5月2日對該鍋爐進(jìn)行了整體試驗(yàn),過程見表1。5提高爐稈點(diǎn)火能力通過微油點(diǎn)火燃燒器的優(yōu)化運(yùn)行,國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了無煙煤鍋爐冷態(tài)直接投煤粉啟動,且燃燒穩(wěn)定,火焰明亮,火檢信號正常,火焰電視圖像清晰可見。在微油點(diǎn)火初期應(yīng)注意:(1)一次風(fēng)速盡可能低,建議在15m/s左右,隨著爐膛著火環(huán)境不斷改善,逐漸加大一次風(fēng)速。(2)B擋板的開度適當(dāng)關(guān)小,建議在20%左右,隨著爐膛著火條件改善,逐漸增加開度。(3)微油