鍋爐點(diǎn)火助燃油系統(tǒng)技術(shù)的選擇

鍋爐點(diǎn)火助燃油系統(tǒng)技術(shù)的選擇

1鍋爐輔助燃油系統(tǒng)的總結(jié)1.1鍋爐燃料油燃燒時(shí)間鍋爐助燃系統(tǒng)是隸屬于燃煤電廠的輔助系統(tǒng)。它的主要功能是鍋爐的啟動(dòng)和低負(fù)荷輔助燃燒，以及根據(jù)鍋爐安全監(jiān)控系統(tǒng)（fsss）的指示供應(yīng)鍋爐的燃料。用煤粉作為鍋爐燃料,鍋爐啟動(dòng)時(shí),不易直接點(diǎn)燃煤粉,需要用油點(diǎn)火對(duì)爐膛預(yù)熱,當(dāng)預(yù)熱到一定溫度后才能投入煤粉燃燒。對(duì)于煤粉鍋爐,低負(fù)荷運(yùn)行不能穩(wěn)定燃燒時(shí),需用燃油助燃。鍋爐正常運(yùn)行時(shí)遇到故障工況時(shí),如中速磨直吹式系統(tǒng)的一臺(tái)磨煤機(jī)突然跳機(jī)時(shí),鍋爐安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(FSSS)會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)好的程控指令要求投油助燃,以保證鍋爐爐膛內(nèi)安全、正常的燃燒組織。1.2點(diǎn)助燃技術(shù)為了應(yīng)對(duì)日益短缺的石油資源和不斷上漲的油價(jià),一系列節(jié)省或替代燃油的點(diǎn)火助燃技術(shù)被研究出來,主要有等離子點(diǎn)火穩(wěn)燃技術(shù)、少油點(diǎn)火技術(shù)。現(xiàn)將相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介如下:1.2.1燃燒風(fēng)粉煤種調(diào)濕見圖2利用高溫等離子體作為煤粉燃燒器的點(diǎn)火源,首先點(diǎn)燃一級(jí)燃燒筒內(nèi)濃縮的煤粉氣流,進(jìn)而逐級(jí)點(diǎn)燃二級(jí)、三級(jí)風(fēng)粉混合物。從而達(dá)到冷爐直接投粉啟動(dòng)鍋爐的目的。優(yōu)點(diǎn):燃油消耗較少,可以點(diǎn)燃煙煤,由臨近機(jī)組提供熱風(fēng)的情況下可以實(shí)現(xiàn)無油點(diǎn)火;初期可以投用電除塵。缺點(diǎn):點(diǎn)火能量小只能點(diǎn)燃優(yōu)質(zhì)(揮發(fā)份較高)煤種;電極壽命短,廠用電消耗量大。1.2.2點(diǎn)火控制裝置將出力較小的油槍(300~500Kg/h)插入煤粉燃燒器噴口處,點(diǎn)火時(shí)依靠小油槍從煤粉燃燒器中心點(diǎn)燃煤粉,同時(shí)需要大油槍從臨近的位置助燃。優(yōu)點(diǎn):提前投粉燃燒,節(jié)約燃油20~30%,投資較小。缺點(diǎn):技術(shù)落后,適用煤種范圍窄,節(jié)油效果差;油煤混燒,無法投用電除塵。2采用等火置技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證法2.1煤質(zhì)資料適用比例以某工程為例,煤質(zhì)資料如下表:從以上煤質(zhì)資料可以看出,煤種的揮發(fā)分均在24.5%以上,水分含量也較低,屬于易燃的煤種,完全適用于等離子點(diǎn)火裝置。2.2等離子煤粉鍋爐控制系統(tǒng)等離子點(diǎn)火裝置的配置主要由以下幾部分組成:(1)等離子煤粉燃燒器和等離子發(fā)生器;(2)冷卻水系統(tǒng);(3)載體風(fēng)系統(tǒng);(4)火檢系統(tǒng);(5)電源系統(tǒng);(6)控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng);(7)冷爐制粉系統(tǒng);2.3等距裝置的經(jīng)濟(jì)分析2.3.1節(jié)約燃油及能耗費(fèi)用按發(fā)改辦能源【2007】163號(hào)文及中電聯(lián)技經(jīng)【2007】7號(hào)文中燃油耗量指標(biāo)的相關(guān)數(shù)值,兩臺(tái)超超臨界600MW機(jī)組試運(yùn)行期間消耗的燃油定量為9242t。如果在機(jī)組初期投用等離子裝置,整個(gè)試運(yùn)期間的燃油消耗量按節(jié)油80%考慮,即耗油1848t,可節(jié)約燃油7394t。據(jù)此可做以下分析計(jì)算:(1)節(jié)約的燃油費(fèi)用按0號(hào)柴油價(jià)格6120元/t計(jì)算,則節(jié)約燃油費(fèi)用為:6120×7394=4525萬元(2)同時(shí)段代替燃油的燃煤費(fèi)用由于利用燃煤代替了燃油,應(yīng)計(jì)算出燃煤的費(fèi)用,7200t燃油折算到消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤為:(10000kcal/kg)×7395t/(7000kcal/kg)×(750元/t)=792萬元(式中:10000kcal/kg為0號(hào)輕柴油的低位發(fā)熱量,7000kcal/kg為標(biāo)準(zhǔn)煤的低位發(fā)熱量,750元/t為標(biāo)煤價(jià)。)(3)同時(shí)段制粉系統(tǒng)和等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的耗電費(fèi)用按每t煤平均制粉單耗為9kWh/t、等離子燃燒器耗電為20kWh/t,廠用電價(jià)格為上網(wǎng)電價(jià)0.41元/kWh計(jì),則耗電費(fèi)用為:15975t×(9+20)×0.41≈19萬元根據(jù)目前的價(jià)格水平,全套等離子點(diǎn)火裝置及其配套設(shè)施的總投資暫按每臺(tái)爐320萬元計(jì)列;(5)在試運(yùn)階段節(jié)約的投資:由以上可知,在試運(yùn)行期間可節(jié)約投資為:4525-792-19-320x2=3074萬元2.3.2運(yùn)行成本及運(yùn)行成本按每只槍每小時(shí)運(yùn)行成本核算,計(jì)算前提為假設(shè)采用油系統(tǒng)點(diǎn)火和采用等離子點(diǎn)火裝置點(diǎn)火時(shí)每小時(shí)輸入爐膛的熱量是相同的。(1)等離子點(diǎn)火裝置陰極每小時(shí)運(yùn)行成本:陰極壽命為50小時(shí),價(jià)格為500元,每小時(shí)運(yùn)行成本為:500/50=10元/小時(shí)(2)等離子點(diǎn)火裝置陽極每小時(shí)運(yùn)行成本:陽極平均壽命為400小時(shí),價(jià)格為4000元,每小時(shí)運(yùn)行成本為:4000/400=10元/小時(shí)(3)等離子點(diǎn)火裝置火嘴每小時(shí)運(yùn)行成本:火嘴的使用壽命為8年(年運(yùn)行小時(shí)為5000),價(jià)格為80,000元,每小時(shí)運(yùn)行成本為:80000/(8×5000)=2元/時(shí)(4)等離子點(diǎn)火裝置每小時(shí)耗電費(fèi)用:每小時(shí)等離子裝置耗電200kWh,按上網(wǎng)價(jià)0.41元/kWh計(jì)算每小時(shí)運(yùn)行成本為:0.41×200=82元/時(shí)(5)等離子點(diǎn)火裝置的載體風(fēng)系統(tǒng)耗電費(fèi)用:載體風(fēng)系統(tǒng)采用2臺(tái)5.5kW羅茨風(fēng)機(jī),一運(yùn)一備,每小時(shí)運(yùn)行成本為:0.41×5.5=2.26元/時(shí)(6)等離子點(diǎn)火裝置的冷卻水系統(tǒng)每小時(shí)耗電費(fèi)用:冷卻水為除鹽水閉式循環(huán),每支槍循環(huán)流量為10t/h,運(yùn)行增加電耗可以不計(jì)。(7)若投入油系統(tǒng)點(diǎn)火每小時(shí)耗油費(fèi)用:點(diǎn)火啟動(dòng)助燃期間油槍的平均出力按3500kg/h計(jì),柴油價(jià)格按6120元/t計(jì)算,則每小時(shí)運(yùn)行成本為:3.5×6120=21420元(8)等離子點(diǎn)火裝置投入時(shí)每小時(shí)耗煤費(fèi)用將投入油系統(tǒng)點(diǎn)火每小時(shí)耗油量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)煤耗煤量:價(jià)格為:5t×750元/t=3750元(9)等離子點(diǎn)火裝置投入時(shí)每小時(shí)磨煤耗電費(fèi)用每t煤平均制粉單耗為9kWh/t,磨制5t燃煤平均電耗為:折算價(jià)格為:0.41×45=18.45元(10)使用等離子點(diǎn)火裝置每支槍每小時(shí)可節(jié)約成本21420-10-10-2-82-2.26-3750-18.45=17365元上述計(jì)算中,均未計(jì)入燃煤、燃油的卸、儲(chǔ)、供等運(yùn)行成本。3油小氣量燃燒系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用3.1蒸發(fā)氣化燃燒油槍小油量氣化燃燒器的工作原理是:先利用壓縮空氣的高速射流將燃料油直接擊碎,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(duì)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。氣化燃燒后的火焰剛性極強(qiáng)、其傳播速度極快超過聲速、火焰呈完全透明狀(根部為藍(lán)色,中間及尾部為透明白色),火焰中心溫度高達(dá)1500~2000℃,可作為高溫火核在煤粉燃燒器內(nèi)進(jìn)行直接點(diǎn)燃煤粉燃燒,從而實(shí)現(xiàn)電站鍋爐啟動(dòng)、停止以及低負(fù)荷穩(wěn)燃。壓縮空氣主要用于點(diǎn)火時(shí)實(shí)現(xiàn)燃油霧化、正常燃燒時(shí)加速燃油氣化及補(bǔ)充前期燃燒需要的氧量;高壓風(fēng)主要用于補(bǔ)充后期加速燃燒所需的氧量。3.2煤粉鍋爐節(jié)能油氣回用技術(shù)用途:用于煤粉鍋爐啟動(dòng)、停止以及任意低負(fù)荷穩(wěn)燃,替代原油槍,實(shí)現(xiàn)以煤代油,達(dá)到節(jié)油目的。適用范圍:適用于電力、石化、冶金等行業(yè)的煤粉鍋爐節(jié)能節(jié)油。技術(shù)指標(biāo):煤粉鍋爐啟動(dòng)、停止以及低負(fù)荷穩(wěn)燃過程中節(jié)油率95%以上;綜合經(jīng)濟(jì)效益(節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用)80%以上;技術(shù)特點(diǎn):一次性投資低、回報(bào)周期短,一年左右能收回投資;系統(tǒng)簡(jiǎn)單,操作方便,檢修維護(hù)量小。3.3燃油系統(tǒng)組成系統(tǒng)構(gòu)成:由燃油系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等部分組成。燃油系統(tǒng)由燃油系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、高壓風(fēng)系統(tǒng)及氣化小油槍等組成。輔助系統(tǒng)包括一次風(fēng)速在線監(jiān)測(cè)、燃燒器壁溫監(jiān)測(cè)、圖象火焰監(jiān)測(cè)、二次風(fēng)等系統(tǒng)構(gòu)成。3.4助油槍單套出力單只油槍出力:15~200kg/h(帶輔助油槍單套出力30~40kg/h);壓縮空氣壓力:0.25~0.4MPa;3二次風(fēng)風(fēng)量:根據(jù)燃燒器壁溫控制,保證燃燒器壁溫不超過450℃。3.5初投資5.(1)節(jié)約的燃油費(fèi)用按0號(hào)柴油價(jià)格6120元/t計(jì)算,則節(jié)約燃油費(fèi)用為:6120×(9242-3142)=3672萬元(10000kcal/kg)×6000t/(7000kcal/kg)×(750元/t)=642.8萬元原煤消耗量為:按每t煤平均制粉單耗為9kWh/t,廠用電價(jià)格為上網(wǎng)電價(jià)0.41元/kWh計(jì),則耗電費(fèi)用為:13312.6t×9×0.41≈4.9萬元(4)微油點(diǎn)火裝置的初投資費(fèi)用:根據(jù)目前的價(jià)格水平,全套微油點(diǎn)火裝置及其配套設(shè)施的總投資暫按每臺(tái)爐160萬元計(jì)列;(5)在試運(yùn)階段節(jié)約的投資:3672-642.8-4.9-160x2=2704.3萬元4系統(tǒng)設(shè)置方案根據(jù)“大火規(guī)”中的相關(guān)條文規(guī)定,當(dāng)采用常規(guī)配置時(shí),本工程的點(diǎn)火油系統(tǒng)的主要設(shè)備配置可按如下方案考慮:油罐:2×2000m3通過上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析可以看出,本工程無論采用等離子點(diǎn)火還是小油量氣化點(diǎn)火等節(jié)油裝置在技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度均有很好的可行性和效益,因此推薦在本工程中采用節(jié)油點(diǎn)火裝置。根據(jù)目前的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),燃煤鍋爐在采用節(jié)油點(diǎn)火裝置后,仍應(yīng)當(dāng)配置油系統(tǒng),但由于耗油量大幅度減少,相關(guān)設(shè)施的容量可以減少。根據(jù)調(diào)查,在電廠燃油消耗中,機(jī)組啟動(dòng)試運(yùn)行月平均油耗約為機(jī)組正常生產(chǎn)時(shí)月平均油耗的2倍以上,由于采用節(jié)油點(diǎn)火裝置可以大大減少機(jī)組啟動(dòng)試運(yùn)行期間的燃油消耗,因此,本工程考慮設(shè)2個(gè)500m3鋼制拱頂油罐,不僅可以節(jié)省油罐鋼材、施工成本和施工工期,還可以減少油罐區(qū)占地。卸油系統(tǒng)仍按常規(guī)設(shè)置。電廠燃油的運(yùn)輸采用公路運(yùn)輸,廠內(nèi)設(shè)2輛汽車油槽車的卸油車位。在油泵房?jī)?nèi)設(shè)2臺(tái)離心式卸油泵,卸油泵參數(shù):53m3/h、0.43MPa。5等離子點(diǎn)火技術(shù)從本工程煤質(zhì)情況看,以上幾種節(jié)油點(diǎn)火裝置均可適用于本工程。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)和效果來看,等離子點(diǎn)火和雙強(qiáng)少油點(diǎn)火裝置應(yīng)用較為成熟,適用效果也較穩(wěn)定,均得到廣泛的應(yīng)用。從經(jīng)濟(jì)性角度看,盡管每個(gè)工程的實(shí)際情況不同,其節(jié)油效果也有所不同,但均能節(jié)約大量的燃油,降低發(fā)電成本提高發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí),對(duì)我國(guó)能源安全戰(zhàn)略具有重要意義。從本文3.3.1節(jié)和4.5節(jié)得試運(yùn)階段知等離子點(diǎn)火和少油點(diǎn)火的經(jīng)濟(jì)性比較如下:點(diǎn)火方式主要有:節(jié)約的燃油費(fèi)用、同時(shí)段代替燃油的燃煤費(fèi)用、同時(shí)段制粉系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)的耗電費(fèi)用、點(diǎn)火裝置的初投資費(fèi)用、試運(yùn)階段可節(jié)約的總投資;其等離子點(diǎn)火分別為:4525萬元,792萬元,19萬元,640萬元,3074萬元;少油點(diǎn)火分別為:3672萬元,642.8萬元,4.9萬元,320萬元,2704.3萬元。針對(duì)本工程實(shí)際情況,推薦采用等離子點(diǎn)火技術(shù),理由如下:(1)等離子技術(shù)成熟,系統(tǒng)簡(jiǎn)單,運(yùn)行穩(wěn)定,投資較小,應(yīng)用十分廣泛;(2)本工程的煤質(zhì)完全可以采用等離子點(diǎn)火裝置;(3)等離子點(diǎn)火裝置可以實(shí)現(xiàn)無油點(diǎn)火和助燃,經(jīng)濟(jì)性十分可觀;(4)初期可投用電除塵,環(huán)保效益明顯;(5)等離子點(diǎn)火裝置比少油點(diǎn)火在試運(yùn)階段可多節(jié)約370萬元投資。原煤消耗量為:(10000kcal/kg)×7395t/(4507kcal/kg)=16408t(4)等離子點(diǎn)火裝置的初投資費(fèi)用:10000kcal/kg×3.5t/7000kcal/kg=5t9×5=45kWh則每支槍每小時(shí)可