水平对冲燃烧锅炉不投助燃油启停第三台磨组的研究与应用

1、中国电力教育2007年研究综述与技术论坛专刊水平对冲燃烧锅炉不投助燃油启停第三台磨组的研究与应用曹鲁华X1,2顾 彤2(1.东南大学动力工程系,江苏南京 210096;2.华能国际电力股份有限公司南通电厂,江苏南通 226003)摘 要:针对华能南通电厂4350MW水平对冲燃烧锅炉配置的直吹式制粉系统的启停特点,通过试验证明了第三台磨组启停过程中不投助燃油的可行性,并依次修改了磨组启停程序,使助燃投油量大幅减少。关键词:磨煤机;启停;第三台磨组;助燃油我国现为石油净进口国,随着国际原油价格的快速上升,国内各种成品油的价格也出现了较大幅度的上升,增加了燃煤电厂的生产成本。因此降低燃油消耗量是燃煤

2、电厂控制生产成本,挖掘节能潜力的重要方面。本厂四台锅炉总共有一百二十八只燃烧器,如要对四台锅炉均利用等离子点火或微油点火等新技术进行改造,一次性投资将会非常巨大,且日常的维护费用也无法降低。在此情况下,本厂采取了诸如将大油枪头改为小油枪头、加强运行调整等手段控制助燃投油量,虽然也节省了较多的燃油,但全厂年耗油量仍接近2000吨。为了使本厂的燃油用量有一个大幅度的降低,结合本厂设备和燃料情况,运行部锅炉专业人员提出了不投助燃油启停第三台磨组的设想,并进行了相关试验,试验结果应用后取得了显著的节油效果。一、设备简介本厂四台锅炉均为单汽包、单炉膛,具有一次中间再热、亚临界自然循环、平衡通风、固态排渣

3、的煤粉炉。四台锅炉均采投正压直吹式燃烧系统,燃烧器为低NOx型双调风旋流燃烧器,前后墙对称布置,火焰为前后水平对冲悬浮燃烧。共布置四层燃烧器,每层燃烧器前后墙各四只。配置四台直吹式MPS-89型中速磨煤机,分别与四层燃烧器相匹配,满负荷时三台磨组运行、一台备用。每只燃烧器均配置一根油枪和高能点火器。一、二期锅炉设计煤种主要参数见表1。表1 一、二期锅炉设计煤种主要参数项目固定碳(%)收到基挥发份(%)设计煤种收到基灰份(%)(晋北烟煤)收到基水份(%)低位发热量(MJPkg)一期锅炉47.8项目煤种低位发热量MJPkg挥发份(收到基)%二、磨组启停的原程序设计与修改锅炉正常运行中,在启停磨组时

4、(包括第三台磨组)的原设计是均需要投用油枪进行助燃,具体程序为:启动磨组时,先插入待启动磨组对应八只燃烧器的八根点火油枪,然后依次进行暖磨、启动磨煤机、启动给煤机、增加煤量的操作,待磨组煤量加至最低煤量、燃烧器着火稳定后退出对应油枪;停运磨组时,先将待停运磨组煤量降至最低,然后依次进行投对应油枪、停运给煤机、磨煤机和煤粉管道吹扫、切断待停运磨组的一次风,退出对应油枪的操作。根据试验要求,热控人员将启停磨组程序进行了修改:在机组电负荷大于210MW且稳定10分钟,已有两台磨组正常运行(其中一台运行磨煤机必须位于待启动磨煤机的下一层)的情况下,允许不投助燃油启动第三台磨组,否则闭锁节油启磨程序,需

5、要投用对应油枪启动磨煤机;在停运第三台磨组前,机组负荷须大于210MW,才可使用节油程序停运第三台磨煤机,否则闭锁节油程序,需要投用对应油枪停运磨煤机。三、试验方法1.煤种的选择表2 试验选择的煤种表煤种一混煤23.526煤种二大同2223煤种三平朔19.5726为了验证不投助燃油启停第三台磨组的可行性,本厂于2006年8月份委托西安热工院进行了相关试验。根据本厂原煤的低位发热量和挥发份的变化情况,选择了如表2中的三种常用煤种,分别代表高热值、高挥发份,中热值、低挥发X作者简介:曹鲁华(1975-),男,江苏南通人,东南大学动力工程系热动专业03级硕士研究生;华能国际电力股份有限公司南通电厂运

6、行,432水平对冲燃烧锅炉不投助燃油启停第三台磨组的研究与应用进行了不投助燃油停运第三台磨组的试验。在此基础上,进行了不投助燃油启动第三台磨组的试验。3.试验过程#4炉在不投助燃油停运第三台磨组的试验前,锅炉工况稳定一段时间后,对炉膛温度进行实测,测量结果是待停运燃烧器处的炉膛温度均大于1250e,此温度对煤粉的着火较为有利。现场观察发现,在所进行的试验中,待停运的部分燃烧器在给煤机停运最短20秒、最长60秒后便开始出现着火不稳现象。此后随着煤粉浓度的逐渐降低(特别是在磨煤机停运吹扫中后期),待停运所有燃烧器的着火点均一步步地推迟至炉膛中心。但因磨组的整个停运过程只有10分钟左右,加之其他两台

7、磨组运行稳定,故炉膛在此期间仍能维持较高的温度。所以整个停磨过程只存在燃烧推迟的问题,而不存在煤粉着火、燃烬的问题。这从现场看火、炉膛压力波动不大,过热器减温水变化幅度有限,各受热面金属壁温变化不大,主再热汽温和汽压等参数较为平稳可得到证实,如图1所示。份以及低热值、高挥发份的三种煤。2.工况设计(表3)表3 试验工况表#1炉分别进行三种煤质不分别进行三种煤质不投助投助燃油停运最上工况1-3燃油停运最上层、层、第三层、次底层磨次底层磨煤机的试验煤机的试验在最低层、次底层磨煤机运行情况下,分别进行三种煤质不投工况4-5助燃油启动最上层磨煤机或第三层磨煤机的试验在最低层、次底层磨煤机运行情况下,分

8、别进行三种煤质不投助燃油启动最上层磨煤机或第三层磨煤机的试验工况6在最低层磨煤机、第在最低层磨煤机、第三层三层磨煤机运行情况磨煤机运行情况下,燃用22MJPkg、VarU23%煤23%煤不投助燃油启动次不投助燃油启动次底底层磨煤机的试验层磨煤机的试验因炉膛温度水平相对较高,对煤粉着火更为有利,故先图1 最上层磨煤机不投助燃油停运时主要参数变化曲线图1中,曲线D为炉膛压力曲线。在进行不投助燃油启动第三台磨组试验时,要求机组的电负荷大于210MW,并稳定一段时间后再启动第三台磨组。试验前测量了相应位置的炉膛温度,所测值均在1100e至1250e之间,此温度对煤粉着火仍较为有利。试验中,现场观察发现

9、,在投粉初期因燃烧器喷口处的煤粉浓度较低,一时无法建立正常火焰,煤粉只有在喷射至炉膛中心后才能被点燃。随着煤粉浓度的增加,燃烧器的着火点慢慢地由炉膛中心回缩至喷口附近,燃烧器最终建立正常火焰。燃用煤质挥发份的高低对燃烧器正常火焰的建立具有一定的影响。这在试验中得到证实:挥发份23%的煤种相对于挥发份26%的煤种,正常火焰的完全形成至少推迟3秒以上。不投助燃油启动第三台磨组时,因炉膛温度水平仍较高,故煤粉的着火不成问题,这从现场看火、炉膛压力等参数波动范围不大可得到印证。但因此过程中的炉膛温度相对于不投助燃油停运第三台磨组试验时低,故煤粉燃烧推迟的水平对冲燃烧锅炉不投助燃油启停第三台磨组的研究与

10、应用现象相对明显些。与之相对应的是,此过程中过热器减温水量、调温烟气挡板的开度、主再热汽温度、主汽压力、各受热433面金属壁温等参数的变化范围或幅度相对稍大,如图2所示。图2 次上层磨煤机不投助燃油启动时主要参数变化曲线图2中,曲线I为炉膛压力曲线。四、试验结论和建议1.实际煤种低于设计煤种不是很多的情况下,在机组负荷60%以上,停运第三台磨煤机不需投油助燃。2.实际煤种低于设计煤种不是很多的情况下,在机组负荷60%以上,当有下层燃烧器火焰支持时,启动第三台磨煤机过程中不需投油助燃。3.不投助燃油启动第三台磨煤机过程中,要及时调整过热器减温水量、烟气挡板开度,控制好过热蒸汽温度、再热蒸汽温度。

11、4.不投助燃油启动第三台磨煤机过程,注意监控好炉膛压力的变化,不要使炉膛压力变化太大。5.不投助燃油启动第三台磨煤机初期应注意控制一次风量,投粉初期一次风量不要太大。6.启停第三台磨煤机,一定要在机组运行状态稳定情况下进行。五、应用效果根据试验情况,热控在对四台锅炉所有磨煤机的启停逻辑进行了修改、完善,同时运行部制定了有关节油启停磨组的运行安全技术措施后,于2006年10月起正式执行新的磨参考文献:1刘琪.华能南通电厂不投油启停第三台磨组试验报告R.西安热工研究院.2华能南通电厂.锅炉运行规程Z.3华能南通电厂生产日报N.组启停规定。表4为试验结果应用前后助燃油消耗量对比表。不投助燃油启停第三台磨组试验费用为5万元。1吨#0柴油现价为5500元,2007年前9个月共