气化微油枪技术的应用-合川发电有限责任公司-焦朝生

气化微油枪技术的应用

焦朝生摘要：介绍气化微油枪点火技术在重庆合川电厂锅炉的实际应用情况，总结了微油枪点火阶段保障设备安全稳定运行的主要措施，介绍了我厂在使用气化微油枪冷炉点火后节油成效，以及稳燃、停炉下的安全使用成果目前资源日趋短缺，油价居高不下，国家鼓励推广节油和以煤代油技术，微油点火及低负荷稳燃技术被迅速应用到火力发电厂大型燃煤锅炉上，为大型燃煤锅炉点火启动和助燃阶段节约了大量燃油，降低了发电成本。一、设备系统及燃油特性分析

重庆合川双槐电厂总装机容量为2X300MW，其锅炉为东锅设计制造的亚临界压力，中间一次再热汽包炉，采用煤粉燃烧器为四角布置切圆燃烧直流燃烧器，低速滚筒磨，中储式给粉机送粉系统，燃烧器采用水平浓淡百叶窗型燃烧器，每组燃烧器在高度方向上布置了一次风、二次风、燃尽风共15个喷口，燃烧器布置方式为（自下而上）：二、一（A层）、二（挂小油枪）、一（B层）、二（挂大油枪）、一（C层）、二、二、一（D层）、二（挂大油枪）、一（E层）、二、三、三、OFA共5层一次风喷口，3层带油枪二次风喷口；一、二次风喷嘴可在-20°～20°范围内摆动，给粉机出力为3--9t／h，一次风流速为21．72m／s，一次风温度为140—200度(混合风粉温度)，二次风温度和燃尽风温度均为305度，整台锅炉共有点火油枪12支，燃用0＃轻柴油。燃油采用机械雾化，雾化压力3.5Mpa。大油枪出力1750kg/h（上层8只），小油枪出力500kg/h（下层4只）。A层一次风管全部装设微油枪。二、气化微油点火技术微油气化燃烧的工作原理是利用机械雾化和压缩空气的高速射流将燃料油挤压、撕裂、破碎，产生超细油滴后通过高能点火器引燃，同时巧妙地利用燃烧产生的热量对燃油进行加热，使燃油在极短的时间内蒸发气化。由于燃油是在气化状态下燃烧，可以大大提高燃油火焰温度，并急剧缩短燃烧时间。气化燃烧后的火焰，中心温度高达1800～2000℃。它作为高温火核在煤粉燃烧器内快速点燃一级煤粉。把微油气化油枪产生的高温油火焰引入煤粉燃烧器一级燃烧区，当浓相煤粉通过气化燃烧高温火核时，煤粉温度急剧升高、破裂粉碎，释放出大量的挥发份，并迅速着火燃烧。已着火燃烧的浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉，实现了煤粉的分级燃烧，燃烧能量逐级放大，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，大幅度减少煤粉燃烧所需的引燃能量。为了防止燃烧器烧坏和在燃烧器内发生结渣，采用多级气膜冷却风保护喷口安全。气化微油点火方式下燃烧器主要设计参数1.一次风管风速m/s18-302.一次风温C130-2003.一次风量t/h72-90视锅炉负荷而定4.给粉机出力t/h3-9视锅炉负荷而定5.煤粉浓度Kg/Kg0.2-0.6视锅炉负荷而定6.燃烧器阻力Pa小于300微油方式小于200正常运行微油枪点火参数微油油压MPa1.5-2.0助燃风总风压Kpa3.5压缩空气压力MPa0.3油温常温油量Kg/h40/（开启辅助油门）160三、气化微油点火技术的应用3．1锅炉冷态启动锅炉启动，锅炉吹扫完毕后投用2个角微油点火系统主油枪，微油枪一次点火成功；投入这2个角给粉机，给粉机转速15%。投用给粉机后煤粉瞬时点燃，微油燃烧器喷口出口火焰温度为665～845℃；考虑到启动初期风温和炉膛温度较低，不利于煤粉燃尽，一般辅助投运最下层该角小油枪，并将给粉机转速提升至20%，喷口火焰温度可达到1000℃。通过调整给粉机转速，可以平稳控制锅炉升温、升压。且通过微油枪和小油枪的双重配合，完全燃尽给粉机的煤粉，但给粉机下粉量不应太大，一般不超过去50%的转数，同时加强就地观火孔查看煤粉着火情况，及时准确调整给粉量。通过我厂程序设定，锅炉冷态启动即允许在给粉机末投入时启动微油枪，主要是为了冷态启动时炉膛温度低，其它油枪不易着火，冷态启动时各风量工况差，易造成机械雾化油枪不易检测到油着火信号而熄火，投入微油枪最大可能稳定着火，避免启动初期投油浪费。一次风速的高低对微油燃烧器煤粉的着火和燃烧影响较大，一次风速过高将导致煤粉着火推迟；而一次风速偏低又容易造成一次风管积粉甚至堵管。合理选择点火一次风速，对微油燃烧器的稳定燃烧较为重要。一次风速的高低对微油燃烧器煤粉的着火和燃烧影响较大，一次风速过高将导致煤粉着火推迟；而一次风速偏低又容易造成一次风管积粉甚至堵管。合理选择点火一次风速，对微油燃烧器的稳定燃烧较为重要。从试验数据和火焰观察结果来看，在一次风风速从20m/s提升到27m/s的过程中，系统运行正常，虽然火焰温度和燃烧室温度均略有降低，但火焰依然明亮，煤粉燃烧稳定。给粉机转速（煤粉浓度）对微油燃烧的影响，在一次风速24m/s和气膜风开度10%时进行改变给粉机转速试验。结果表明随着给粉机转速提高，微油燃烧器出口温度略微增加。气膜冷却风的作用是保护燃烧器不烧坏和结渣。我们在较高锅炉负荷（40MW）下，进行了气膜冷却风和燃烧器壁温试验，试验数据如下(由于微油点火燃烧器设计合理，燃烧器壁温温度不高，这可以确保燃烧器不烧坏。)气膜风开度%40%60%80%燃烧室壁温255237236试验期间：给粉机转数为35%，一次风速22m/s3．2启动过程中的升温升压速率现燃料量的平稳增加，相应的汽温、汽压变化也较为平缓。并且我厂一般情况下，使用大油枪时，由于油量无法灵活控制，每次大油枪的投运都会带来机组燃料量的在冷炉启动微油冷炉点火燃烧器升温升压速率控制比大油枪具有更大的优势。在大幅变化，相应的汽温、汽压变化也较大，而微油点火启动则可以通过调整给粉机转速实时不使用大油枪。进一步节油。此外，微油点火启动过程中，过、再热器壁温均未出现超温现象。微油启动过程平稳、容易控制，完全满足锅炉启动需要。3．3微油冷炉点火过程中煤粉燃烧效率使用微油冷炉点火技术，在微油枪投用后即投入煤粉。由于冷炉点火时炉膛温度和一、二次风温均很低，不利于煤粉的燃尽。我厂在启动过程中做过飞灰可燃物测量结果。可以看到，在冷炉启动后1小时，煤粉燃烧效率达到71％；随着运行时间的增加、炉膛温度及一、二次风温的提高，煤粉燃烧效率逐步提高到84.33％、87.54%。由于煤粉燃尽较为理想，微油点火期间即使有较多未燃尽煤粉聚集在尾部受热面，也不会发生受热面二次燃烧问题。当然，我厂在冷炉启动后，在一次风管壁温允许下，打开微油枪辅助进油门，这样大大加大微油枪喷油量，同时也加大煤粉燃烧率，打开开辅助油门油量加大到200Kg/h，因煤粉利用率提高，减少其它油枪使用率，同时避免大量末燃尽煤粉在尾部聚集，节油效果更佳。在使用微油启动过程中还是需要及时进行尾部受热面的吹灰。3．4微油冷炉点火技术经济效益分析大油枪启动微油枪启动油枪出力175040/160油枪个数64用油量（T）6513节约用油（T）47煤燃烧效率平均80%煤折算发热量（J/kg）17000*80%=

13600油发热量（J/kg）41800节约用油折算成煤量（T）47*41800/13600=144.46油价格(元)8200煤价格(元)510启动燃料费用(元)8200*65=

533000510*144.46+12*8200=

172074.6节约燃料费用(元)533000-172074.6=360925.43．5使用微油枪低负荷稳燃和停炉我厂对几次低负荷稳燃助燃试验，效果比较满意，基本达到了稳燃作用，同时经过1年多的运行观察和比较，节油量比较明显。在150MW负荷时，已到我厂最低投油负荷，此时投入大油枪做为夜间稳燃用油很不经济，如不投油，突遇到煤质突变，全炉膛灭火的概率很大。另外微油枪对该给粉机煤火检的提高有极大帮助，我厂实验在100MW时，只投4只微油枪不投入其它油枪的情况下，能安全稳定燃烧。这样我厂在定参数停机时基本不用大油枪，适时投入小油枪及可。如：2009年11月10日，停单台引风机处理振动大，两台磨运行，煤质差，投用微油枪8个多小时，观察燃烧比较稳定，共用燃油4T，节约大量燃油。2009年7月3日22时准备停炉，负荷由150MW降至85MW过程中，分阶段投入四支微油枪，2只小油枪，即安全降至80MW，厂用电切换完毕，快速再降负荷安全停机。此次停机共用燃油1.5T，节约大量燃油。3．6增加微油枪自动投入逻辑，防止火检信号突降因锅炉灭火突然性很大，诱发因素很多，我厂针对此点对微油枪投入逻辑进行进一步修改，自动判断20台给粉机的火检，其中有任一台给粉机火检信号低于50%时，自动投入该角微油枪，以增加稳燃效果，同时增加最下层投入微油枪的给粉机的火检强度，大大降低全炉膛灭火的可能。允分利用热控高度自动化和微油枪投入快捷来提高锅炉安全性。4.微油枪的运行方式微油枪有两种运行方式,一种是稳燃方式,另外一种就是冷态启动方式.正常运行时投入稳燃方式,冷态开机时就投入冷态启动方式.微油枪的运行方式要投入正确否则就不能正确投入微油枪,就不能起到应有的作用.

冷态启动方式稳燃方式5.微