锅炉热态启动及低负荷稳燃技术分析

锅炉热态启动及低负荷稳燃技术分析

中国是一个能源消耗型国家。考虑到国家大力发展低碳经济、环境合作与节能社会战略的要求，传感器行业特别注意减少量。降低成本是提高竞争力和可持续发展的重要手段。某厂1#、2#锅炉采用传统的轻柴油点火和低负荷投油助燃方式,由于油价的不断高涨,启动点火和低负荷助燃的燃料成本极大地影响着发电厂的经济效益.另外,由于助燃不足,煤粉燃烬率也较低,因此有必要分析机组启动及低负荷稳燃技术,同时对点火系统进行改造,寻求一种既可提高燃烧过程的经济性,又可保持火电厂周边生态环境的机组启动及低负荷稳燃技术及其点火系统,以期满足电力生产日益提高的节能、环保要求.同时,煤炭采购成本大幅提升,标煤单价大幅上涨,分析建立锅炉优化燃烧及混煤掺烧管理体系,在保证燃烧稳定的前提下,使燃料成本最低,提升发电企业的盈利能力.1旋流式燃烧系统某厂2×600MW超临界机组锅炉为东方锅炉厂引进国外技术制造的国产超临界参数、变压、直流、本生型锅炉,型号为DG1900/25.4-Ⅱ1型.锅炉采用正压直吹式、前后墙对冲、旋流式燃烧系统,风、粉进入炉膛后,各只燃烧器在炉膛内形成1个独立的火焰.前、后墙各布置3层HT-NR3燃烧器,每层4只;同时在前、后墙各布置1层燃烬风喷口,其中每层2只侧燃烬风(SAP)喷口,4只燃烬风(AAP)喷口.燃烧器的布置见图1.每只煤粉燃烧器布置有1只250kg/h的小油枪,用于启动油枪和煤粉燃烧器的点火及维持煤粉燃烧器的稳燃;前墙中排、后墙中排每只燃烧器中心布置有启动油枪,单只出力4700kg/h,共8只.各煤粉燃烧器及风箱入口处均布置有风门挡板,风门挡板配有1个执行器,用于调节.燃烧器配风见图2.2低负荷稳定技术的启动和分析2.1煤粉点火试验2009年09月10日,1#机组极热态启动,投入底排A/F层及中排C/E层16支点火油枪及中排C/E层4支启动枪油,燃油流量19t/h,主/再热蒸汽压力3.5MPa/0.5MPa,汽轮机3000rpm进行试验.为减少机组启动耗油及机组启动蒸汽流量不足的问题,进行了投入底层制粉系统及全部退出启动油枪的探索.空预器出口二次风温已达160℃,启动一次风机,开始暖1#、6#磨煤机,磨煤机出口温度达80～100℃,当空预器出口一次风温达180℃时,相继启动1#、6#磨煤机投入运行.为改善煤粉着火条件,减少初期煤粉投入量,将1#、6#磨煤机各关闭2个粉管出口关断门,保持对冲燃烧,同时加大底层及中间层二次风量,减少上层B/D层二次风量及燃烬风量,保证二次风压力在0.8kPa左右.同时开启1#、6#磨煤机旁路风,待磨煤机料位建立正常后逐步加大负荷风门开度,关小旁路风,保持粉管风速在22m/s左右,保证较好的煤粉细度及着火动力场.定期从看火孔观察燃烧情况,及时调整配风,保证炉内燃烧良好,煤粉着火充分.视汽温、汽压增加速率逐步增加制粉系统出力,退出启动油枪运行.逐步增加磨煤机出力至15～20t/h左右运行,控制好锅炉升温升压率在正常范围内,逐步退出相应油枪,直至启动油枪全部退出运行.保持底层A/F层8支及中间C/E层4支点火油枪运行,燃油流量在6t/h左右,主汽压力逐步上升至8.0MPa左右,主汽温度499℃,高旁开度65%,再热压力1.1MPa,再热汽温度496℃,汽轮机调节级金属温度440℃及中压缸进汽内壁金属温度436℃,参数运行稳定,达到东方600MW超临界汽轮机设计启动参数及流量,有效解决了机组启动蒸汽流量不足的问题.试验进行12h,每小时节约燃油13t左右,共计156t,节油效果显著.2.2微油点火油枪点火系统改造为进一步减少机组启动耗油,2010年该公司先后利用2#机组大修及1#机组小修时机分别进行了锅炉微油点火系统改造.针对该公司600MW机组的具体情况,锅炉底层(A层燃烧器)改造成微油点火煤粉燃烧器.锅炉后墙最下层A层4只煤粉燃烧器由东方锅炉厂提供,每只燃烧器设计有1支出力为250kg/h的点火油枪及其附属系统.微油点火技术改造方案是将锅炉后墙最下层A层4只煤粉燃烧器改成微油点火煤粉燃烧器,不改变其原有的点火油枪系统及其油、气、汽等系统.该微油点火燃烧器既可以作为点火以及低负荷稳燃燃烧器,又可以在高负荷时微油油枪退出运行后,作为主燃烧器使用,以实现锅炉微油冷炉启动和低负荷稳燃的前提下,确保原来主燃烧器的动量不变以及基本性能不变.这种改造方式完全利用原有燃烧器的一次风的输粉系统,压缩空气系统、燃油系统也尽可能利用原有的系统管路,改造方案较简单,工作量小,成本也较低.微油点火油系统的单油枪出力为50kg/h,油枪工作压力为1.08MPa,点火油系统压力0.8～2.5MPa连续可调,可以任意设定.改造后的系统由微油点火系统、一次风加热系统和控制系统3大部分组成.微油点火系统由燃油、压缩空气、燃烧器、助燃风、壁温监测、火检系统等组成;一次风加热系统由暖风器、风门、支吊架等组成;控制系统对点火系统和制粉系统进行控制,保证锅炉安全、稳定、可靠运行.2.2.1由微油燃烧燃烧系统组成2.2.1.微油点火燃烧按照改造总体方案,将后墙A层4只燃烧器改造为微油点火燃烧器.微油点火燃烧器结构如图3所示.点火燃烧器原有燃烧器外观结构保留,增加燃烧管、稳焰器和油枪套管等.点火小油枪及油燃烧器轴向安装在微油点火燃烧器上,燃烧管的设置、形成一级、二级燃烧室,可以实现微量油枪点燃浓煤粉、分级燃烧、分级送风,以少量燃油引燃大量煤粉完成冷态点火启动,达到节约燃油的目的.该型燃烧器在基本保持原燃烧器结构性能特点的前提下,实现独特的浓相着火燃烧、淡相预热冷却后续补氧的理想燃烧状况,可以在保持原燃烧特性基本不变的情况下达到极好的节油效果.在一次风喷口出口外设置测温热偶,根据测温热偶指示调节二次风量、油枪出力大小以及燃烧调节风量,从而可以适应煤质、负荷变化,确保燃烧器喷口处于安全温度范围.2.2.1.2.点火油燃烧油燃烧器由油燃烧管、小油枪、油火检、高能点火器及推进装置、金属软管组成.2.2.2应使用的问题2.2.2.微油系统要稳定燃烧要保证煤粉着火良好,首先要保证微油油枪着火良好而稳定,微油油枪回油阀要保证有一定的开度,使供油压力调节阀开度适宜,调节特性良好,保证供油压力的稳定,防止油压波动使微油油枪着火恶化.同时要保证中心压缩空气冷却风压力在0.15MPa左右,压力太高火焰刚性不强,火焰短,飘移不稳,压力太低使冷却效果不好,甚至出现反烟现象.其次要保证合理的助燃风,压力设定在2.5kPa左右,二次风压力在0.7kPa左右,保证油燃烧初期不缺风,但风量过大会使着火不稳.通过对微油系统进行燃烧油压、风压、风量等工况调试后,微油油枪着火火焰刚性强,无尾部冒黑烟现象,燃烧稳定,效果非常理想.2.2.2.提高煤粉使用要求微油点火油枪燃烧器投粉后煤粉着火不佳,煤粉着火和燃烧不稳、产生脉动,煤粉火检检测信号弱,火检丢失严重,磨煤机经常火检丢失跳闸.为改善微油点火油枪燃烧器投粉后煤粉着火不佳问题,采取以下措施:①点火用煤使用高挥发份、高热值的煤种,降低煤粉着火条件;②适当提高微油点火油枪调节的压力至2.0MPa,增加单支微油点火油枪出力;③尽量减少投粉初期进入炉内煤粉量,在保证不堵粉管的情况下尽量降低一次风速;④提高煤粉细度,在磨煤机建立料位前,负荷风门保持关闭,通过旁路风保证干燥出力及风速;⑤助燃风量不能低或太高,二次风压力维持在0.7kPa左右.通过对以上稳燃措施,煤粉在炉内点燃后,磨煤机火检正常,稳定运行10～15min后,燃烧器出口烟温迅速上升,从投运燃烧器侧面火孔观察,煤粉被充分点燃,炉内煤粉火焰呈金黄色,着火良好,此时要限制投粉速度使升温升压速度符合起动要求.2.2.2.微油点火系统的应用,解决了机组启动前火炬的运行难题该厂1#、2#锅炉微油改造是对国产600WM超临界机组前后墙对冲、旋流燃烧方式采用微油点火技术的探索,此次微油点火技术在该厂前后墙对冲燃烧锅炉改造获得圆满成功,在安全可靠性、节油降耗、设备易维护、经济效益、社会效益等方面均取得良好效果,在国内的各大火电设备制造厂、火力发电厂内引起巨大的反响,成功的为国内的众多电厂树立了一个标杆,为我国电力行业的节能降耗、清洁环保做出了自己的贡献.1)成功应用微油点火技术取代了原有的大油枪启动方式,实现了机组大修完成后的锅炉点火启动、升温升压、汽机冲转等冷态启动过程,并顺利完成了机组整组启动.锅炉使用微油点火系统进行全微油启、停及低负荷稳燃,同时能够避免发生炉膛爆燃、尾部烟道二次燃烧、燃烧器结渣等事故.2)利用A层微油燃烧器启炉,投煤后煤粉能顺利点燃,火焰明亮,燃烧器喷口火焰温度始终保持在较高温度(>800℃),燃烧器壁温<300℃,燃烧器长期运行壁温正常、不结焦.在7#磨煤机煤量高于40t/h后,未投点火油枪和启动油枪的情况下,投入12#磨煤机运行,12#磨煤机对应F层煤粉燃烧器煤粉能迅速被引燃,着火距离适中,燃烧稳定.3)节油效果明显,经济效益巨大.微油系统的使用可大幅度降低锅炉冷炉点火启动、锅炉停运及低负荷稳燃时的用油量.在锅炉燃烧不稳定和煤种变化较大的情况下,通过投入微油系统代替传统的大油枪(其中8支单支出力为4.7t/h的启动油枪)实现锅炉的低负荷稳燃,从而提高锅炉的安全性和稳定性,节省了大量的燃油.2#机组大修后的整套启动耗时19h,约耗油3.8t.根据以往冷态开机经验,耗时10h约需耗油110t,现在仅需2t左右,经济效益显著.2.3实施分仓配煤、燃料调煤、燃烧调整与燃烧调整互相协调解决燃烧稳定性和提高经济效益,在运行管理方面应采取不同煤种分仓配煤,指导培训值班员精心调整,保持锅炉燃烧稳定.分区堆煤、分仓配煤会使运行人员劳动强度增大、责任重,技术要求高,略有失误将造成锅炉燃烧不稳甚至灭火,必须要以高度的责任感努力完成任务.加大对多煤种掺煤的研究力度,细化分仓配煤,根据来煤在途情况提前调整煤场结构,做好安全稳定运行,为多发电、发好电作出贡献.分仓配煤及燃烧调整要与煤炭调运互相协调,燃料调煤又要根据燃烧试验调整进煤矿点开群与布局,而进煤矿点开群与布局及煤炭调运要与分区堆煤、分仓配煤、燃烧调整互相协调,运行燃烧调整要不断摸索烧低价煤的措施,燃料调煤又要根据燃烧试验调整进煤矿点开群与布局,最终解决燃烧稳定性,又保证燃料成本最