微油点火在锅炉冷态启动中的应用

微油点火在锅炉冷态启动中的应用

微油燃烧和低负荷稳定技术采用少量油，用专用燃料棒点燃，达到加热炉中的微油燃烧和低负荷稳定的目的。使用微油点火技术,对节省昂贵的燃油,降低发电成本,提高企业经济效益有较大作用。广东省湛江电力有限公司引进微油点火和超低负荷稳燃技术,在2007年5月1号炉大修期间,对点火系统进行了改造,取得成功。1分离燃烧采用二次风系统1号锅炉为DG1025/18.2型,一次中间再热、自然循环、单炉膛、平衡通风燃煤汽包炉,采用四角切圆燃烧方式。燃烧器为全摆动四角布置水平浓淡分离燃烧器(目前摆动基本不用),每只燃烧器由5层一次风喷口、8层二次风喷口(其中第2、6层二次风喷口共布置有8支重油枪,重油枪出力为1800kg/h)和2层三次风喷口组成。一次风与二次风间隔布置,2层三次风布置在上部,在其上面布置有1层顶二次风。轻油系统压力为2.0MPa,压缩空气系统压力为0.5~0.6MPa。锅炉设计煤种为无烟煤和贫煤各50%的混煤,校核煤种Ⅰ为40%贫煤+60%无烟煤,校核煤种Ⅱ为100%贫煤。2微油喷射系统的原理微油点火系统主要由微油气化油枪和微油点火燃烧器组成。微油点火燃烧器结构见图1;微油点火系统见图2。2.1加热燃烧先利用压缩空气的高速射流将燃料油直接击碎,雾化成超细油滴进行燃烧,同时用燃烧产生的热量对燃料进行初期加热,扩容,后期加热,在极短的时间内完成油滴的蒸发气化,使油枪在正常燃烧过程中直接燃烧气体燃料,从而大大提高燃烧效率及火焰温度。气化燃烧后的火焰中心温度高达1500~2000℃,可作为高温火核在煤粉燃烧器内直接点燃煤粉,从而实现电站锅炉启动、停止以及低负荷稳燃中以煤代油的目的。2.2煤粉分级燃烧技术主煤粉燃烧器上的气化小油枪燃烧形成的高温火焰,使进入一次风室的浓相煤粉颗粒温度急剧升高,破裂粉碎,释放出的挥发分迅速着火燃烧,然后由已着火燃烧的浓相煤粉在二级燃烧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。在整个过程中燃烧能量逐级放大,达到点火并加速煤粉燃烧的目的,大大减少煤粉引燃所需的能量,满足锅炉启、停及低负荷稳燃的需求。燃烧器内的周界冷却风主要用于保护喷口安全,防止结焦烧损及补充后期燃烧所需氧量。2.3小油枪后煤粉退火采用浓淡燃烧方式已经使煤粉在着火区域形成了高浓度、高温度、少空气、易着火的有利条件。投入小油枪后,轻油的烃类挥发使得煤粉着火区域的挥发分浓度和还原性气氛有了显著提高,着火热降低,火焰传播速度加快,使燃烧脉动消失。煤粉燃烧器形成了各自独立的燃烧中心,同层燃烧器火焰形成了邻角互稳和单角自稳的双重稳燃条件,因而将大大提高稳燃效果。3低浓煤粉燃烧的改造针对广东省湛江电力有限公司1号锅炉燃煤特点,并结合锅炉燃烧设备结构,将锅炉第1层共4只煤粉燃烧器拆除,改造为装有气化小油枪(2×100kg/h)点火的内浓外淡的内风膜式煤粉燃烧器(喷口不摆动)。改造范围包括:4只主煤粉燃烧器、气化小油枪、气化小油枪的压缩空气、油系统、高压助燃风系统、气化小油枪火焰检测系统、燃烧器壁温检测及气化小油枪的控制系统等。改造后的燃烧器本体上装有气化小油枪,燃烧器自身带有煤粉的浓淡分离装置和浓缩装置,气化小油枪点燃浓煤粉,分级燃烧、分级送风。燃烧器后段的外形主要尺寸与原燃烧器相同,便于燃烧器的布置和与系统的连接。改造不改变原煤粉燃烧器与炉膛的整体相关设计。燃烧器内设燃烧器壁温监视测点,在一级燃烧筒外壁上再增加安装1个温度测点,壁温监测既有利于点火又可防止燃烧器被烧坏。3.1过滤器过验器气化小油枪用油为0号柴油,根据现场位置从炉前0号柴油母管引出,单角消耗量2×100kg/h,阀门采用气动球阀。油管路上安装过滤器,此过虑器为双列并联可切换反冲式结构,设有排污阀,正常使用只开一路,另一路备用。在燃油为0号柴油的情况下可以使用很长时间才需要打开排污阀清污。这样的过滤装置保证了油质的清洁,油枪不堵塞。气化小油枪为固定装置,无需退出,油枪在停止使用时,先用球阀截断来油,然后用压缩空气自动吹扫,以避免油枪内积油碳化而堵塞油枪。3.2小油枪监控系统压缩空气为小油枪雾化及助燃用气,引自电厂检修压缩空气气源,压力0.5MPa。气化小油枪压缩空气系统设有手动阀门、电磁阀和相关仪表。气化小油枪压缩空气管路上设有压力调节及过滤装置,以保证供气品质。压缩空气母管上布置带有滤杯的气源调节装置,可以有效过滤压缩空气中的水分和杂质,确保进入油枪的雾化空气的洁净,从而保证了燃油的雾化效果。3.3高压风系统投运高压风为气化小油枪助燃空气,以一次风机提供风源,压力到达燃烧筒时不低于2000Pa。高压风系统装设风门挡板,以满足气化小油枪点火燃烧器的性能要求,正常投运气化小油枪燃烧器时维持高压风在1000~1500Pa;在气化小油枪燃烧器不投运时,维持高压风在300~500Pa。用高压风吹扫燃烧筒,从而避免燃烧筒内积粉。3.4小油枪点火燃烧周边显示显示气化小油枪点火燃烧器设有独立的火焰检测系统,在每个气化小油枪点火燃烧器附近各安装一个带CCD摄像机火检探头,其视频信号送至集控室,经处理再送到控制室显示,显示画面既能显示单只/对角,又能同时监视4个小油量燃烧器的火焰。3.5燃烧超温烧损气化小油枪点火燃烧器设有独立的燃烧器壁温监测系统,实时监测燃烧器壁面温度,不致发生燃烧器超温烧损情况。布置2个温度测点,1个测点布置在一级燃烧筒的外壁处;另1测点布置在燃烧器喷口附近。温度信号接入DCS系统。3.6燃油和完成雾化燃油和压缩空气在分配到各角小油枪之前,经过稳压蓄能罐,罐的下部是燃油,罐的上部是洁净的压缩空气,实现了气液两相共存,从而确保燃油和压缩空气获得最佳的雾化参数。这种布置还可避免小油枪的油压和气压受大油枪油系统压力和电厂压缩空气母管压力波动的影响。4经过重油喷射系统改造后的使用4.1微油点火系统投运后系统运行情况1号炉大修后于2007年6月30日点火,首先点着四角下层(第1层)A1、B1、C1、D1重油枪,升温、升压相对稳定后,炉膛出口烟温达450℃,启动一次风机,开第1层燃烧器一次风门并投入第1层B、D角微油点火2只主、辅小油枪(油压为0.7MPa,每只油枪出力为90kg/h),微油点火小油枪一次点火成功;然后投B、D角给粉机(给粉机的转速为380r/min),投用给粉机后瞬时点燃,微油燃烧器喷口出口火焰温度为710~900℃。升温、升压过程中逐渐加大煤粉量。随后再投A、C角小油枪及A1、C1给粉机,同样一次点火成功。现场观察,微油点火系统投运后,煤粉着火及火检都稳定,电视上观察到火焰充满度好,炉膛负压稳定,不冒黑烟。机组负荷为60MW时退出第1支重油枪,负荷为100MW时退出第2支重油枪,负荷为120MW退出第3支重油枪,负荷为140MW时退出第4支重油枪,这时完全靠微油系统小油枪稳燃,整个过程燃烧稳定,燃烧较完全,未见有明显黑烟,未出现爆燃现象。在低负荷稳燃使用时,不同的负荷段所需要的重油枪数量,完全可以用小油枪代替,燃烧稳定性有足够保证。4.2小油枪投料方案2007年7月10日,1号机组使用微油系统滑参数停炉,开始滑参数停机前隔离4个角微油系统的辅助小油枪,只用主小油枪稳燃滑停。机组负荷200MW时开始投A角微油系统1支小油枪,机组负荷180MW时投C角微油系统1支小油枪,机组负荷160MW时投A、D角微油系统各1支小油枪,机组负荷降至130MW时,炉膛燃烧还相当稳定,火焰充满度好,火检强度稳定。机组负荷在125MW以下时,火焰工业电视显示炉膛火焰明显变暗,燃烧器喷口火焰强度不足,运行人员开始投入重油枪助燃,至停炉时共投入3只重油枪,节油效果非常明显。5运营方法对微油燃烧系统的影响5.1次风速过高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;风速过低容易造成一次风管积粉甚至堵管。因此,合理选择点火一次风速对微油燃烧器很重要,一次风速选择在20~25m/s较好。5.2燃烧不完全,火焰闪动在投入微油点火小油枪时,煤粉量不可过大,煤粉浓度一般不大于0.6。若煤粉量过高,会导致燃烧不完全,火焰闪动大。给粉机的初始转速应在200~300r/min,等炉膛温度上升后逐渐提高给粉机转速,但给粉机最高转速一般不能超过450r/min,特别注意在给粉机出现不下粉情况下应及时退出微油小油枪,以免烧坏燃烧器。5.3风周速度对微油燃烧的影响在锅炉启动初期,燃烧器的壁温一般在300℃以下,周界风可不开或小开度。随着负荷的提升,应适当调大周界风的开度,以控制燃烧器的壁温。5.4大重油枪的投入广东省湛江电力有限公司制粉系统采用中储仓热风送粉系统,锅炉在冷态启动时,必须投入4支大重油枪,升温、升压相对稳定后,炉膛出口烟温达450℃时才投入微油小油枪。由于微油点火启动中可以通过调整给粉机转速来实现煤粉量的平稳增加,因而汽温、汽压变化也较为平稳,升温、升压速率容易控制,过热器、再热器壁温不易超温。5.5提高炉身温度及一、二次风温根据测量结果,微油点火系统投入1h内,煤粉燃尽率达72%;随着运行时间的增加,炉膛温度及一、二次风温的提高,煤粉燃尽率可达到81%。微油燃烧系统在1号炉2007年6月改造后使用至现在,已多次投入运行,未出现过炉膛爆燃现象,也没有出现尾部二次燃烧现象,说明煤粉燃尽较为理想。6微油点火技术在锅炉冷(1)采用微油点火和超低负荷稳燃燃烧技术,对锅炉低负荷运行及停炉过程有利,能方便、快速、稳定地点燃煤粉,可节省85%以上的重油。但在锅炉冷态启动过程中由于一、二次风温低,炉膛温度较低,必须先点燃至少4支重油枪来提高一、二次风温及炉膛温度。有些电厂制粉系统加装暖风器,但使用效果不是很理想,因此微油点火技术在锅炉冷态点火上稍有不足。(2)在炉膛出口烟温达到一定温度时,保持给粉机转速280~450r/min,一次风速20~25m/s。虽然来煤质量变化较大,但使用微油点火系统均能稳定点燃煤粉,说明微油点火技术对一次风速及煤粉浓度适应性较好,煤种适用性广。(3)采用微油点火和超低负荷稳燃燃烧技术,由于气化小油枪在燃烧器室内点燃煤粉燃烧,若给粉机不下粉或下粉量过少,必须及时退出微油小油枪,否则烧坏燃烧器。在机组较低负荷运行时,还必须及时投入重油枪运行,否则易引起锅炉灭火。因此,运行稳定性较投大