火电厂锅炉后墙分层燃烧改造

火电厂锅炉后墙分层燃烧改造

燃料处理厂的锅炉通常使用燃料枪和启动油枪。油枪出力较大,点火油枪为0.2～0.3t/h,启动油枪为2～3t/h。机组每一次启动或低负荷稳燃均需要大量的燃油,燃煤火力发电厂每年使用的点火、稳燃用油约上万吨。针对目前国际原油价格不断上涨的现状,节约点火用油意义重大。微油点火和低负荷稳燃技术是用微量的油(0.02～0.06t/h)通过启动专门设计的气化微油枪,点燃大量的煤粉(10～20t/h),从而达到锅炉微油点火、低负荷和超低负荷稳燃的目的,可大量节省启动、稳燃用油,降低燃料成本,经济效益可观。为此,广东红海湾发电有限公司决定对2号炉进行改造。1锅炉点火及启动油枪的布置广东红海湾发电有限公司2号炉为东方锅炉厂设计制造的型号为DG1900/25.4-Ⅱ3,Π形布置、单炉膛、一次中间再热、尾部双烟道结构、前后墙对冲燃烧、平衡通风、固态排渣、正压冷一次风机直吹式制粉系统、超临界参数变压直流本生型锅炉。锅炉点火及启动油枪燃用0号轻柴油,18支启动油枪(单支油枪的出力为2.2t/h)分别布置在前墙第一、第二层和后墙第二层,36支点火油枪(单支油枪的出力为0.25t/h)分别布置在每个煤粉燃烧器侧。锅炉冷态启动过程中首次投粉条件是启动油枪12支以上运行,同时对应喷燃器的6支点火油枪运行。2燃烧煤粉的3个月内燃剂系统改造方案微油点火稳燃燃烧器是用专门设计的高能气化油枪点燃第一级少量的煤粉,再用第一级已点燃的煤粉,逐级点燃合理配置的第二级、第三级煤粉,达到用少量油点燃煤粉的目的。微油燃烧器由弯头、油燃烧室、煤粉一级燃烧室、煤粉二级燃烧室、煤粉三级燃烧室等组成。其结构示意图如图1所示。煤粉一级燃烧室引入高浓度的含粉气流,高温油气火焰与煤粉在此发生强烈的化学反应,煤粉裂解同时产生大量挥发分并被点燃;在一级燃烧室内被点燃的挥发分及部分煤粉继续燃烧,进入二级燃烧室将后续引入的煤粉点燃,如此实现分级燃烧和能量逐级放大的效果,最终引燃绝大多数煤粉,在燃烧器出口产生约1200℃的煤粉火焰。红海湾发电有限公司2号炉改造方案是将后墙下层燃烧器(A1—A6)改造成气化微油点火煤粉燃烧器。微油点火燃烧器既作为冷炉点火燃烧器,又作为主燃烧器使用。改造后的系统由气化微油点火系统、一次风加热系统和控制系统三大部分组成。气化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。2.1燃油系统结构气化微油点火油系统的设计参数为:最低工作油压0.5MPa;最高工作油压2.5MPa;消耗量(单支油枪)0.04～0.06t/h。燃油系统由油过滤器、若干截止阀及气动球阀、管道、现场压力表、连接用高压耐油软管、油燃烧器等组成。气化微油系统的油管路使用ϕ22mm×3mm不锈钢管从启动供油母管快关阀后引出,新增一个围绕锅炉的油环,然后在每一个气化微油点火平台位置用ϕ14mm×2mm不锈钢管接出,在油管路上安装不锈钢截止阀、气动球阀等,再通过软管引入气化微油枪,燃油在喷出油枪后达到气化效果,点燃后能产生1800℃以上的高温火焰。2.1.1系统及管道吹扫介质设计压缩空气作为气化微油枪前期供氧的主燃风以及燃油管道的吹扫介质,对气化微油系统的安全稳定运行至关重要。压缩空气系统设计参数为:工作压力小于0.5MPa;压缩空气用量0.2～1m3/min。2.1.2焦炉炉面温度检测辅助系统包括助燃风系统,燃烧器壁温监测系统,微油火检系统三个部分。助燃风系统用来为气化微油枪提供后期充分燃烧的氧量,为气化微油枪及油燃烧室提供冷却,以及在气化微油系统停运时保持油燃烧室的清洁,防止管道内煤粉进入,污染油枪及火检。为防止发生燃烧器壁面超温损毁,在每支燃烧器壁面上均安装2个壁温测点,温度信号接入分散控制系统(DCS),实时监测燃烧器壁面温度。气化微油燃烧器改造后需要单独设置检测微油枪燃烧状况的火检装置,接入DCS作为机组启动时的火检信号并参与灭火保护等功能。2.2锅炉冷态设计采用暖风器加热,暖风器安装在磨煤机入口热一次风管道上,以辅助蒸汽为热源自制热风,保证锅炉冷态启动时,磨煤机入口风温满足磨煤机干燥出力。一次风暖风器投运时间约2h,等空气预热器出口一次风温大于160℃时即可停用该暖风器。2.3增加气化微油控制画面根据实际情况,热工控制系统设计时遵循以下原则:a)保证微油点火系统和锅炉设备的安全;b)所有信号纳入DCS,实现远程控制和控制箱就地操作;c)在原有的DCS中增加单独的气化微油控制画面,点火过程完全程控;d)不对正常运行的锅炉燃烧管理系统(FSSS)带来影响。气化微油点火的监测与控制利用原有DCS,增加气化微油控制画面,用于实现启停控制与过程参数(压力、温度等)的采集与监测以及安全保护与联锁,确保系统安全,并能够记录过程参数历史数据,便于分析和研究系统的运行情况。微油控制系统进入机组的主保护,通过“微油模式”按钮完成微油启动方式逻辑保护和正常启动方式逻辑保护的切换,使机组在两种方式下均能安全有效运行。3可实现低负荷时煤粉启动的节能价值广东红海湾发电有限公司2号炉在锅炉冲管期间成功投用该微油点火系统,收到了较好的成效。使用微油点火方式启动与传统启动方式比较,节油率高达90%以上,节油效果非常显著。采用气化微油点火方式启动锅炉,启动初期煤粉燃尽率高,能有效控制锅炉冷炉点火初期冒黑烟的现象,另外,由于油枪油量小且气化燃烧完全,启动初期即可投入电除尘,彻底解决了燃煤机组启动初期的污染物排放问题,具有相当高的环保价值。2号炉设计煤种为神府东胜烟煤,气化微油点火技术改造期间锅炉吹管燃用煤与设计煤种的各项指标见表1。3.1飞灰点火及燃烧2007年3月28日,首次点火,锅炉微油枪点火成功后,油枪燃烧情况良好,为了保险起见,同时试投中层7支点火油枪,投入A磨入口暖风器,投入磨煤机通风暖磨;待A磨出口风温75℃时,投入A制粉系统运行;给煤机初始给煤量23t/h,煤粉着火良好,水冷壁出口温度在30min内由65℃上升至123℃,升温率约1.95℃/min,此后升温平缓。过程检查发现炉本体膨胀受力均匀,因此退出所有点火油枪,燃烧稳定。取飞灰样检测,碳的质量分数为19.19%。3月29日1:30,检测2号锅炉,一次风温达到180℃,退出暖风器,测碳的质量分数为16.53%。停炉后对干灰库、除尘器灰斗、渣仓检查无异常积灰、积渣。3月29日23:00第二次点火,微油点火成功。次日0:24在只有6支微油枪投入的情况下,投入A制粉系统运行,火焰电视、热工火检信号及就地火焰均表明煤粉着火正常,检测飞灰中碳的质量分数为24.5%。在A制粉系统出力40t/h、炉膛出口烟温约550℃时,微油方式下直接投入对层的C制粉系统,通过A层燃烧器尾部火焰引燃C层燃烧器尾部火焰,直至C层煤粉燃烧正常,检测飞灰中碳的质量分数为13.96%。微油枪实际运行照片如图2所示。3.2d层指标的实际耗费表2为1号、2号炉吹管实际用燃料量及按照油、煤购买价计算的费用对比。另外,第一次稳压吹管期间,由于F制粉系统不能及时投入,实际投入了D层的4支启动油枪和4支点火油枪,维持吹管参数,实际用油量23t,如果无此因素影响实际总费用应为(280t-23t)×0.5454万元/t+(1835t+46t)×0.0475万元/t=229.5153万元,可以节省610.4347万元(其中实际用煤量46t由实际用油量估算而得)。3.3优惠待遇和对策3.3.1次燃烧明显a)点火过程比较顺利,微油枪一点就着,燃烧火焰稳定性较好。b)投煤粉后燃烧状况良好,炉内火焰明亮、炽白,燃烧剧烈,锅炉未发生超温和尾部二次燃烧现象。c)煤粉燃尽率高,达93%以上。通过化验分析不同燃烧阶段不同位置的飞灰,测得飞灰中碳的质量分数最高24.5%,最低13.96%。d)节油效果非常明显,吹管期间微油系统用油约20t,耗煤约1835t,与1号机组总耗油1500t相比,节油量较大。e)系统简单,维护量少,操作方便,缩短了吹管时间,与1号机组吹管相比,节省了调试时间。3.3.2次风压不能控制油枪退火a)磨煤机出力高(大于45t/h)时个别微油枪出现灭火现象。初步认为是助燃风压力低引起的。由于送风机压力低(送风机出口1kPa时,助燃风300Pa),造成煤粉倒入油枪喷头上,油枪喷口堵塞,影响油枪着火。解决方案:将助燃风改用一次风接出,并有一定的调节余地。实际改造后解决了这一问题。b)磨煤机进口一次风压低压保护的定值为6.2kPa,在启动阶段风量偏大,也影响油枪着火和降低暖风器的出口风温。解决方案:适当降低一次风压,在启动阶段风速以20m/s为宜。c)微油母管管径偏小,在投停油枪时容易造成油压波动。d)燃烧过程中A磨煤机出力低时振动过大的问题,由安装公司进行检查调整。3.3.2.2.热控技术的问题单只微油枪初次点火不成功,可能是油枪内部存在空气所致,应增加打火枪打火时间和火检延时各5s。逻辑修改后解决