600mw冲燃烧锅炉微油点火燃烧的应用

600mw冲燃烧锅炉微油点火燃烧的应用

0控制低挥发油分煤粉的成本在火电工程的输送炉中，必须满足燃料指示和风粉混合条件。在锅炉的冷态下，由于炉渣温度低，因此需要尽可能小地完成燃烧和通货紧缩的输送粉。这是行业人员潜在的中心主题。目前煤粉炉点火主要有油点火、燃气点火、等离子点火等,其中用得最多的仍是用油点火,国电益阳发电公司通过大量调查,结合长年来煤情况,综合比较,将后墙最下层燃烧器改造成微油点火燃烧器,用压缩空气雾化,取得了显著的节油效果。1设备和煤炭质量分析1.1燃烧系统结构及布置锅炉为哈尔滨锅炉厂引进技术生产的超临界参数变压运行直流炉,HG-1913/25.4-PM8型(与600MW汽轮发电机组配套),单炉膛、前后墙对冲燃烧、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置。锅炉顶棚管标高68650mm,屏式过热器底部至燃尽风中线距离为19703mm,水冷管下集箱中线标高7000mm,炉膛断面22187mm(宽)×15632mm(深)。燃烧器采用进口MitsuiBabcock(三井巴布科克)公司的LNASB(低氮氧化物轴向煤粉旋流燃烧器)技术。设计、布置方面充分考虑设计煤种和校核煤种在煤质允许变化范围内的适应性。在锅炉的前后墙(对冲)各布置3层LNASB,每层各有4只,总共24只;每只燃烧器中心各装有1支点火油枪,其出力为1.65t/支。在最上层煤粉燃烧器的上方,前后墙(对冲)各布置1层燃尽风喷口,每层布置7只,共14只燃尽风口。燃烧器布置时充分考虑各燃烧器之间的相互影响,靠近侧墙的燃烧器与侧墙有足够的距离,避免侧墙结焦及发生高温腐蚀。图1为对冲燃烧器(纵向)布置示意,其中B/D层燃烧器布置标高20207mm,E/A层燃烧器布置标高24384mm,F/C层燃烧器布置标高28617mm,OFA(燃尽风)层布置标高32947mm。制粉系统采用双进双出磨煤机正压直吹式系统,每台锅炉配6台上海重型机械厂生产的BBD4060型磨煤机,燃烧设计煤种时“5用1备”。每台磨煤机对应锅炉的一层燃烧器。其中B磨对应前墙下层(B层)B1~B4燃烧器,D磨对应后墙下层(D层)D1~D4燃烧器,E磨对应前墙的中层(E层)E1~E4燃烧器,A磨对应后墙的中层(A层)A1~A4燃烧器,F磨对应前墙上层(F层)F1~F4燃烧器,C磨对应后墙上层(C层)C1~C4燃烧器。1.2煤矿质量分析锅炉设计煤种、校核煤种(1)、校核煤种(2)及实际燃煤情况如表1所示。由于实际煤质波动较大,整体趋劣。2微油燃烧技术2.1煤代油+分煤粉技术微油点火即是用少量油引燃微量煤粉、再引燃小部分煤粉、最后引燃大量煤粉的逐级引燃原理,使能级逐步放大,实现少量油引燃大量煤粉,以煤代油完成冷态点火启动过程,达到节约大量燃油的目的。2.2微油点火及风粉系统(1)组成部分:微油点火燃烧器主要由微油枪点火系统、煤粉燃烧器和控制系统三大部分组成,微油点火燃烧器结构示意如图2所示。点火系统由高压点火枪、压缩空气、燃油系统、壁温监测、火检系统等组成。油枪设计出力150kg/(h·支),最佳调节范围50~200kg/h,可调范围50~400kg/h连续可调(根据煤质情况调整),对应油压0.4~0.9MPa时的雾化空气压力为0.7~0.4MPa。燃烧器结构上充分利用原LNASB燃烧器壳体、入口banjo(卡箍式燃烧器连接器,banjo是品牌名)、分级配风机构,只将中心筒抽出,换装微油点火装置。控制系统对点火及风粉系统进行控制,实现程控点火与油枪灭火连锁保护、保证锅炉安全稳定可靠运行。(2)工作原理:利用压缩空气的高速射流将燃料油直接击碎,产生超细油雾后通过高能点火器引燃进行燃烧,同时巧妙地利用油燃烧产生的热量对燃油进行加热、扩容及后期加热,使油在极短时间内蒸发气化,进一步急剧缩短燃烧时间、提高燃烧效率及火焰温度,这支高效燃烧的油火焰置于点火燃烧筒中线一级燃烧区源头。从磨煤机出口经分离器、PC管来的风粉混合物(一次风)进入燃烧器前由挡板(或挡板阀控制)分成2股:一股(约占粉量35%)从支管拐90°弯进入中心管圆环,经文丘里管浓缩器,在低阻情况下实现浓淡分离,使少量的浓煤粉进入中心一级燃烧区,遇高温油火核急剧升温、破裂粉碎,释放出大量挥发分,迅速燃烧;稀相煤粉从浓缩块空间经一级燃烧区筒外侧(预热)进入二级燃烧区被已着火的浓相煤粉点燃并迅速燃烧。在一级燃烧区筒出口和二次燃烧区筒内壁都设有浓缩块(折角器),加强了燃烧区内煤粉燃烧和中心火焰喷出刚度。另一股(约占粉量65%)从主管入蜗壳在中心筒外侧(预热),经煤粉收集器后同样进行浓淡分离,部分浓相煤粉混合旋流二次风、喷入三级燃烧区被前面已着火燃烧的煤粉火核点燃、迅猛燃烧,中心火核能级再次放大,稀相煤粉及在三级燃烧区未燃煤粉被能量已逐级放大的中心火核点燃、补入(旋流)三次风急剧燃烧。四次风(旋流,也有称后二次风)主要补充后期燃烧所需氧。这样点火装置配合LNASB燃烧器结构实现多级分级燃烧、能量逐级放大、完成点火并加速煤粉燃烧、减少煤粉燃烧所需的引燃能量。该燃烧器在锅炉启停时当点火燃烧器用(进入燃烧器的一次风粉由入口挡板控制分2股进入),正常运行时作为主燃烧器(微油枪熄火后自动关闭分支粉管,使一次风粉混合物只从主粉管进入)与原LNASB燃烧器保持一样。3点火系统优化(1)考虑到煤粉火焰的传递性,选锅炉后墙最下层(D层)燃烧器进行微油点火燃烧器改造:抽出原LNASB燃烧器中心装置换上微油点火装置。(2)点火油燃烧的中心风从一次风机出口母管接入,以提供点火与正常运行燃烧风量并冷却风管。中心风管内置点火枪、油枪、油火检、外装窥视眼。各燃烧器的中心风设调节分风门和风压表,以便监视调节风压风量。(3)油系统、油角阀等全部利用原设备系统,增加燃油稳压罐、压缩空气管以及油气调压阀,以保证油枪出力可根据要求稳定灵活地调节。(4)火检、火焰电视系统:煤火检仍用原有设备,油火检设置在中心风筒,其冷却风接自火检冷却风,油枪着火情况可现场从窥视孔观看,也能在集控室通过油火检监视。在原大油枪火检部位安装了图像火焰电视系统,煤粉着火情况可通过图像火焰电视系统进行监视,冷却风接火检冷风。(5)燃烧器壁温测量装置:为了监视燃烧器壁温、防止烧坏,在一次风筒外壁上埋焊测温热偶,直接或转换后接入DCS(分散控制系统)显示监测,温度检测值作为点火燃烧器调节依据。(6)暖风器系统:为了实现点火后即可投粉,必须先满足磨煤机启动要求热风温度条件,所以在空气预热器出口的一次风管至D磨煤机的风管上安装了一个旁路暖风器,启炉时控制风门,一次风走暖风器,正常运行后一次风走主管。按辅汽参数加热和入磨最低风温要求,设计(选购)暖风器。汽源取自机组辅汽集箱,经暖风器放热后、排至0m水井。4煤炭锅炉微油点火投放系统见图2益阳发电公司实际来煤杂、煤质变化大,来煤主要有本省产多灰低挥发分劣质煤(占大部分),周边如贵州省的高硫煤,河南、陕西、山西等多个矿种,外省优质煤受运输限制占比例相对偏小,煤质整体趋劣,加之低挥发分贫煤或多灰劣质煤着火点高,单独燃烧困难,点火启炉自然要消耗大量燃油,配煤掺混后入炉煤质改善但点火启炉油耗也不理想。为此,根据实际情况结合微油点火技术参数,采取如下措施:(1)将部分优质煤作为点火煤,在煤场分区存放:启炉前,点火煤直接送点火燃烧器对应的煤仓和对面燃烧器相应的煤仓(即送前后墙最下层燃烧器对应B/D原煤仓,此前B/D空仓或煤质符合要求):锅炉冷态启炉,上点火煤达到Qnet,ar为22MJ/kg及以上,Vdaf为20%及以上。其他煤仓上经掺混的经济实用煤Qnet,ar为16~19MJ/kg,Vdaf为12%~15%,且煤质的优劣E/A仓好于F/C仓,这样就保证了锅炉启动时煤质及煤质稳定,为锅炉顺利启动创造条件。(2)创造启磨条件,实现以煤代油分级燃烧:在全厂停炉情况下用启动锅炉供汽(否则邻炉供汽)送至机组辅汽集箱,然后投暖风器,在条件允许时尽量预投暖风器暖磨,并提高辅汽参数(实际暖风器入口汽压1MPa,温度260℃,出口将空气加热到155~160℃),D层油枪点火后尽量启动对应D磨煤机投粉。开始炉内温度低,燃烧能量有限,投粉应先适量后逐渐加大,保证煤粉着火所需热能,以利燃烧。图3为微油点火投粉初瞬煤粉气流着火燃烧的侧面与正面情况,可以看出投粉燃烧良好。(3)提高给水温度,辅汽或邻炉来汽尽量将除氧器水加热,这有利于锅炉冷态启动,缩短启动时间。(4)搞好风粉调整,完成微油点火过程:投D磨燃烧正常后煤量应从少渐多,根据经验可从6~9t/h→18t/h→27t/h→到正常煤量,风粉喷出速度一般开始稍低(20~25m/s),燃烧稳定后根据需要调整风粉速度,此过程可实施系统管阀疏水、暖机、冲转、开机试验、并网带负荷、升负荷。现场观察炉内着火燃烧情况,火焰充满度好、燃烧良好情况下,对侧B层暖磨,启动B磨投入B层火嘴,同样燃料从少到多直到正常量。但B层风粉速度要比D层高(因B层煤粉燃烧要靠对面D层燃烧的煤粉引燃),开始可调到25~35m/s(正常后根据需要调整),当锅炉下层B/D层燃烧器投入后负荷可渐升到200MW及以上。随着负荷增加,根据需要可投相邻上层燃烧器直到稳燃脱油。脱油后即微油点火结束。此后点火燃烧器当主燃烧器使用,根据需要随时投停。5煤代煤调湿风系统微油点火的经济效益分析(1)节能方面:600MW对冲燃烧锅炉冷态启动采用大油枪一次耗油(同样煤质条件下)在90t以上,改造应用微油点火装置,并完善相关系统(满足微油点火边界条件)后,锅炉冷态启动(至脱油)油耗均在4t/次及以下,节油95.5%以上。其中,暖风器投用消耗辅汽参数蒸汽约50t(80元/t),以煤代油消耗点火煤约90t,折算成标准煤67t,制粉后按800元/t标煤计,油价6500元/t,则冷态启炉一次可节约50.14万元,经济效益明显。(2)微油点火燃烧煤粉燃尽率高,耗油少、油雾汽化燃烧安全,锅炉启动初期即可投入电除尘,解决了投大油枪点火烟囱“冒黑烟”问题,有效地降低了锅炉启动污染物的排放,避免了环境污染。(3)微油点火系统简单,除油系统增加稳压罐、压缩空气替代原蒸汽雾化系统、燃烧中心风筒换成微油点火燃烧装置外,其他均利用原有设备系统。一台600MW对冲燃烧锅炉只要改造锅炉后墙最下层(D层)的4只燃烧器就可达到要求,初投资少、安装方便、经济实用。6减少煤粉燃烧的火炬放空量(1)微油点火燃烧装置改造简单易行,保持原煤粉弯头入口位置不变,一次风筒外形尺寸不变,这样可保证与燃烧器其他部件的良好配接,保证二次风出口空气动力特性不变,使改造工作量最小。一次风筒入口结构形成文丘里管浓缩结构,在低阻情况下实现浓淡分离,使一级燃烧室引燃能量减少;设置2个燃烧筒形成三级点火的多级引燃模式,在每一个燃烧筒出口处恰当位置设置环形折角器,有利于增加煤粉气流的燃烧时间。各级风量的快速补充既有利于分级低氮燃烧、保证煤粉燃尽度,又有效保护了喷口处于安全温度范围