微油冷炉在锅炉上的应用

微油冷炉在锅炉上的应用

1低挥发性煤粉的燃烧中国煤炭资源丰富，但分布不均，境内煤矿类型多变，煤质差，燃烧效果差。煤粉空气混合物较难点燃是煤粉燃烧的特点之一。。在煤粉锅炉冷态启动时,煤粉空气混合物在冷的燃烧室中很难稳定点燃,因此在燃烧设备启动时,在喷煤粉前总是先启动点火油枪,喷烧易于保持火焰稳定的燃料油,每小时的燃油量约为锅炉额定燃烧热量的30%,直至把锅炉各处加热至高温后,才将烧油切换至烧煤粉。燃烧低挥发分煤种或劣质煤的锅炉,其煤粉气流的着火性能和煤粉火焰在低负荷时的稳定性更差。低挥发分和劣质煤种原先占我国电厂动力用煤的30%,近几年这一比例快升为70%甚至更高,为了提高这些可燃性较差的煤种的着火和低负荷时燃烧稳定性,常用的办法就是投入助燃用油。仅仅为了用于锅炉启动和低负荷下助燃,我国每年要消耗大量的燃料油。微油冷炉点火和低负荷稳燃技术是用微量的油(80～600kg/h),通过专门设计的燃烧器,点燃大量的煤粉(2～6t/h),从而达到锅炉冷炉微油点火、低负荷和超低负荷稳燃的目的。一、直流燃烧系统粤泷公司锅炉为东方锅炉厂制造的DG420/13.7-Ⅱ2一次中间再热П型布置、超高压自然循环锅炉。四角切园燃烧器,燃烧器采用结构型式均为固定式百叶窗分离的直流燃烧器。每个燃烧器布置三层一次风喷口,4层二次风(其中一、三层二次风共配置四根简单机械雾化油枪,油枪出力分别为0.6Kg/h、0.8Kg/h)和1层二次风喷口组成。一次风与二次风间隔布置,三次风布置在上部,顶部有一层二次风。油系统压力3.0Mpa,压缩空气系统压力设计0.4～0.6Mpa,煤种为山西晋东南无烟煤,实际煤种为混合式劣质无烟煤,挥发份(空气干燥基):6～8%,含固定碳:53.58%低发热值:19～21MJ/kg。二、锅炉微油喷射系统的原理和改进方案1、燃烧煤粉的原理微油燃烧基本原理是:是利用机械雾化和压缩空气在燃油中形成气泡,油被喷出后,气泡破碎,产生雾化油后黑高能点火器点燃,同时利用燃烧产生的热量对燃油进行加热,使燃油在极短时间内蒸发气化。由于燃油是在气化状态下燃烧,中心温度高达1800～2000℃,作为高温火源点燃燃烧器内的煤粉。燃烧器的稳燃原理:如下图,一次风来流以速度W1进入喷口前部文丘里管状喉口段时,煤粉气流的流动受结构限制而折向,在扩容段造成粉气离析,形成浓淡分离流态,浓股煤粉气流只占入口总气流的小部分,但携带大量煤粉进入中心的预燃空间,淡股煤粉气流占大部分,沿着上下通道以近壁气流形式喷射入炉膛。中心回流区内回流量较大,可对下游(包括炉内)高温烟气形成有效抽吸,抽吸的回流高温烟气与进入预燃空间的浓煤粉气流对撞掺混完成快速热质交换,这部分浓煤粉气流被快速加热温升,挥发物大量快速析出并着火燃烧,形成稳定的着火源,随着气流的喷射扩散,中心已着火燃烧的浓煤粉气流引燃上下大部分淡煤粉气流。因而稳燃能力极强。2、油枪及点火燃烧控制系统(1)将下层4只煤粉燃烧器更换为PH-X2000型微油低NOX燃烧器,更换后燃烧既作为冷炉点火燃烧器,又是主燃烧器使用;这样改造可以完全利用原来的一次风输粉系统及一次风的检测系统,减小工作量(2)油枪采用压缩空气雾化,油枪额定出力230kg/h,并可在80～600kg/h之间通过油气压力变化进行调节,油枪使用条件:油压0.35～1.0MPa、气压0.35～0.75MPa。(3)根据油枪使用条件和现场油系统参数,单独设置点火用油气管路系统,主要由油管道、过滤器、稳压罐、以及单角配置油系统等组成(4)在点火燃烧器喷口段向火侧外壁布置测温热偶,用以监测燃烧器壁温变化,以便运行人员进行必要的调整。(5)点火燃烧器设置油燃烧调节风,为保证正常运行时燃烧稳定性,从空预器出口风箱分别用管子引到点火燃烧器附近,用于油燃烧补氧和燃烧器调节。(6)系统控制基于现有的DCS控制方式,系统配套远程控制手段,火检信号、燃烧器壁温等全部通过就地端子箱进入DCS系统,实现DCS远方控制。三、微油燃烧技术试验结果1、投粉及炉内燃烧情况粤泷公司#1炉大修后,2009年6月7日10:00点火启动,10:30投下层C、D角小油枪,12:10投B角小油枪,14:30炉膛出口烟温256度,具备投粉条件,投B、D角煤粉,给粉机转速380r/min;现场观察,炉内燃烧状况良好。炉膛出口烟温256度,具备投粉条件,投B、D角煤粉,给粉机转速380r/min;现场观察,炉内燃烧状况良好。16:36投A、C角煤粉,煤粉燃烧充分,炉内火焰明亮。烟屯无冒黑烟现象,煤粉燃烧充分,气温、气压迅速上升。17:50小油枪四支,下层4台给粉机,给粉机转速均440r/min左右)炉内火焰呈桔黄色,燃烧稳定。通过调整给粉机转速,可以平稳调节锅炉汽温、汽压。2、油枪出力调节点火燃烧器配套油枪采用压缩空气雾化,油枪出力可以在大范围内调节,调节方法是按照出力与油气压力比对表,进行油气压力调节,可获得需要的油枪出力。四、温400烧油按照粤泷公司#1机组安装小油枪使用至今调峰停机两次,共开停机节约燃料费用15.35万元,在4支小油枪正常的情况下,两班制:晚上停机缸温400℃烧油1吨,零点开机烧油4吨左右。不停机深度调峰,3支小油枪投入烧油2吨左右。如果是大油枪(0.8t/h)热态开机烧油14吨,大油枪深度调峰,投入烧油7吨左右,每次热态开机节省费用64000元,#1机组安装小油枪使用至今调峰390小时,比大油枪调峰节约油390×(0.8-0.2)=234吨,合计节省费用149.76万元(柴油价格6400元/t)五、油技术的采用(1)现阶段机组启动节油和稳燃技术通过合理的组合使用,可使启动及助燃油耗大幅度降低。(2)点火启动节油技术的采用应考虑引燃能量、可靠性、燃尽度几个方面,