火电机组锅炉燃烧及稳燃技术的应用

火电机组锅炉燃烧及稳燃技术的应用

1启停及低负荷稳燃目前，国际能源短缺，原油价格继续上涨，给能源公司带来了巨大压力。根据我国目前电力工业的发展,截至2008年底,全国装机容量约为7.9亿kW,其中火电及热电占75.87%,机组的启停及低负荷稳燃需消耗大量的石油资源,年耗油量占我国整个燃油油量的很大比例,达到1990万t,其中锅炉点火启动及稳燃用油约1000万t。随着电力工业的发展,新机组的陆续投运,点火及稳燃用油将急剧增加,因此控制锅炉燃油消耗已成为当前我国火电机组的当务之急。等离子和微油点火及稳燃装置的研制开发成功,替代现有的大油枪点火及稳燃技术,良好的节油性能,对能源安全和可持续发展起到巨大的推动作用,国家发改委已将此技术列入“十一五”十大重点节能工程之一。某发电有限公司积极响应国家及集团公司号召,深入开展调查比较,最终确定在最下层燃烧器采用双强少油点火技术。2u3000锅炉某电厂一期工程2×660MW锅炉为上海锅炉厂有限公司生产的超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉、单炉膛、一次再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉,锅炉型号为SG-2037/26.15M626型。初步设计在最下层4只燃烧器设置等离子点火装置。设计煤种为神华石圪台煤,校核煤种为神华乌兰木伦煤。锅炉(设计煤种、B-MCR工况)主要参数如下:过热蒸汽出口流量2037t/h过热蒸汽出口压力26.15MPa过热蒸汽出口温度605℃再热蒸汽出口流量1743.3t/h再热蒸汽进口压力6.16MPa再热蒸汽出口压力5.97MPa再热蒸汽进口温度385℃再热蒸汽出口温度603℃省煤器进口给水温度298℃锅炉保证效率(低位发热量、BRL工况)93.75%3一些消毒方法3.1低热值煤粉锅炉的启动大油枪点火是电站锅炉传统的点火方式,主要是高能电火花点燃简单机械雾化的大油枪,将炉膛及热风提升到一定温度(依煤种而定),再引燃煤粉而实现锅炉的启动。这种方式点火耗油量大,且启动初期不能投入电除尘,对环境污染大,但锅炉升温升压较容易控制,有成熟的运行经验,新建电厂一般保留作为辅助点火方式,与几种新型点火方式配合使用(结构见1)。3.2煤粉的燃烧及燃烧特性等离子点火装置是利用直流电流在介质气压0.01~0.03MPa的条件下接触引弧,并在强磁场控制下获得稳定功率的直流空气等离子体,该等离子体在专门设计的燃烧器的中心燃烧筒中形成温度T>5000K,温度梯度极大的局部高温区,煤粉颗粒通过该等离子体,受到“火核”的高温作用,在10-3s内迅速释放出挥发物,使煤粉颗粒破裂粉碎,从而迅速燃烧,工作原理见2。由于反应是在气相中进行,使混合物组分的粒级发生了变化,因而使煤粉的燃烧速度加快,有助于加速煤粉的燃烧,这样促使煤粉燃烧所需要的引燃能量就大大地减少。等离子体内含有大量化学活性的粒子,如原子(C、H、O)、原子团(OH、H2、O2)、离子(O2-、H2-、OH-、O-、H+)和电子等,它们可加速热化学转换,促进燃料完全燃烧。3.3微油燃烧技术3.3.1蒸发气化分级燃烧油枪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,从而提高燃烧效率及火焰温度。一般采用分级点火方式:气化小油枪燃烧形成高温火焰,使进入一次室的浓相煤粉颗粒温度急剧升高、破裂粉碎,并释放出大量的挥发份迅速着火燃烧,然后由已着火燃烧的浓相煤粉在二次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,燃烧能量逐级放大,达到点火目的。其点火过程与等离子点火基本相同,只是点火源不同。3.3.2煤粉内燃燃烧技术双强少油点火系统是微油点火系统发展优化而来,双强煤粉点火燃烧器利用并改进了航空发动机内燃技术,实现了在特定的燃烧器内通过油火焰将煤粉点燃,称之谓煤粉的内燃技术。其关键创新点是“采用强化燃烧的油燃烧器发出的大于1800℃的高温火焰,通过煤粉燃烧器的一次风粉气流,使一次风温度升至不同煤种的着火温度,实现不同煤种的点火与燃烧,完成锅炉的调试或点火启动的升温升压过程”,如图3所示。3.4一些新的火力天然技术的比较4新喷射方法的风险分析4.1锅炉冷态燃烧(1)冷炉点火,飞灰可燃物较高。由于冷炉点火初期,炉膛及热风温度较低,直接启动磨煤机燃尽率较低。(2)初始热负荷偏高,易发生锅炉炉顶密封拉裂。由于新型点火方式需要直接启动磨煤机,而各磨煤机厂家的设计最小燃煤量一般为8%BMCR燃烧率,冷态下一次性投入这么多燃料,锅炉局部膨胀不均,经常发生锅炉顶棚密封拉裂现象。(3)锅炉冷态启动时,过热汽和再热汽温度上升过快,与汽机冲转参数不匹配。由于煤和油燃烧特性上不同,燃煤启动时炉膛吸热小于燃油,使得在同等热负荷条件下,燃煤炉膛吸热减少,产汽量小于燃油状态,且炉膛出口烟气温度高,过热汽、再热汽温度上升快,造成和汽机冲转参数不匹配。4.2机组辅助蒸汽系统设计(1)磨煤机型号选择要合理,尤其是磨煤机的最低出力应尽可能小于6%BMCR燃烧率。(2)新建机组辅助蒸汽系统设计尽量大些,以提高启动期给水温度,缓解新型点火方式带来的危害。(3)尽量采用带有热量回收的启动系统,以最大限度提升给水温度。(4)选用一级旁路的机组,不宜采用新型点火方式。4.3调整磨煤机系统(1)冷炉启动时需要用1~2支油枪烘炉,不要片面追求眼前利益而忽视对机组的危害。(2)适当降低给水流量,以减少疏水带走的热量,提高产汽量。(3)调整磨煤机投运层,尽量降低火焰中心。(4)适当减小过量空气系数,以减小对流换热。(5)对于不带再循环泵启动系统要维持较高给水温度,可提高到150℃。(6)汽机冲转参数不能满足要求时,可与汽轮机厂家协商适当降低冲转蒸汽压力,提高蒸汽温度。5双强少油点火技术(1)对于本工程燃用设计与校核煤种时,采用等离子、气化微油、双强少油点火等方式均可满足点火要求的。但双强少油点火系统具有系统简单、初投资少、故障率低、燃尽率高、运行维护成本低、不改变原燃烧器结构、节油效果显著、适应煤种范围广